在全球能源转型与“双碳” 目标驱动下，工业领域的余压利用技术正成为破解高耗能困局的关键突破口。余压作为工业生产过程中未被充分利用的压力能，广泛存在于化工、钢铁、石油等行业的流体输送与工艺环节。通过先进技术将这些废弃能量转化为机械能或电能，不仅能显著降低企业能耗成本，更能推动产业绿色升级。以下从核心技术、应用场景、挑战与趋势三个维度，解析余压利用行业的技术革新路径。

一、核心技术：从机械回收走向热功协同

1.涡轮膨胀机技术：高压气体的能量重塑

涡轮膨胀机是将高压气体的压力能转化为机械能的核心设备，其工作原理类似于微型汽轮机。在钢铁行业，高炉煤气余压发电（TRT）技术通过该设备将炉顶煤气的压力能转化为电能，实现 “零成本发电”。例如，宝钢某高炉采用干式 TRT 系统后，年发电量可达 1.2 亿千瓦时，折合节约标准煤 4 万吨，减排 CO₂ 11 万吨。在橡胶行业，空气涡轮制冷技术通过膨胀机将高压空气降温至 - 60℃以下，用于废旧轮胎低温粉碎，相比液氮法节能 30% 以上，胶粉细度提升 20%。

2.液力透平技术：液体余压的精准捕获

液力透平通过高压液体驱动叶轮旋转，将压力能转化为机械能，广泛应用于石油化工、化肥等领域。镇海炼化渣油加氢装置采用液力透平后，每年节约用电成本约140 万元，每小时节电 300 度。在甲醇合成工段，液力透平替代减压阀，年产生电能 272 万千瓦时，节省电费 136 万元。其优势在于无需外部能源输入，直接通过流体自身压力驱动，系统效率可达 70%-85%。

3.有机朗肯循环（ORC）：低品位热能的价值重构

ORC 技术通过有机工质的相变循环，将低品位热能转化为电能，尤其适合余热余压协同回收。某双涡流管 ORC 系统创新设计了两级换热与气动增压流程，余热余压空气先通过蒸发器 A 加热有机工质发电，放热后的空气经涡流管分离为冷热两股气流：冷气流用于冷却工质，热气流再次驱动蒸发器 B 并推动增压泵，实现工质二次蒸发与混合发电，系统整体效率提升 25% 以上。该技术在压缩空气储能电站中应用，可将余热余压回收效率从传统 ORC 的 12% 提升至 18%。

4.分布式变频技术：输配系统的源头节能

针对水泵、风机等设备因节流导致的余压浪费，分布式变频技术通过两级泵结构实现按需供能。一级泵克服主干网阻力，用户端二级泵根据实际需求变频调节，彻底消除阀门节流损失。例如，某化工园区采用该技术后，蒸汽管网能耗降低18%，同时减少冷凝水排放 30%。其核心在于将被动的余压回收转变为主动的系统优化，从源头降低能量损耗。

二、应用场景：从单一环节到全流程覆盖

1.钢铁行业：高炉与转炉的深度挖潜

除TRT 技术外，转炉负能炼钢通过回收煤气余压与显热，实现炼钢工序能耗 “倒挂”。某钢厂转炉系统改造后，吨钢回收煤气 120 立方米，蒸汽 80 千克，综合能耗降低 35 千克标准煤 / 吨。此外，干熄焦技术利用红焦余热发电，每吨焦炭可发电 35 千瓦时，替代燃煤 0.05 吨。

2.石油化工：高压流体的价值再生

在加氢裂化装置中，液力透平驱动原料泵，减少电机功率消耗40% 以上；减压塔顶余压通过螺杆膨胀机发电，单套装置年发电量可达 500 万千瓦时。某炼油厂采用 “液力透平 + ORC” 联合系统，将常减压装置余热余压综合利用率提升至 65%，年节约标煤 1.2 万吨。

3.市政与环保：污水处理的能量闭环

污水处理厂污泥脱水过程中，高压滤液的余压通过液力透平驱动反冲洗水泵，实现能耗自给。某污水厂应用该技术后，脱水车间电耗降低22%，年节约电费 28 万元。此外，垃圾填埋场沼气余压发电技术可将填埋气收集率提升至 90%，每立方米沼气发电 1.8 千瓦时，减少温室气体排放 2.5 千克。

三、挑战与趋势：技术迭代与生态重构

1.现存瓶颈

成本门槛：涡轮膨胀机与ORC 系统的初期投资较高，中小型企业改造意愿不足。例如，一套 1000kW 的 ORC 装置投资约 800 万元，回收期需 5-7 年。

适配难题：不同工况下的流体参数波动大，设备需具备宽幅调节能力。某化工厂因原料气压力波动导致液力透平效率下降15%，需额外增加变频调节装置。

标准缺失：余压利用设备缺乏统一的能效评价体系，导致市场产品良莠不齐。

2.未来方向

智能化集成：结合物联网与AI 算法，实现余压实时监测与动态优化。例如，某钢铁厂通过数字孪生系统预测高炉煤气余压波动，提前调整 TRT 运行参数，发电效率提升 8%。

跨行业协同：推动余压利用技术与新能源、储能技术融合。如将ORC 系统与光伏耦合，构建 “光 - 热 - 电” 多能互补体系，提升能源综合利用率。

政策驱动：政府需出台税收优惠与补贴政策，降低企业改造成本。欧盟通过碳排放交易体系（EU ETS）推动余热余压项目，2020-2025 年相关投资增长 30%。

结语

余压利用技术不仅是工业节能的“金矿”，更是能源革命的重要支点。从 TRT 的规模化应用到 ORC 的创新设计，从单一设备改造到全流程系统优化，余压利用正推动工业能源系统向高效、低碳、智能化转型。随着技术突破与政策支持的双重驱动，这一领域有望在未来十年内形成千亿级市场，为全球碳中和目标贡献中国智慧与方案。