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提高能源的綜合利用效率，對城市實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義，也是城市能源研究和產(chǎn)業(yè)孵化重點關(guān)注的內(nèi)容。對短期難以實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整又耗費大量能源的行業(yè)來說，提高能源的綜合利用效率是從技術(shù)經(jīng)濟性上來說節(jié)能降碳最可實施的手段。

鋼鐵行業(yè)是我國的重點用能大戶，總能耗約占全國總能耗的11%，是城市控制能源消費總量、降低碳排放重點關(guān)注的行業(yè)。鋼鐵冶煉生產(chǎn)工藝包含了大量高溫冶煉、加工過程，因此在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的余熱資源，各類余熱量可占到鋼鐵業(yè)總能耗的70%。

目前，幾乎所有鋼鐵產(chǎn)品的工藝路線中都必須使用碳還原才能得到純凈的鐵水原料，在短期無法徹底告別化石燃料的情況下，大力挖掘鋼鐵行業(yè)余熱資源潛力，將化石燃料產(chǎn)生的熱量“吃干榨凈”，對于提升鋼鐵行業(yè)綜合能效，進而實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要推動作用。

低溫余熱“物盡其用”的利用重點考慮技術(shù)和經(jīng)濟性兩個方面。從技術(shù)角度看，目前鋼鐵業(yè)余熱利用的主流方式是采用余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽后，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電，此類發(fā)電方式一般要求余熱熱源溫度在350℃以上，此溫度以下的余熱熱源，傳統(tǒng)的發(fā)電方式已不適用，而在鋼鐵制造環(huán)節(jié)中，還存在大量的低溫余熱，如燒結(jié)環(huán)冷機三段煙氣和石灰窯煙氣屬于典型的低溫煙氣，平均溫度均在200℃以下。

一直以來，鋼鐵行業(yè)對于這兩部分余熱的回收都很有限。而以有機朗肯循環(huán)(ORC)為代表的低溫余熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已具備全面商用化的條件。

ORC是以低沸點有機物為工質(zhì)推動發(fā)電機發(fā)電的方式，相對于傳統(tǒng)水蒸汽為工質(zhì)的發(fā)電方式而言，在熱源溫度較低的情況下（100℃、甚至40-50℃）就可以汽化為一定壓力的蒸汽，進而實現(xiàn)利用低品位余熱發(fā)電。

從經(jīng)濟角度看，為避免用戶因初期投入大而放棄利用低溫余熱，可以采用“合同能源管理（EMC）+融資租賃”的模式建設運行，即節(jié)能公司與客戶簽訂合同能源管理合約后，與融資租賃公司簽訂設備融資租賃合約，由融資租賃公司購買設備交由節(jié)能公司進行安裝。

設備投運后，客戶負責消納所發(fā)的全部電力，并按照合同約定的電費及發(fā)電量向節(jié)能公司支付電費，節(jié)能公司向融資租賃公司支付租金，待融資租賃合約期滿后，再由融資租賃公司將設備所有權(quán)轉(zhuǎn)交至節(jié)能公司手中。該模式避免了業(yè)主方或節(jié)能公司前期大規(guī)模資金投入，利用融資租賃的低成本資金進行建設，大大提升了項目的經(jīng)濟可行性。

蘇州市鋼鐵產(chǎn)業(yè)體量大、用能多，同時蘇州對能源消費總量增幅有嚴格的控制，因此對低溫余熱利用有較大需求。低溫余熱發(fā)電方案也在蘇州開展了具體應用。

位于江蘇張家港的江蘇沙鋼集團有限公司是目前全國單體規(guī)模最大的鋼鐵企業(yè)，該廠計劃利用7條燒結(jié)環(huán)冷機第三段、8條石灰窯煙氣及其它低溫余熱資源進行ORC發(fā)電。沙鋼原來僅對燒結(jié)環(huán)冷機三段煙氣進行了部分回收，用于供應生活熱水。但實際生活熱水的使用量有限，大量余熱通過直接排放的方式放散至大氣中，造成了嚴重的浪費。

根據(jù)現(xiàn)場的余熱資源情況，項目總共計劃配置100臺125kw發(fā)電機組，預計項目全部建成后，每年可發(fā)電5200萬度，相當于減排二氧化碳51844噸。項目采用目前最先進的磁懸浮ORC發(fā)電機組，利用上述200℃以下的低溫余熱進行發(fā)電，熱電轉(zhuǎn)換效率可達傳統(tǒng)螺桿式發(fā)電機組的2倍，同時由于磁懸浮系統(tǒng)無油的特性，省去了潤滑系統(tǒng)的維護，大大降低了后期運維的成本。由于現(xiàn)場的熱源分布較為分散，項目將全部采用小型分布式機組的配置方案，這給后期的運行監(jiān)測帶來了一定麻煩。

為此，城市能源研究院項目團隊開發(fā)了一套智慧化的遠程集采系統(tǒng)，所有設備的運行狀態(tài)通過現(xiàn)場傳感器采集后，實時遠程傳送至運維人員手機上的APP終端，可實現(xiàn)一個團隊同時對多個機組的統(tǒng)籌精細化管理。項目先期已完成2臺125kW試驗機組的安裝調(diào)試，目前運行狀態(tài)平穩(wěn)。

隨著技術(shù)的不斷成熟與商業(yè)模式的持續(xù)創(chuàng)新，未來低溫余熱發(fā)電將有著更加廣泛的應用前景。鋼鐵業(yè)之外，該技術(shù)還可推廣至石化、水泥、化工等其它高耗能行業(yè)。即使按10%的低溫余熱利用率計算，低溫余熱發(fā)電技術(shù)的大規(guī)模應用也可提供約780億度/年的清潔電力，相當于每年節(jié)省2338萬噸標準煤，節(jié)能減碳效益巨大。 

原標題：低溫余熱已具備全面商用條件