零碳工厂建设与热能高效利用——一事一议破局“零碳”技术路线

关于国家发改委对零碳园区建设的指导意见 核心精神： 反对形式主义：建设零碳园区绝非简单的“戴帽子”“挂牌子”，要避免盲目决策、贪大求全。科学务实路径：必须立足自身资源赋、产业特点、发展阶段，选择科学可行的路径。系统创新标准：标志着中国绿色转型从单点创新迈向“系统创新”、标准创新。 指标特点： 要求明确且严格，绝非轻易达成，盲目决策、贪大求全、大干快上。 监管强化：事前审查、事中监管、事后验收 建设基础： 中国要在新能源技术、节能减排技术、污染控制技术方面已达到国际先进水平。 中心科研方向紧密围绕热力过程绿色低碳可持卖发展 零碳工厂的核心逻辑 碳流-能流-价值流的三维协同 零碳工厂的核心逻辑在于“碳流-能流-价值流”的三维协同，其示范路径需以全生命周期碳足迹为坐标，以能源梯级利用和工艺碳减排为支点，最终实现碳资产的显性化增值 全生命周期碳环管理 结合工业热力特性和碳管理逻辑，“零碳工厂建设示范应用技术路线”核心在于全生命周期碳闭环管理与能源-工艺-碳资产的协同优化，精准把脉、诊断，余压余热高效回收再利用，既要实现“零碳”目标，又要兼顾“降本增效”的工业本质需求。 03零碳工厂的示范核心是“系统集成”一—不是单一技术的堆砌，而是能源、工艺、碳管理，最终实现“零碳”与“增效”的双赢。 中心科研方向紧密围绕热力过程绿色低碳可持续发展 汇报提纲 1.零碳工厂建设探索2.工业脱碳技术应用3.研究目标及实施途径4.突破的关键技术5.基础研究及应用案例 、传统行业面临的热能供应问题 工业废气：干燥处理，80%的生产企业存在废气排放量很大 工业废水：80%生产企业要求废水零排放 工业余热：冷却水“塔”排放规模巨大；大型制冷系统同样存在余热排放 工业废盐：存量大（2000万吨），驱待有效处理 工厂用热用蒸汽的高效解决方案 零碳工厂定义与要素 零碳工厂是在工厂规划、建设和运营过程中，通过采用低碳技术和管理措施，实现厂区内碳排放的最小化，最终达到整体碳排放量为零的自标。总之，零碳工厂是碳排放被完全中和，体现绿色、环保和可持续发展。 能源供给 工艺技术 光储结合1.蓄冷/蓄热I.热泵制冷/热IV.以电代气/煤V.智慧照明VI.柔性空调 开发智能制造技术II.持续改进工艺设计III.设备节能改造IV.余热余压利用V.使用清洁制冷剂 供应链管理 精细调控 共订标准II.助力高效能源链II.上下游产业布局优化IV.供应链电气化V.供应链碳足迹追溯 I.产线调度II.物废循环主动式设备控制IV.智能物联alotV.能碳可视化监测平台 碳排放核算 1.全周期碳核查II.产品碳足迹披露川I.企业ESG（环境、社会和公司治理）绩效评估 汇报提纲 1。研究背景和意义2.工业热泵脱碳技术应用3.研究目标及实施途径4.突破的关键技术5.基础研究及应用案例 热泵脱碳技术应用 1、加速突破性工业减排技术。资助内容包括： 国家发改委、国家能源局等六部门联合发布中国电力报2025-04-0211:26北京 美国能源署 （1）工业供热脱碳。2530万美元支持10个项目：先进电熔化工艺实现玻璃生产脱碳：使用超临界二氧化碳宿环的中试规模高温热泵的相变材料储热和湿压缩集成技术：开发基于增材制造的耐火高合金电炉，用于生产铝：利用微波工艺将回收的聚合物分解为化学原料：开发低温电磁热催化技术，用于利用生物原料生产乙烯：C的蒸汽气，同时可为工业过程制冷；开发新型感应加热化学反应器，通过逆水煤气变换实现二氧化碳的转化：开发新型电化学反应器，通过脉冲微波加热强化反应，用于生产氨和乙烯：示范用于高温吸热反应和其他工业应用的新型感应 推动热泵行业高质量发展行动方案 《推动热泵行业高质量发展行动方案》的通知 发改环资【2025】313号 各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团发展改革委、工业和信息化主管部门、生态环境厅（局）、住房城乡建设厅（委、管委、局）、交通运输局、能源局： 欧盟委员会 科技前沿快报 统更加高效、更有弹性并能够整合更多可再生能源的关键工具。 