工业余热回收再利用的发展前景解析

1、工业余热0收再利用的开展前景解析一、工业余热可回收率高,政策支持余热利用1、工业余热可回收利用率达60%,节能潜力大我国工业余热资源丰富,余热资源约占其燃料消耗总量的17%67%其中可回收率达60%.余热资源非常丰富,特别是在钢铁、有色、化工、水泥、建材、石油与石化、轻工、煤炭等行业,余热资源约占其燃料消耗总量的17%67%其中可回收利用的余热资源约占余热总资源的60%.目前我国余热资源利用比例低,大型钢铁企业余热利用率约为30%50%其他行业那么更低,余热利用提升潜力大.余热资源是指在现有条件下有可能回收利用而尚未回收利用的能量.余热资源从其来源可分高温烟气余热和冷却介质余热等六类,其中高温

2、烟气余热和冷却介质余热占比最高,分别到达余热总资源的50%口20%左右,是余热回收利用的主要来源.图1:余热资源分布情况,高温烟气余热约占50%序号从未漉分类一特点21高温烟气余热U离温姆气余热数量大,分布广,口叫冶金、化工、疏材、机械、电力等行1b多种岩炼炉,加热炉、内燃机不璘苫炉的排气排烟,有些工业定炉的高温阳气余热量甚至高让沪蕾本身懿料消耗量的30%-60%.高温余热烟气的温度离,数量多,回收行易,约占总余热资,源的5.如；,冷却介族余热工业生产中需要大量的冷扣介麟保护高温生产谩畜,常用的冷卸介质为水、空气J口油,冷却介质的温度一般较低,电厂汽轮机的冷扣水温度一般不起迥25-加度,因此回

3、收和圈目对困难,可呆月抠!余漫苗回收而1书J©川废水度年余热一废水底气余小是种低品债的蒸汽结水余热,但凡使用烝汽和热水的企业献会有这种余热,废水废气盗源约占余做溢海Q、蚩的10-16%化学演余热*化学反响余到主要存在于化工行业,占余热符海总量的工说下.利佣藐峻制造迥程中利用焚酸炉产工的化学反响热,使炉内温度避11350-1000度,可用于余热锅炉产生熊汽,约可回收605652可燃度气、废液和废料余热产生产迟程的排气、目幡汨排渣中含有可蜷成分.这些余热狗占余熟资源豆量的日右卡)仅1高温产品和炉渣的余振工1E生产中许多要经过高温加热过程,最后出来的产品及其炉渔愎科具有限高温度,而通常产品

4、要到冷却后才能使用,在冷却时散发的热量就是余热,约占余热资源总量的鹏场"资料来源；就京发改委?节皆前S排篇A,表1:余热资源及其特点2、国家政策大力支持余热回收利用我国政府方案到2021年将碳排放量减少40%-45%目前面临着巨大的减排压力.政府正在推行各项有利于节能减排的政策,其中余热回收利用作为提升能源利用效率的有效途径,国家出台多项政策鼓励企业进行余热回收利用.(1) 2021年12月29日工信部推出?钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案?,方案用3年时间即2021-2021年,投资超过50亿元,在全国37家重点钢铁企业,对82台烧结机推广实施烧结余热发电技术,以降低钢铁企业的

5、能耗水平.今年3月国务院常务会议提出,要求建立钢铁行业碳排放考核体系,预计余热回收利用将获得进一步推进.(2) 2021年4月2日国务院下发?关于加快推行合同能源治理促进节能效劳产业开展的意见?,要求加快推行合同能源治理,积极开展节能效劳产业,同时加大资金支持力度和实行税收扶持政策.(3)在?当前国家鼓励开展的环保产业设备(产品)目录?中,鼓励开展用于电力、石化、冶金、钢铁、水泥建材、印染、造纸、地热、糖酒工业等废热、余热回收利用发电设备.(4)?节能中期专项规划?中明确将“余热余压利用工程列为重点工程之一.2006年,发改委在?节能中期专项规划?中明确将“余热余压利用工程列为重点工程,提出“

