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春节

(资料图片仅供参考)

1月22日春节，北京制冷学会带领大家了解排烟“废热”变“绿能”，助力节能减污降碳与绿色发展及民生保障。

春节，即中国农历新年，俗称新春，口头上又称过年、过大年。春节历史悠久，由上古时代岁首祈岁祭祀演变而来。

春节的到来，北方恰逢四九寒天，家家户户阖家团圆、暖洋洋、喜洋洋、欢度春节。为千家万户送温暖——热电厂、供热锅炉房等是重要热源，在持续探索和践行着节能提效、减污降碳、保障民生、走绿色发展之路。

我国北方城镇供暖以煤、天然气等化石能源为主，供暖能耗约2.12亿吨标煤、碳排放量约5.5亿吨[1]，同时，供热、供电和工业炉窑排烟中含有大量余热被废弃。

排烟余热利用是节能提效和减污降碳的技术途径之一。深度挖掘和回收排烟余热，将其降到露点温度以下，可回收烟气显热和水蒸气凝结潜热，烟气冷凝水对烟气中SOx、NOx和 CO2等污染气体有一定的吸收净化作用，烟气冷凝水经处理后可资源化再利用[2]，从而节能、减排、节水、减少大量雾气排放。排烟/废气所携带的余热作为清洁热能，其利用中无污染、无碳排放，将“废热”变“绿能”，可助力高耗能、高污染和高碳排放产业创新升级。

我国工业余热利用节能潜力巨大，仅北方京津冀晋鲁蒙豫七省市区在钢铁、化工、建材、有色金属和电力等五大行业余热资源总量约3.77亿吨标煤[3]，超过北方供暖能耗总量。我国工业能耗约占全国能源消费总量的65%，在工业能耗中约50%为工业余热余压，其中排烟余热占工业余热的50%以上[4,5]。

排烟余热回收需采用防腐高效低阻力换热设备，换热设备有间壁式换热、混合式（直接接触式）换热和回热式（蓄热式）换热。混合式可用于烟气与被加热介质允许混合的场合，间壁式不受此限制，间壁式换热应用范围广。

排烟余热利用方式，主要有直接利用和转化利用。1.余热直接利用：①通过换热设备加热供热/供电锅炉补水、回水、助燃空气等，提高锅炉本体热效率[6,7]；②通过换热设备直接供暖或与电驱动/热驱动热泵联合运行供暖[8,9]，还可加热锅炉房换气进行热风供暖，改善空气品质；③供应生活热水；④工业余热加热物料等；⑤为工业生产工艺供热等[10]。2.余热转化利用：将低温热能回收后经热力循环转化为电能[11]，或余热与自然环境温差发电，为生产工艺或仪器设备等供电，也可用于水电解制氢转化为绿能[12,13]。

未来深度挖掘回收各类工业余热/低温热能资源，提升低温热能深度回收高效直接利用新技术和开发低温热能转化为电能等新技术，促进各类低温热能深度回收和高效利用，推动我国能源安全高效绿色低碳高质量发展。

参考文献：

[1] 清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研究报告2020[M]. 北京:中国建筑工业出版社, 2020.

[2] 江雨薇,王随林,鲁军辉,等.低温烟气凝结换热及对天然气热效率的影响实验研究[J].锅炉技术,2021,52(02):5-11.

[3] 蒋习梅,熊华文,王健夫,等.京津冀及周边地区中低品位工业余热资源潜力与利用分析[J].中国能源,2017,39(09):32-36.

[4] 何雅玲.工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究[J].科学通报,2016,61(17):1856-1857.

[5] 连红奎,李艳,束光阳子,等.我国工业余热回收利用技术综述[J].节能技术,2011,29(02):123-128+133.

[6] 王随林,潘树源,穆连波,等.天然气锅炉烟气余热利用节能改造工程实测分析[J].暖通空调,2011,41(07):22-24+17.

[7] 程冬冬,王随林,穆连波,等.新疆某大型燃气锅炉排烟余热深度利用效果测试研究[J].建筑科学,2017,33(04):1-7+38.

[8] 赵玺灵,付林,王笑吟,等.分布式热泵调峰型燃气热电联产烟气余热回收供热系统建模及模拟分析[J].太阳能学报,2018,39(10):2779-2787.

[9] 穆连波,王随林,朱峰,等.燃气锅炉烟气冷凝余热深度回收系统应用与节能分析[J].暖通空调,2020,50(12):65-69.

[10] 孟繁瑞,王随林,穆连波,等.延迟焦化装置加热炉烟气余热深度回收利用方案与工程实测[J].现代化工,2018,38(03):199-202+204.

[11] Zhai HX, Shi L, An QS, Wang SL, An BL. Key parameter influence mechanism and optimal working fluid screening correlation for trans-critical organic Rankine cycle with open type heat sources[J]. Energy,2021,214:119084.

[12] Lan YC, Lu JH, Mu LB, Wang SL, Zhai HX.Waste heat recovery from exhausted gas of a proton exchange membrane fuel cell to produce hydrogen using thermoelectric generator[J]. Applied Energy, 2023,334:120687.

[13] Kraemer D, Poudel B, Feng H P, et al. High-performance flat-panel solar thermoelectric generators with high thermal concentration[J]. Nature materials, 2011,10(7): 532-538.

撰文：北京建筑大学讲师鲁军辉（北京市科协2022-2024年度青年人才托举工程被托举人）、北京建筑大学高工穆连波（北京制冷学会青年委员、组织、外联工作委员会副主任）

审核：王随林

编辑：王晓童

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