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1、工业余热回收再利用的发展前景解析一、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%，其他行业则更低，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
2、等六类，其中高温烟气余热和冷却介质余热占比最高，分别达到余热总资源的 50%和 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%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计划到 2020 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高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） 2009 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， 计划用 3 年时间即 2010-2012 年，投资超过 50 亿元，在全国
3、 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） 2010 年 4 月 2 日国务院下发关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展的意见，要求加快推行合同能源管理，积极发展节能服务产业，同时加大资金支持力度和实行税收扶持政策。（3）在当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录中，鼓励发展用于电力、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
4、。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“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。表2：与余热回收利用相关
5、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；利用热功转换可提高余热的品位。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（溴冷机）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
6、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。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高低可分为高温余热（高于 500），中温余热（200500）和低温余热（低于 200）。余热锅炉发电一般适用于高温余热，而热泵回收系统则适用于低温余热。2）低温余热利用首选设备：溴冷机和热泵溴化锂吸收式机组是利用余热资源作为机组的动力，通过驱动机组达到制冷或供热的目的；而热泵机组回收余热则是利用热泵系统提取低温余热资源，以达到充分利用余热的目的。溴化锂吸收式
7、机组工作原理：溴化锂制冷机是以热能为动力源，以水为制冷剂，以溴化锂溶液为吸收剂，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 65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”，溴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
8、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部分热量释放；释放出的热量就传递给高温热源，使其温度提高。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：溴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量大，步入黄金发展期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，2008 年
9、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%。图8：余热锅炉产量加速增长（按蒸吨计算），08 年增长率达 30%图9：08 年国内余热锅炉产量大幅增长（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发展。根据估算未来 5 年国内国际余热锅炉市场容量预计达到 680 亿元表4：余热锅炉设备市场容量估算，
10、未来 5 年将达到 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工业总能耗的 15%，其中余热资源约占 37%，节能空间大。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。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
11、。我国大中型钢铁企业余热资源的利用率大约为 30%50%，2010 年 4 月如果加上其他中小型钢铁厂，全国平均水平则更低；而国外先进钢铁企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，余热回收利用部分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
12、%。热烧结矿出炉温度约 700800，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。目前国内烧结余热回收利用率不足 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。2009 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，方案计划用 3 年时间 2010-2012 年，投资超过
13、 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 2010 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，预计可形成大约 40 万吨标准煤节能能力。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，2009 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
14、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；按照每套 250 万元的价格测算，每年约 8.75 亿元， 未来 5 年国内市场容量约 44 亿。烧结余热锅炉：工信部计划用 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）
15、干熄焦余热回收效率高，成本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高 10%以上。干熄焦余热回收系统平均每熄 1 吨红焦可回收 3.9MPa、450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高 10%以上；与湿法熄焦相比，可降低由每吨红焦产生的约 0.5 吨含有酚、氰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、提高产量。图12：干熄焦余热发电系统示意图余热发电降低成本，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 212MW 余热锅炉，每年可节约 4000 万元，工程投资约为 1.21.3 亿元
16、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，发展空间大。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，其普及率已达到 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容量测算根据国家统计局对 2009 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 2009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