6、十一五期间在钢铁联合企业实施干法熄焦、高炉炉顶压差发电、全高炉煤气发电改造以及转炉煤气回收利用.(5)?“十一五十大重点节能工程实施意见?要求研究制定鼓励利用余热余压发电、供热和制冷的优惠政策,并在钢铁、水泥行业推广利用.国家发改委2006年7月发布的?“十一五十大重点节能工程实施意见?的第三项为“余热余压利用工程,要求在钢铁行业推广干法熄焦技术、高炉炉顶压差发电技术；在水泥行业推广纯低温余热发电技术,建设水泥余热发电装置,研究制定鼓励利用余热余压发电、供热和制冷的优惠政策.各项赦镰一与余热回归月美的内容Q?关于加快推行合同N能源治理促进节能服一务产业开展的意见?“2021年4月2日国宪院下发

7、?美于加快推行合同惫源治理促进多能强势产业开展的意见?,/要求加快推行合同能源治理,积极开展节1阴艮务产业,同时力吠责金支持力度和实行税1嫩持政策?钢铁企业！座结余热u发电技术推广实施方中案?一2021年12月29日工信部推出了C钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案方案外划用3年用间2021-2021年,投资超过SO亿元,在全国37家重点钢牲企业,对82台烧结机推广实施余热发电技术,以降低这个甜玉能行业的蒯秫平,心当前国家颠帅开展的坤保产业设备产品目录A?当前国家鼓励开展的环保产业设备产品日录?CO07修订鼓同更展用干省力、石化、的环保产业设备目录?冶全、翎铁.水泥建材、印染、造纸,地热、糖酒

8、工1k等废热、余熟回收发电设翻中?节能技术改造财政奖励贲金治理暂行方法?"2007年11月,财政部下发的?节能技术改造财政奖励资金治理智行J施?川规定:对完成节能量目标的工程承当企业绐于奖励,其中余热余压二页目属干财辿奖励的节能技术改造工程之一.?办七?中明硕友示;:二页目改造后每形成1吨标煤节约或力,中央财政将按东部地区200元、中西部地区250元的标准给予奖励；过符合奖励条件的节能技术致造顶耳,为调动企业秋极性,按企业报告节能量先领拨bU通奖励费金.,?节能减排综合性工作方案?#2007年6月.国务院?节整减排综合性工作万案?擢出要看力抓好十大重点节戢工程,“十一五期间形成2.4

9、亿吨标准煤的节能水平.今年形成5000力物标建煤节能水平,重启是实施钢铁、有色、石轴石匕优工、残材等重点耗能行业余热余压利用、节约和替代石油、电机系蔬节能等举措.+>十一五十大重点,节能工程实施意见?一匡冢友改委2006年7月发布的密十一五十大重点节能工程,实施意见?的第三项为“余热余压利用工程1要求在钢铁行业推广干法熄焦技术、高炉炉顶压差发电技术在水泥行业推广纯低温余热发电技术,建设水泥余热发电装置,研究制定鼓励利用余热余压发电、供热和制冷的优惠政策,一©十一5“规划纲要?门e十一五规划纲要?提出要突出抓好钢铁、有色、煤炭、电力,血二、建材等行业和麴能大户的节能工作,并提出W

10、大节能重点工程,余热余压利用位列其中,要求在钢铁、建材等行业开展余热余压利用9口?节能中长期专项规划?口2006年.国家发改委制订?节能中长期专网规划?箕中余拣余.压利用Lg中要求L一一五期间在钢铁联吉企业实施干法惊焦、高炉炉顶压差发电全高炉煤气发电改造以及转炉煤气回收利用,甩成年节熊266±吨折推煤；在日产700.吨以上水泥生立线建设中低温余热发电装置每年30套,形成年节能300万吨标唯焊表2:与余热回收利用相关的各项政策内容3、余热利用三大主要途径目前余热利用的途径主要有三种：第一种是热交换；是回收工业余热最直接、效率较高的经济方法,该类途径不改变余热能量的形式,只是通过换热设备

