余热利用分析报告

工业余热利用调研报告 2013/9/26同方川崎节能设备有限公司 目录1.工业余热可回收率高，政策支持余热利用31.1 工业余热可回收利用率达 60%，节能潜力大31.2 国家政策大力支持余热回收利用41.3 余热利用两大主要途径71.3.1 工业余热利用主要形式：余热锅炉发电71.3.2 低温余热利用首选设备：溴冷机和热泵82.余热利用设备市场容量大，步入黄金发展期102.1 余热锅炉应用领域广，未来五年市场规模将达 680 亿元102.1.1 钢铁行业：烧结余热发电将大面积推广122.1.2 焦化行业：干熄焦余热发电目前配置比例低152.1.3 水泥行业：低温余热发电技术和设备国产化172.1.4 垃圾发电：未来或将呈现爆发式增长192.1.5 其他行业：市场分散，容量不小202.2 热泵（溴冷机）工民业两用，市场应用空间广221.工业余热可回收率高，政策支持余热利用1.1 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：余热资源及其特点序号从来源分类特点1高温烟气余热高温烟气余热数量大，分布广，如在冶金、化工、建材、机械、电力等行业，各种冶炼炉、加热炉、内燃机和锅炉的排气排烟。有些工业窑炉的高温烟气余热量甚至高达炉窑本身燃料消耗量的 30%-60%。高温余热烟气的温度高，数量多，回收容易，约占总余热资源的 50%；2冷却介质余热工业生产中需要大量的冷却介质来保护高温生产设备，常用的冷却介质为水、空气和油。冷却介质的温度一般较低，电厂汽轮机的冷却水温度一般不超过 25-30 度，因此回收利用相对困难，可采用热泵设备回收利用；3废水废气余热废水废气余热是一种低品位的蒸汽和凝结水余热，凡是使用蒸汽和热水的企业都会有这种余热。废水废气资源约占余热资源总量的 10%-16%；4化学反应余热化学反应余热主要存在于化工行业，占余热资源总量的 10%以下。利用硫酸制造过程中利用焚酸炉产生的化学反应热，使炉内温度达到 850-1000 度，可用于余热锅炉产生蒸汽，约可回收 60%；5可燃废气、废液和废料余热生产过程的排气、排液和排渣中含有可燃成分，这些余热约占余热资源总量的 8%左右6高温产品和炉渣的余热工业生产中许多要经过高温加热过程，最后出来的产品及其炉渣废料具有很高温度，而通常产品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 4%-6%；资料来源：北京发改委节能减排篇 1.2 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 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。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的各项政策内容各项政策与余热回收相关的内容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。钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案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 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，以降低这个高耗能行业的能耗水平；当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录（2007 修订）鼓励发展用于电力、石化、的环保产业设备目录 冶金、钢铁、水泥建材、印染、造纸、地热、糖酒工业等废热、余热回收发电设备；节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法2007 年 11 月，财政部下发的节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法中规定：对完成节能量目标的项目承担企业给予奖励，其中余热余压项目属于财政奖励的节能技术改造项目之一。办法中明确表示对项目改造后每形成 1 吨标煤节约能力，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；对符合奖励条件的节能技术改造项目，为调动企业积极性，按企业报告节能量先预拨 60%的奖励资金。节能减排综合性工作方案2007 年 6 月，国务院节能减排综合性工作方案提出要着力抓好十大重点节能工程，“十一五”期间形成 2.4 亿吨标准煤的节能能力。今年形成 5000 万吨标准煤节能能力，重点是实施钢铁、有色、石油石化、化工、建材等重点耗能行业余热余压利用、节约和替代石油、电机系统节能等措施。“十一五”十大重点节能工程实施意见国家发改委 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。“十一五”规划纲要“十一五”规划纲要提出要突出抓好钢铁、有色、煤炭、电力、化工、建材等行业和耗能大户的节能工作，并提出 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。节能中长期专项规划2006 年，国家发改委制订节能中长期专项规划，其中余热余压利用工程中要求，“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，形成年节能 266 万吨标准煤；在日产 2000 吨以上水泥生产线建设中低温余热发电装置每年 30 套，形成年节能 300 万吨标准煤。1.3 余热利用两大主要途径目前余热利用的途径主要有两种，第一种是采用余热锅炉发电，是工业余热利用的主要形式；第二种是采用热泵（溴冷机）系统回收余热，适用于工业和民用的低温余热回收。1.3.1 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。表 3：电站余热锅炉和工业余热锅炉特点序号从来源分类特点1电站余热锅炉是与燃气轮机发电机组配套的专用余热锅炉，其热源来自于燃气轮机的尾气，通过电站余热锅炉产生蒸汽，驱动蒸汽轮机发电机组，从而提高电厂的发电效率2工业余热锅炉常用的余热锅炉，其应用范围覆盖了大部分工业领域（钢铁、有色金属、焦化、建材、化工、纺织、印染、造纸等行业）；工业余热锅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。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。1.3.2 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2.余热利用设备市场容量大，步入黄金发展期2.1 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