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【重点关注】工业余热废气再利用,有望实现清洁低碳供暖新模式

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发布日期:2020-02-19 来源:新华网 浏览次数:79
核心提示:冬季清洁供暖是关乎群众冷暖的民生工程,现在的供暖的清洁度有待提升。当前,我国低品位热源存在巨大利用空间已是行业共识,专业人士认为,开发利用工业余热废气进行居民供热工作前景可期,有望解决我国供暖季多地以清洁能源替代散煤的过程中能源供应不足、供暖成本高等共性问题,实现清洁低碳可持续发展的供暖新模式。

当前供暖“高能低用”现象普遍

随着百姓生活水平的提高和环保的现实需要,近年来我国集中供暖面积在不断增长,散烧煤、燃煤锅炉等正逐步退出供热舞台,取而代之的是以天然气供暖、电采暖为主的供热方式。记者采访了解到,这些清洁能源供暖推广过程中产生新的矛盾。

首先,气源紧张矛盾突出。作为全国首个气化城市,乌鲁木齐早在2013年就实现了主城区“煤改气”供热全覆盖,乌鲁木齐市供热行业管理办公室市场管理科科长赵鹏向《经济参考报》记者介绍,截至今年,全市供暖面积已达2.06亿平方米,并呈逐年扩大趋势,但每年国家拨付地方的天然气配额有限,气源紧缺压力较大。随着北方多数地区天然气供暖的推广,用气紧张问题将更为普遍。

其次是运行成本高昂。承担乌鲁木齐三分之一供暖面积的乌鲁木齐热力集团有限公司,自2013年实行天然气供暖以来,企业前后核算发现,天然气锅炉运行成本是燃煤锅炉的三倍。公司生产经营处处长何建新表示,多年来,企业始终按照燃煤锅炉标准22.5元/平方米向用户收取采暖费,差额部分要依靠市政部门补贴。

此外,和公众对清洁能源的印象不同,天然气在燃烧过程中会造成新污染物排放,已引起多地重视。据何建新介绍,燃气锅炉温度超过1000℃会排放大量氮氧化物,而氮氧化物是PM2.5的元凶。

“这两年,国家相关部门提高燃气锅炉氮氧化物排放标准,我们企业对照国标,通过降低炉内燃烧温度,来达到抑制氮氧化物产生的目的,但炉内温度的降低实际上削减了天然气供热效率。”何建新说,我国作为天然气稀缺国家,气源主要依靠进口,利用天然气供暖,能源利用率低,造成了一定程度的浪费。

从能源利用角度看,“煤改电”工程同样存在类似问题。由于投资小、运行便捷等优点,电锅炉等直热方式在山东、东北等地使用普遍,但据清华大学建筑节能研究中心测算,我国70%以上的电力来自火电,一份化石能源转为电能后再送到用户端,能源转换效率实际只有1/3。“电是高级能源,热是低级能源,电直热是把热能转化为电能又转回热能供暖,耗能更多,电费也高。”何建新说。

值得注意的是,目前业内也有不少人认为,供暖热源存在“高能低用”。中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿此前在“中国清洁供暖(新疆)论坛”上公开表示,建筑供暖要求室温为18℃—20℃左右,理论上高于该温度的热源都可供暖,但目前将天然气、电力等高品位能源转化为低品位热量的供暖现象较为普遍,不符合节能、低碳要求。

低品位热源潜力巨大有待开发

 

受访专业人士认为,我国热电联产及工业余热潜力巨大,无论是从经济、能源利用效率还是环保排放方面,这些低品位余热应成为我国城镇清洁供热首选。所谓低品位余热,是指浓度小、能量少,一般不被重视的废弃能源,但其却是实现节能减排的重要抓手,尤其是将其应用在建筑节能方面,将有效满足单位建筑面积的热需求。

为降低供暖成本,乌鲁木齐热力集团有限公司近年来通过热电联产,即利用周边4家电厂发电产生的余热为城市提供热源,取得较好效果。“电厂发电同时会产生大量的热,不用的话,白白浪费,热力公司对废弃能源加以利用,是能源利用率最高的一种供热方式。”何建新介绍,目前企业供暖热源60%来自热电联产,天然气锅炉仅承担严寒期调峰任务,极大缓解了企业能源紧缺和成本压力。