11、将余热能量直接传递给自身工艺的耗能流程,降低一次能源消耗.主要利用方式有间壁式换热、余热锅炉、蓄热式热交换、热管的换热等.第二种是热工转换；利用热功转换可提升余热的品位.主要采用余热锅炉发电,是工业余热利用的主要形式；第三种是采用热泵澳冷机系统回收余热,适用于工业和民用的低温余热回收.1工业余热利用主要形式：余热锅炉发电余热锅炉是余热发电系统中的重要设备.根据用途不同,余热锅炉可细分为电站余热锅炉和工业余热锅炉.相对电站余热锅炉,工业余热锅炉运行环境恶劣,设计、制造工艺较为复杂,多为非标产品.序号/从求源分类特点2卜/飒余热娥,是与燃气轮机发电极即己套的专用余热另炉,其寸精棘自于燃气轮机的尾气

12、,诵用电站余热锅坤产牛正汽.强动於汽轮机发电机组,从而提升电厂的发蜿率P2十0工余热檄%0常用的斜挑吊炉,其应用范围覆盖了大局部工业领域钢铁、有色金慝、焦化'建材化工、纺织、印染、造纸等行业:工业斜始曲炉技术参数根据工业余热的工况参数而定,所以是非标产品.下表3:电站余热锅炉和工业余热锅炉特点图2:电站余热锅炉图3:工业余热锅炉余热资源的利用效率和余热资源的温度有关,一般情况温度越高,利用效率越高.根据余热资源温度的上下可分为高温余热高于500C,中温余热200500C和低温余热低于200C.余热锅炉发电一般适用于高温余热,而热泵回收系统那么适用于低温余热.2低温余热利用首选设备：澳冷

13、机和热泵澳化锂吸收式机组是利用余热资源作为机组的动力,通过驱动机组到达制冷或供热的目的；而热泵机组回收余热那么是利用热泵系统提取低温余热资源,以到达充分利用余热的目的.漠化锂吸收式机组工作原理：澳化锂制冷机是以热能为动力源,以水为制冷剂,以澳化锂溶液为吸收剂,制取冷源水.其热源主要有蒸汽、热水、燃气和燃油等,可分为直燃型、蒸汽型和热水型.蒸汽型机组可利用蒸汽余热,如城市集中供热热网、热电冷联供系统、纺织、化工、冶金等行业；热水型机组,可利用65c以上的热水,如工业领域工艺过程产生的余热热水制取冷水.由于是“以热制冷,澳化锂制冷机可以利用工业废余热为工业提供工艺所需冷水或空调图4:吸收式机组原理

14、示意图图5:压缩式热泵原理示意图压缩式热泵工作原理：热泵系统是通过换热介质,从低温热源吸取热量,然后在高温处释放出热量；热泵系统一般由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部件组成.低佛点换热工质流经蒸发器时蒸发,从低温位处吸收热量,经过压缩机压缩后升温升压；然后流经冷凝器,在冷凝器冷凝中,将从蒸发器中吸取的热量和压缩机耗功所相当的那局部热量释放；释放出的热量就传递给高温热源,使其温度提升.蒸汽冷凝降温后变成液相,流经节流阀膨胀后,低压液相工质流入蒸发器,如此不断往复循环,热泵系统就能使低温热量连续不断地传递到高温热源处.图6:澳化锂吸收式热泵机组样机图7:压缩式热泵机组样机二、余热利用设备市场容

15、量大,步入黄金开展期1、余热锅炉应用领域广,未来五年市场规模将达680亿元余热锅炉市场规模加速增长,按蒸吨计算08年增速达30%.据中国工业年鉴的统计,2021年生产各类余热锅炉1146台,合计29865t蒸汽,与2007年的余热锅炉722台,合计23124t蒸汽相比,台数增长58.7%,蒸汽吨数增长29.2%;同时实现产值34亿元,较07年24.8亿元同比增长37%.二g-10Q6洋司K拿甘褥；士量二声/+1受"主至二2001-20的丰罢皇婴M匡症图8:余热锅炉产量加速增长按蒸吨计算,08年增长率达30%黄匕正:雇ZMi-圜伊三星支备H1L金盔,图9:08年国内余热锅炉产量大幅增长