热泵技术可利用电能获得高效率，在供热、干燥蒸发、精馏、冷却、蓄冷蓄热等主要工业耗能过程中可发挥关键作用，实现近零排放。 3、展示用碳和供应安全的创新、大规模、季节性储热和或制冷存储技术。2900万欧元支持3个项目，将展示最先进的储热或制冷技术。大规模解决方案预计将嵌入区域级供热或制冷存储中，同时也有助于满足工业过程的热需求。 热泵技术是国际公认的工业脱碳技术 热泵脱碳原理 热泵技术优势：深度重构工业供热“能效逻辑”，通过压缩机将低品位热源提升为高品位热能，供热方式较燃煤锅炉节能50%以上，运行过程直接零碳排放 口吸收低品位热进行升温，供热效率>100%口温升幅度不同，提供约1.5-11倍所耗电力热量口与电热比，可节约用电30%-% 06 制冷：在常温条件下得到低的温度7°-18°-80°-150°-200°-250°-270°-273.15° 热泵技术是工业供热低碳转型的核心引擎 热泵是高效的脱碳技术 国家发改委推动热泵行业高质量发展行动方案2025.03.17 重点热泵产品能效水平提升20%以上 大功率高温热泵、高效压缩机、新型制冷剂等核心技术取得突破 精细化工行业：蒸馏、精炼、分解、聚合等工序供热纺织印染行业：染色、印花、定型等环节高温加热食品发酵行业：烘焙、烤制、蒸煮等加工环节供热造纸、医药等行业：纸浆及药物材料加热烘干建材行业：陶瓷制品烤制等 加大热泵推广应用 （一）统筹推进建筑领域应用（二）禾积极推进工业领域应用（三）扩大农业、交通运输等应用（四）开展存量低效热泵更新改造 农业设施中的应用热泵烤房热泵供暖地铁、高速列车、电动汽车 推动热泵产业提质升级 热泵产品小型化和易安装化热泵生产线绿色化、数字化、智能化改造 （五）优化热泵设计和生产制造（六）提升绿色低碳制冷剂产品供给（七）提高运行维护专业化水平（八）加强先进适用技术研发应用 冷热同源热泵、跨临界二氧化碳热泵、大功率高温热泵等，构建产学研用协同创新体系，打通热泵技术研发、成果转化、产业应用路径。 热泵技术实现工业余热深度利用 热泵技术破解工业领域余热直排浪费难题，解决工业生产中高温供热需求（如烘干、蒸馏留、化学反应加热），替代传统锅炉的"粗放供热”，提升工艺稳定性并 据测算，若2030年工业领域热泵应用率达25%，可年节约标煤1.2亿吨，减少二氧化碳排放3.2亿吨，相当于造林1.7亿亩 热泵技术实现工业余热深度利用的有效手段 高温热泵应用 汇报提纲 1。研究背景和意义2.工业热泵脱碳技术应用3.研究自标及实施途径4.突破的关键技术5.基础研究及应用案例 三、研究自标及实施途径 高效电驱供热-零碳技术-电气化 化石能源供热-碳排放-燃料 口工业直驱高压比压缩机实现余热高效回用 口消耗一次能源。 口废热回收利用率70%以上 口废热直接外排或简单利用。 口电驱余热利用技术，系统制热效率3-10 口90%以上的余热浪费 汇报提纲 1。研究背景和意义2.工业热泵脱碳技术应用3.研究目标及实施途径4.突破的关键技术5.基础研究及应用案例 四、关键技术一：换热器防垢阻垢及强化换热技术 技术优势：在线阻垢除垢技术可有效防止换热壁面上污垢沉积，增强液体动程度和换热效果，提高换热效率及系统连续稳定运行时间，实现高通量大功率换热以及有限传热和柔性传热一体化 多相流在线阻垢除垢 技术难点 研究目标 延长系统连续稳定运行时间两倍以上 阻垢粒子循环及回收 颗粒阻垢除垢特性 强化换热效率提高30% 不凝汽循环强化换热 关键技术二：多重工艺耦合及系统集成 技术指标：全流程实现了热能电气化，直接碳排放降低80%以上 升温型余热回收系统开发，摆脱了一次能源蒸汽依赖，助力高耗能企业走向“零碳工厂” 闭路循环余热回收技术 