针对最受关注的环保问题,记者了解到,当前在国家超低排放标准严格要求下,以燃煤热电联产机组和区域锅炉为主的集中供热,清洁化水平高,排放量已达到相当低的水平。

记者在位于乌鲁木齐水源地的火电厂——国家能源集团新疆红雁池发电有限公司看到,昔日烟囱中的滚滚黑烟早已不见踪影。工作人员告诉记者,如今烟囱中蒸腾而出的白烟实际上就是水蒸气。公司生产技术部主任刘泊强说,2013年到2015年,电厂先后投入5亿元对火电机组进行污染除尘设备改造,改造完成后,大气污染排放浓度已远低于国家超低排放浓度限值要求,也远优于天然气锅炉。“从污染控制角度来说,煤炭锅炉的升级改造有了质的飞跃,排放比最初降低80%以上,且相关技术仍在继续进步。”

刘泊强说,火电厂先后改造了两台30万千瓦等级热电联产机组,自2010年以来一直在冬季承担着乌鲁木齐市部分城区的供暖任务。近年来,供暖面积在逐年递增,目前已经达到了近1200万平方米左右。“从企业角度考虑,热电联产不仅提高了能源利用率,还为企业带来每年4000万元到5000万元的额外收益。”

受访的电厂技术人员、供热企业运行人员在实践中发现,火电厂热电联产无论从运行成本、能源利用率,还是电网框架稳定及环保排放方面,都存在较强优势。符合环保要求的大型燃煤电厂多集中在有供暖需求的北方地区,尚有非常大的余热空间有待挖潜;此外,大量钢铁、有色、化工等企业产生的工业余热也是实现生产与生活系统循环链接的最好方式,充分回收利用这些余热,并配合长距离输送等先进技术,足以承担北方多数建筑冬季供暖需求。

热源改革诸多问题待解

 

不过,受访专家也表示,因我国供暖覆盖面积大、各地实际情况不一,需以扩大热电联产规模和利用工业余热为基础,兼顾统筹多种热源,因地施策,避免能源浪费。

首先,要充分挖掘热电厂及工业的余热潜力。何建新认为,针对我国“富煤贫油少气”的能源现状,实现全国大范围供暖清洁、安全、健康发展,要改变当前热源模式,充分挖掘钢铁、有色、化工、炼油等行业产生的余热潜力。

业内人士则指出,当前并没有具体部门协调统筹我国余热资源利用,对地方可掌握的余热量、需求量尚不清晰,这也导致目前已有的低品位余热供暖规模较小,个别地方和企业的探索仍处于起步阶段,只有政府、企业、热力公司达成共识,携手共推,低品位余热才有可能实现更快更好地利用。

其次,加快设计低品位余热供热系统匹配方案。低品位余热应用在于将热源企业、热网、末端用户设计为一个整体,余热与其他形式的热源并网配合,才能保证供热,当前应统筹设计不同余热回收技术,同时考虑适宜中长距离输送的技术方案。

第三,因地制宜,兼顾统筹多种热源模式协同发展。江亿认为,北方多数地区都适用通过回收余热替代不清洁和低效的热源。同时,也需要统筹考虑电力、热力和燃气系统,进行热、电、气协同发展,针对高寒地区或无条件接入热网的地区建筑,可采用地源、空气源等热泵及分散的燃气供暖方式。

关于集中供暖

 

集中供暖是古老的相对廉价的采暖方式,其主要利用城市热网,区域热网,集中供暖锅炉为主要热源来进行供暖,适用于城市供暖、企业、学校、办公楼等人口比较集中的居住场所。每户只需按月或者按年,交一定的采暖费用即可,因此,比较廉价。其到室内,主要依靠暖气片散失热量,因此会占居一定的室内空间,此外,城市需要建立庞大的热网系统,投资比较高。

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