16、台数余热锅炉属节能环保产品,随着国家节能减排工作的积极推进,特别是钢铁、焦化、水泥等重要行业节能减排工作的推进,预计余热锅炉市场将加速开展.根据估算未来5年国内国际余热锅炉市场容量预计到达680亿元行业领域国内市场M钢铁行业氧气转炉余热锅炉钢铁行业烧结余热锅炉焦化行业干熄焦锅炉水泥行业低温余热锅炉垃圾燃烧余热发电炉其他行业国内市场容量总计国际市场容量未来5年市场规模亿元44口20口264孙30/120280.400-合计680亿元表4:余热锅炉设备市场容量估算,未来5年将到达680亿元1钢铁行业：烧结余热发电将大面积推广1钢铁行业余热资源约占37%,余热利用率低,提升空间大钢铁行业能耗约占全国

17、工业总能耗的15%,其中余热资源约占37%,节能空问大.据统计,05年我国大中型企业吨钢产生的余热总量为8.44GJ,约占吨钢能耗的37%其中最终产品或中间产品所携带的显热约占余热总量的39%,各种熔渣的显热约占9%,各种废烟气占37%,冷却水携带的物理热约占15%,余热资源丰富.废烟气显赢371渣显热,冷却水显热,15%39%图10:钢铁行业余热资源丰富,产品显热占比高达39%我国大型钢铁企业余热利用率约为30%50%国外先进企业余热利用率达90%未来提升空间大.我国大中型钢铁企业余热资源的利用率大约为30%50%2021年4月如果加上其他中小型钢铁厂,全国平均水平那么更低；而国外先进钢铁企

18、业余热余能的回收利用率平均达80%,有的在90%以上,如日本新日铁高达92%(2)氧气转炉余热发电应用广泛,烧结余热发电刚刚推广,未来增长空间大在钢铁行业中,余热回收利用局部主要有氧气转炉余热发电和烧结余热发电.目前氧气转炉余热锅炉在钢铁行业已经得到广泛的应用,而烧结余热发电在国内钢铁企业才刚刚启动,将在钢铁大面积推广.烧结工序能耗占比高,回收利用可节约能耗10kg标煤/吨烧结矿.在钢铁企业烧结工序能耗仅次于高炉炼铁工序,占总能耗的9%-12%热烧结矿出炉温度约700800C,采用烧结余热发电可以回收烧结矿显热约24kg标煤/吨,扣除设备运行能耗,可以降低烧结工序能耗约10kg标煤/吨.目前国

19、内烧结余热回收利用率缺乏4%,应用比例低.目前我国已建成约10套烧结余热发电机组共涉及19台烧结机,烧结机面积4849平米,发电机组总装机容量13.7万千瓦,但烧结余热发电技术推广比例不及4%,未来提升空间大.工信部推出了?钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案?大力推广烧结余热发电.2021年12月29日工信部推出了?钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案?,方案方案用3年时间2021-2021年,投资超过50亿元,在全国37家重点钢铁企业,对82台烧结机推广实施烧结余热发电技术,以降低行业能耗水平.在2021年首批推广该技术的将有首钢、承钢、安钢、本钢、鞍钢、济钢、莱钢等7家公司的18台烧结机

20、,预计可形成大约40万吨标准煤节能水平.目前烧结余热发电技术在国内应用已经成熟,全套设备都可国产化,具备全面推广条件,预计将获得大面积推广.图11:烧结余热发电技术原理示意图(3)钢铁行业余热锅炉市场容量测算氧气转炉余热锅炉：根据国家统计局统计数据,2021年中国粗钢和钢材产量分别为56803.3万吨和69626.3万吨,同比分别增长12.9%和15.2%.氧气转炉余热锅炉的运行环境较恶劣,使用寿命较短,平均3-5年就需要更新.目前国内有1000多家钢铁厂,根据估算氧气转炉余热锅炉的国内需求量每年约350台/套,近6000蒸吨；根据每套250万元的价格测算,每年约8.75亿元,未来5年国内市场

