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提高能源的綜合利用效率，對城市實現“雙碳”目标具有重要意義，也是城市能源研究和産業孵化重點關注的内容。對短期難以實現能源結構調整又耗費大量能源的行業來說，提高能源的綜合利用效率是從技術經濟性上來說節能降碳最可實施的手段。

鋼鐵行業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、降低碳排放重點關注的行業。鋼鐵冶煉生産工藝包含了大量高溫冶煉、加工過程，因此在生産過程中産生大量的餘熱資源，各類餘熱量可占到鋼鐵業總能耗的70%。

目前，幾乎所有鋼鐵産品的工藝路線中都必須使用碳還原才能得到純淨的鐵水原料，在短期無法徹底告别化石燃料的情況下，大力挖掘鋼鐵行業餘熱資源潛力，将化石燃料産生的熱量“吃幹榨淨”，對于提升鋼鐵行業綜合能效，進而實現“雙碳”目标具有重要推動作用。

低溫餘熱“物盡其用”的利用重點考慮技術和經濟性兩個方面。從技術角度看，目前鋼鐵業餘熱利用的主流方式是采用餘熱鍋爐産生蒸汽後，推動汽輪發電機發電，此類發電方式一般要求餘熱熱源溫度在350℃以上，此溫度以下的餘熱熱源，傳統的發電方式已不适用，而在鋼鐵制造環節中，還存在大量的低溫餘熱，如燒結環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，鋼鐵行業對于這兩部分餘熱的回收都很有限。而以有機朗肯循環(ORC)為代表的低溫餘熱發電技術經過數十年的發展，已具備全面商用化的條件。

ORC是以低沸點有機物為工質推動發電機發電的方式，相對于傳統水蒸汽為工質的發電方式而言，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，進而實現利用低品位餘熱發電。

從經濟角度看，為避免用戶因初期投入大而放棄利用低溫餘熱，可以采用“合同能源管理（EMC） 融資租賃”的模式建設運行，即節能公司與客戶簽訂合同能源管理合約後，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能公司進行安裝。

設備投運後，客戶負責消納所發的全部電力，并按照合同約定的電費及發電量向節能公司支付電費，節能公司向融資租賃公司支付租金，待融資租賃合約期滿後，再由融資租賃公司将設備所有權轉交至節能公司手中。該模式避免了業主方或節能公司前期大規模資金投入，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濟可行性。

蘇州市鋼鐵産業體量大、用能多，同時蘇州對能源消費總量增幅有嚴格的控制，因此對低溫餘熱利用有較大需求。低溫餘熱發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模最大的鋼鐵企業，該廠計劃利用7條燒結環冷機第三段、8條石灰窯煙氣及其它低溫餘熱資源進行ORC發電。沙鋼原來僅對燒結環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，大量餘熱通過直接排放的方式放散至大氣中，造成了嚴重的浪費。

根據現場的餘熱資源情況，項目總共計劃配置100台125kw發電機組，預計項目全部建成後，每年可發電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發電機組，利用上述200℃以下的低溫餘熱進行發電，熱電轉換效率可達傳統螺杆式發電機組的2倍，同時由于磁懸浮系統無油的特性，省去了潤滑系統的維護，大大降低了後期運維的成本。由于現場的熱源分布較為分散，項目将全部采用小型分布式機組的配置方案，這給後期的運行監測帶來了一定麻煩。

為此，城市能源研究院項目團隊開發了一套智慧化的遠程集采系統，所有設備的運行狀态通過現場傳感器采集後，實時遠程傳送至運維人員手機上的APP終端，可實現一個團隊同時對多個機組的統籌精細化管理。項目先期已完成2台125kW試驗機組的安裝調試，目前運行狀态平穩。

随着技術的不斷成熟與商業模式的持續創新，未來低溫餘熱發電将有着更加廣泛的應用前景。鋼鐵業之外，該技術還可推廣至石化、水泥、化工等其它高耗能行業。即使按10%的低溫餘熱利用率計算，低溫餘熱發電技術的大規模應用也可提供約780億度/年的清潔電力，相當于每年節省2338萬噸标準煤，節能減碳效益巨大。

（作者均供職于國網（蘇州）城市能源研究院産業孵化中心）

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