背景：干燥废气湿度高，温度波动性大，残渣残液成分复杂，传统处理技术能耗高、污染严重 技术优势：节能30%以上，实现蒸发干化尾气闭路循环 技术方案：闭路循环干化低温浓缩或闭路干化 溶容媒精馏过程余热回收技术 背景：精留是化工包括制药化工过程的必备工艺，常用于产品提纯、溶媒回收等关键过程，但常规精留系统的能源利用率不足10%，造成能源浪费 难题：溶媒多元协同回收率低、、传统精馏能耗高 技术原理 发酵罐空消过程余热回收技术 背景：发酵制药过程要求严格消毒，所有发酵罐在装入物料前必须用流动蒸汽保压并维持一定时间进行高温消毒，大量低压尾气排向环境，造成能源浪费与环境热污染 消杀尾气特点 品味低：温度100~130℃，压力0.12~0.2MPa流量大：以500m3发酵罐为例，空消过程生蒸汽耗量10t/h 余热回收难点 消杀周期短（单次约2h）、目瞬时流量大、操作不连续设备数量多、布置分散、难以统一回收 余热回收基本原理 基于余热蒸汽机械增压原理，实现空消过程尾气的回收利用，节能50%以上 危废燃烧废气的余热回收 现状：天然气燃烧危废，喷淋快速降温至200°以下，排气80度左右，湿度95%。 技术方案： 利用80-90°废气制取3-10bar的蒸汽，满足生产需要；◆高温热泵理论上可以从30°以上废热中获取能量，温度愈高效益愈高；吨蒸汽电耗200kwh以下，相比燃煤蒸汽有明显优势；取热获得冷凝水可以用于再次喷淋，减少对外排放。 生物制药干燥VOCs废气零排放处理技术 技术特点 技术原理 生产过程气体循环使用，对空排放的气体量接近于零；充分回收废气余热，降低生产能耗30%以上；将VOCs冷凝于水，实现近零排放目标。 颠覆性低温连续蒸发干燥系统 行业影响 推动干燥行业从“高耗能间歇生产”向“低碳连续”转型。 技术实现 通过多学科融合与系统集成，在高效节能、热敏性物料保护及智能化控制等方面实现突破。 技术概述 该技术是一项颠覆传统干燥工艺的绿色化创新技术。 在制药、精细化工、食品、环保、生物工程、新能源领域 工业精馏能量闭环+蒸发浓缩宿+溶媒提纯 有机溶剂的回收及产品分离提纯：甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙睛、四氢呋喃、二氯甲烷、DMF、DVSO、DMC、DEC、EMC、甲苯、异丙醇、叔丁醇等有机溶剂的回收和产品分离提纯，吹脱，气提以及氨气吸收和氨水脱氨。在原料药、医药中间体、精细化工、生物柴油、环保、制酒等行业 1。研究背景和意义2.工业热泵脱碳技术应用3.研究目标及实施途径4。突破的关键技术5.基础研究及应用案例 汇报提纲 五、高温工业热风余热回收应用 已完成热风型热泵在发酵制药，蛋白肽、皮革、锂电池、粮食、中药材、木材、牧草污泥等应用示范30余项 高温工业热风喷雾干燥余热回收应用 已完成热风型热泵喷雾干燥在发酵制药蛋白肽、皮革、锂电池、农产品、烟草等行业应用示范20余项 案例1：闪蒸干燥尾气闭路循环 物料干燥条件：初始含水率60-65%，终了含水率8%； 闭路循环节能除臭系统-示范项目 案例2：蛋白肽喷雾干燥废热气除湿自升温系统 风量 20000m3/h ;项目所在地：河南。 采用2台六效多级热能闭环能源站（超高温立式开闭环结合系列）；送风140℃C。 案例3：锂电池气流干燥余热回收 项目一期：采用1台四效多级热能闭环能源站(高温闭环系列）；送风120℃C；项目二期：7台能源站 桑例4：高寒地区热泵粮食干燥 大温差热泵高效除湿供热技术 闭路循环，无尾气排放 高温高湿含尘废气高效除尘技术 >减小劳动强度，降低人工成本 换热器自动高效清洗技术 >多级热泵梯级除湿、供热 高融合智能监测控制技术 >低温烘干，无焦粒、糊粒 热泵干燥80度 日干燥能力100吨、150吨、300吨、600吨；能效比大于5.2 案例5：中药材热泵干燥标准加工厂 10个独立的热泵干燥单元 单元体的最大装载量5