21、容量约44亿.烧结余热锅炉：工信部方案用3年时间,投资超过50亿元,在全国37家重点钢铁企业对82台烧结机推广实施烧结余热发电技术,加上其他钢铁企业需求,预计烧结余热锅炉需求量每年约50台/套,按每套800万测算,未来5年烧结余热锅炉市场容量约20亿元.2)焦化行业：干熄焦余热发电目前配置比例低(1)干熄焦余热回收效率高,本钱回收期短干熄焦余热回收系统可回收红焦显热83%左右,使炼焦过程的热效率提升10%Z上.干熄焦余热回收系统平均每熄1吨红焦可回收3.9MPa、450c蒸汽0.450.58吨,回收红焦显热83%左右,使炼焦过程的热效率提升10%以上;与湿法熄焦相比,可降低由每吨红焦产生的约0

22、.5吨含有酚、氟化物和硫化物等有害物质的废蒸汽,同时还可改善焦炭质量、降低高炉焦比、提升产量.图12:干熄焦余热发电系统示意图余热发电降低本钱,投资回收期短.以年产60万吨的焦化企业为例,其可配套建设2X12MWt热锅炉,每年可节约4000万元,工程投资约为1.21.3亿元人民币,投资回收期约为3年.目前我国干熄焦配置比例较低,开展空间大.目前国内只有71套干熄焦在使用,配置比例约20%左右,比例较低,因此干熄焦装置在国内现有焦化厂的改造中将有很了干熄焦技术,按焦炭产量计算,其普及率已到达90%.目前干熄焦技术已实现国产化,应用范围将继续扩大,干熄焦余热锅炉需求将增长.(2)干熄焦余热锅炉市场

23、容量测算根据国家统计局对2021年全国规模以上企业累计共生产焦炭34502万吨,同比增长10.5%,约占全球焦炭总量的60%.全国焦化企业数量在1000家左右,截止2021年6月,我国干熄焦装置已投产71套,在建约52套,目前干熄焦锅炉配置比例约20%未来提升空间大；预计未来5年我国干熄焦余热锅炉的总需求量约为200台,根据1300万元/台的价格测算,未来5年市场容量约26亿元.3)水泥行业：低温余热发电技术和设备国产化(1)水泥低温余热发电技术成熟,节能效果显著采用新型干法水泥产量占比逐渐提升,余热发电规模比率将上升.截止2021年末,我国水泥总产量约14亿吨,其中先进的新型干法水泥量约8.

24、4亿吨,占总量的60%其余为落后生产工艺产量.随着行业结构调整和淘汰落后水泥产能政策的推进,预计新型干法水泥产量的比重将占到总量的90%以上.生产线期根(t/d)一3000-2500*"3000-3200,4000420(5000GTOCP10000-合计中成产£璃羽加319+W3"192户4/9311熟料水平£75r/a).11513.4237&0.14：4017既电6dmodi工和756213占甜馈产能比他15.22-31.445.316.340.22*工小100.00-表5:2021年我国新型干法水泥熟料生产线情况低温余热发电技术水平先进,

25、目前技术和国产设备已经成熟.新型干法水泥生产线窑头、窑尾排放的350度以下的低温废气余热可进行余热发电,将水泥生产综合热利用率从60%左右提升到90%以上.目前我国水泥窑余热低温发电技术和自主开发的设备已经成熟可靠,尤其是补汽式汽轮机技术研发取得突破.目前纯中低温余热发电量已到达3040kWh/t熟料,使得水泥生产线的自供电量到达1/3以上,经济效益明显,同时窑头、窑尾废气温度进一步降低,对环境的热污染程度降低.L科救工一ArytnJ.*HH*4.A'卡片甘物真阿西汽,向一一图13:水泥干法回转窑余热发电原理图水泥余热发电节能效果明显,投资回报期大约3.5年.以单条5000t/d水泥熟

