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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 3
1.1工业余热可回收利用率达60%,节能潜力大 3
1.2国家政策大力支持余热回收利用 4
1.3余热利用两大主要途径 7
1.3.1工业余热利用主要形式:
余热锅炉发电 7
1.3.2低温余热利用首选设备:
溴冷机和热泵 8
2.余热利用设备市场容量大,步入黄金发展期 10
2.1余热锅炉应用领域广,未来五年市场规模将达680亿元 10
2.1.1钢铁行业:
烧结余热发电将大面积推广 12
2.1.2焦化行业:
干熄焦余热发电目前配置比例低 15
2.1.3水泥行业:
低温余热发电技术和设备国产化 17
2.1.4垃圾发电:
未来或将呈现爆发式增长 19
2.1.5其他行业:
市场分散,容量不小 20
2.2热泵(溴冷机)工民业两用,市场应用空间广 22
1.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(200~500℃)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,按蒸吨计
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