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余熱資源行業發展現狀分析,工業余熱發展前景廣闊「圖」

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一、余熱資源分類余熱資源是指在目前條件下有可能回收和重復利用而尚未回收利用的那部分能量,被認為是繼煤、石油、天然氣和水力之

一、余熱資源分類

余熱資源是指在目前條件下有可能回收和重復利用而尚未回收利用的那部分能量,被認為是繼煤、石油、天然氣和水力之后的第五大常規能源。這些余熱資源可用于發電、驅動機械、加熱或制冷等,因而能減少一次能源的消耗,并減輕對環境的熱污染。

按照來源,余熱資源又可被分為: 煙氣余熱,冷卻介質余熱,廢汽廢水余熱,化學反應熱,高溫產品和爐渣余熱,以及可燃廢氣、廢料余熱。

余熱資源分類及來源



資料來源:公開資料整理

工業余熱主要是在工業生產出沒有得到有效利用的資源。它的產生介質也是多種多樣的,不僅有固 體,同時也包括液體和氣體等形式。按照工業部門不同,可以分為不同余熱,其中冶金工業余熱占部門燃料消耗量的比例最高。

工業余熱的分類



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二、余熱資源現狀

從2010起中國能源消耗量就已經超越美國成為全球第一大能源消耗國,到2020年中國能源消耗總量已經達到49.8億噸標準煤,同比上升2.26%。隨著我國經濟的繼續發展,以及人民對于物質生活的追求,未來能源消耗總量將繼續提升。雖然我國能源結構不斷調整,能源利用效率不斷提升,但是不可再生資源的利用仍然在能源占據主要地位,因此合理利用余熱資源成為如今解決能源短缺問題的重要措施。

2015-2020年中國能源消耗總量統計情況



資料來源:公開資料整理

根據行業調查,各行業的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%-67%,可回收率達60%,可回收利用的余熱資源約為燃料消耗總量10%-40%。根據全國能源消費總量與可回收余熱資源占比進行測算,2020年我國可回收余熱總資源平均值約13億噸標準煤。

2015-2020年可回收余熱總資源測算情況



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高溫煙氣余熱數量大,分布廣,如冶金、化工、建材、機械、電力等行業的各種冶煉爐、加熱爐中、內燃機中,且回收容易,因此高溫煙氣余熱約占余熱資源總量的50%左右,且回收容易。其次是冷卻介質余熱,約占余熱資源總量的20%,主要是因為工業生產需要大量的冷卻介質來保護保溫設備。但由于冷卻介質的溫度一般較低,且大多為水、空氣和油,因此冷卻介質余熱的回收十分困難。

2020年中國余熱資源結構



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相關報告:華經產業研究院發布的《2021-2026年中國余熱鍋爐市場競爭態勢及投資戰略規劃研究報告》

三、余熱資源項目分析

2015年10月底《余熱暖民工程實施方案》的發布,標志著我國余熱供暖步入新的歷史階段。根據對國內兩家余熱設備供應商的統計,2016年以來的項目數量突增,表明近三年來飛速發展的《余熱暖民工程實施方案》起到的積極推動作用。

值得注意的是,2017年余熱供暖項目達到階段性頂峰,2018年回落至2016年水平,有幾點可能原因:一是17年項目大多為唐山市和唐山管轄縣區的鋼鐵廠余熱項目,據設備廠家反饋“幾乎做完了所有的唐山大型鋼鐵廠項目”;二是市場競爭加強,另有至少兩家知名設備廠家參與其中,分攤到每家設備廠的項目數量減少,但“總量可能并沒減少”。

2012-2019年國內兩家余熱供應商余熱項目統計



資料來源:公開資料整理

再按照余熱供暖項目所在地,余熱供暖項目主要集中在河北、山西、山東等工業省份。117個項目中,有一半以上(61個)位于河北,23個在山西,13個在山東,7個在天津,4個在天津,5個在遼寧,內蒙、陜西、黑龍江和吉林各有1個。盡管項目的地域分布與設備廠商的市場活動開展有關,但不可否認的是市場活動的活躍程度與地區對工業余熱供暖的重視程度密切相關。

2012-2019年國內兩家余熱供應商余熱項目地區分布



資料來源:公開資料整理

四、余熱資源回收利用的問題和潛力

1、通過軋鋼加熱爐熱工優化,提高熱效率。由于煤氣熱值、壓力及品質存在的問題,加熱爐燃燒控制尚有改善空間。空氣過剩系數不合理,造成燃料消耗、氧化燒損及排煙損失均增加。通過系統優化,改善煤氣供應質量,從而為合理控制空燃比創造條件。

2、推進常規加熱爐煙氣余熱的回收利用;同時利用大修和改造,將加熱爐原爐內水冷系統改汽化冷卻,可回收蒸汽3~12噸/爐。另外適時推進蓄熱式燃燒技術推廣應用,降低排煙溫度,提高能源利用效率。

3、由于蒸汽管網原有的孤網運行架構、回收和使用不連續和瞬時波動幅度大等,存在著過熱蒸汽與飽和蒸汽混用、回收并網困難的問題。通過管網運行參數、主要用戶需求、轉爐及加熱爐蒸汽回收、蓄能器及汽包運行等方面對系統進行診斷,逐步優化蒸汽運行。

4、RH爐采用機械真空技術,使用戶需求趨于一致,實現能級匹配的合理用能模式。

5、提高轉爐余熱余能回收水平。由于轉爐煤氣的潛熱約占轉爐余熱資源總量的70%以上,因此提高回收量及回收率意義重大。目前,一鋼、三鋼轉爐回收量分別約為75m3/噸、85m3/噸,回收水平偏低(回收量均按熱值2000×4.18kJ/m3折算)。因此在轉爐煤氣回收方面,尚有很大潛力。

6、紅送熱裝。紅送熱裝是煉鋼與軋鋼的熱銜接技術,利用鋼坯顯熱,在理論上入爐溫度每提高100℃,可降低能耗6%~8%。由于受市場、工藝等因素影響,低負荷組產、訂單兌現、產品質量等問題,制約著熱裝率和熱裝溫度的提升。如2250、1580熱軋生產線熱裝率僅在20%左右,跟同類型工序的50%以上還有較大差距。在資源平衡、訂單兌現等外部因素影響的情況下,針對不同工序的特點,生產部門要細化組產排產,以提高熱裝率及熱裝溫度。

7、根據三廠區的裝備布局及余熱資源分布情況,按照能源利用率較低的蒸汽發電方案計算經濟效益:假設余熱鍋爐排煙溫度達150℃、轉換率為20%,則年發電量可達6500萬kW·h。

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