26、料生产线为例：年设计水泥熟料产能150万吨,以现有平均吨熟料发电34kWh计算,年发电5100多万kWh.扣除系统自耗电7%,年可供电4700万kWh相当于节约标煤1.9万吨按供电煤耗404g标煤/kWh计算.按电网电价0.55元/kWh,余热发电本钱约0.15元/kWh计,单条生产线年电价差1880万元,以工程投资6500万元计算,投资回收期约3.5年.单箫水泥生产代产能吨庆5000,年产水涉孰料万吨F150每呻,孰料余热叫卷电量kWh3旧年发电量万kWhE>10<扣除余热发电系蜕目耗电自耗电量约占鹏万kWh4/40阮一055.余热发电本钱元101"节豹电费f万元,-1

27、30OP工程彩翼本钱t万元F投资回粮期口3.S-表6:水泥行业余热发电投资回报测算2国内水泥行业市场容量估算截止08年,我国有日产2000吨以上新型干法窑水泥生产线594条,已经配套建设各种类型的纯低温余热电站约186座包括已经投产运行和正在建设的余热电站,根据到2021年国内1200条新型干法水泥生产线中有70%的新型干法水泥生产线配套建设纯低温余热电站的目标,未来5年水泥行业需余热锅炉约500套,即平均每年100套,按每套800万计算,预计未来5年市场容量约40亿元左右.4垃圾发电：未来或将呈现爆发式增长目前全世界每年产生约4.9亿吨垃圾,仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾.根据国家环保

28、总局预测,2021年我国城市垃圾年产量将为1.52亿吨,预计2021年将到达2.1亿吨.中国固废网发布的?2021中国城市生活垃圾行业投资分析报告?预测,未来10年,中国垃圾燃烧处理总量比例将由现在的2%3%k升到10%20%城市生活垃圾燃烧发电技术主要有机械炉排炉和流化床垃圾燃烧技术.在兴旺国家,垃圾处理和资源化利用已成为成熟产业,垃圾焚烧发电技术正在向大型化、高效化开展.欧洲各国制定了严格的垃圾燃烧标准；英国在其非化石燃料公约、德国在其新能源法中都规定：垃圾直接燃烧发电的电力电量强制上网,并实施电价补贴或绿色电价.至2021年底,国内已建成56座垃圾电站.根据?2021年中国能源重大新开工

29、施工工程纵览表?,2021年国内拟建设的垃圾电站工程到达41个.目前存在着对排放有害气体二恶英的担忧,但垃圾最好的处理方法仍是燃烧,预计问题一旦解决后,未来垃圾发电可能会呈现爆发式的增长.我们预计未来5年垃圾燃烧电站建站超过200座,其中垃圾燃烧发电余热锅炉将到30亿元.图14:垃圾燃烧发电系统示意图5其他行业：市场分散,容量不小除了应用在钢铁、焦化、水泥行业的余热锅炉品种,还有应用在有色、化工、造纸等行业的余热锅炉等.有色冶金余热锅炉市场容量：2007年我国铜、铅产量分别为344万吨、272万吨,预计未来5年有色金属冶炼炉改造仅铜、铅两项对余热锅炉的需求将到达2700蒸吨,约300台/套,平

30、均每年60台/套,根据每台750万的价格测算,未来5年国内铜铅有色冶金余热锅炉的市场容量约25亿元.化工行业余热锅炉市场容量：化工行业的余热资源大约占整个行业燃料消耗量的15%余热资源丰富,余热锅炉的应用前景广阔.目前需求量最大的为小化肥余热锅炉和硫磺制酸余热锅炉,2021年的产量分别为1907蒸吨和521蒸吨,合计近2500蒸吨.预计整个化工行业余热锅炉的市场容量在15亿元左右.造纸行业余热锅炉市场容量：造纸工艺过程中会产生大量的造纸黑液,造纸黑液直接排放将严重污染水资源.将造纸黑液经蒸发浓缩后,喷入碱回收余热锅炉进行燃烧,既可回收其中的碱,又可利用燃烧产生的蒸气发电.目前,全国造纸企业约有6000多家,预计碱回收余热锅炉的市场容量约为15亿元.燃气轮机电站锅炉市场容量：我国燃气轮机发电装机容量占比低,约占3.7%.截至2021年