关注如何高效综合利用工业余热

《科学通报》2016年第17期新出版了“工业余热高效综合利用专题”，刊物副主编何雅玲撰写了编者按：“工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究”，摘编如下。

能源是人类生存和发展的重要物质基础，也是当前和今后相当长一个时期制约经济和社会发展的突出瓶颈。节能减排是我国的一项基本国策，是我国实现可持续发展的重大战略保障所面临的极为迫切的任务。

我国工业能耗占总能耗的70%以上，其中至少50%转化为载体不同、温度不同的工业余热，大部分可回收利用;而目前我国工业余热资源回收率仅约为30%，能源利用效率偏低。

因此，根据我国工业余热的国情及其高效利用的重大需求，进一步强化节能降耗措施，制定积极的节能降耗定量目标，大力开展工业余热综合利用的基础研究和工业实践，对推动我国节能减排重大战略目标的实现具有重要的意义。

近年来，本团队围绕所承担的国家重点基础研究发展计划(973项目)——工业余热高效综合利用的重大共性基础问题研究项目，开展了广泛而深入的研究。

掌握工业余热资源利用的共性问题是高效利用工业余热的必要前提。工业余热中，一部分是与具体工艺过程密切相关的，通过工艺过程的改进，其利用程度会大为改进;而大部分工业余热是随着排向环境的废气、废液而散失的，这种占余热总资源的80%以上。这部分非工艺余热资源具有相当多的共性，如温度范围较广、往往具有间歇性、工作介质复杂(常常有腐蚀性和尘粒)以及资源比较分散等，高效地利用这些余热不仅可回收大量能量，而且可大大减轻对环境的热污染。

总的来看，工业余热利用方式可分为三类:一是余热的直接热交换利用;二是余热的热功转换利用;三是余热的提质利用或综合利用。无论哪种工业余热的利用方式，都存在热能存储、传递、强化及热功转化等过程，都需要考虑不同于高品位能量利用以及干净工质的热能利用方面的一些新问题，必须处理好工业余热的中低温、资源分散、间歇波动、工作介质常常有腐蚀性和尘粒等共性问题。

目前我国工业余热利用还存在以下问题亟需解决:余热梯级利用的定量分析和评价方法缺乏;工业余热利用的传递和存储技术落后;中低温余热利用的热功转换效率偏低等。

解决工业余热利用的上述技术瓶颈是其高效综合利用的关键。因此，近几年，我们973项目团队成员，围绕以下关键科学问题开展了深入细致的研究。

(1)工业余热“温度对口、梯级利用”科学用能原则的定量化;

(2)余热利用中多形态热质传递、热能存储的协同强化原理与机制;

(3)中低品位余热高效热功转换及能级提升的机理与集成优化理论。

本专题反映了我们研究团队针对以上关键科学问题，在热流科学基本原理、余热高效利用技术、工程应用3个层面的部分研究结果。

通过解决我国工业余热利用存在的技术瓶颈的关键科学问题，将对提高我国工业余热的回收利用水平、实现节能减排的基本国策具有重要的战略意义。

备注：何雅玲，中国科学院院士,工程热物理专家,现为西安交通大学教授,“973项目”首席科学家,教育部长江学者奖励计划特聘教授,国家杰出青年科学基金获得者,《科学通报》副主编。

原标题：关注如何高效综合利用工业余热