中國余熱回收利用行業(yè)深度調(diào)研分析2023

• 黃文玉 2023年10月22日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1104 71
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余熱回收利用是指將工業(yè)過程產(chǎn)生的余熱再次回收重新利用。主要技術(shù)包括熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、余熱制冷制熱技術(shù)。余熱資源屬于二次能源，是一次能源或可燃物料轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)物，或是燃料燃燒過程中所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。

余熱回收利用的概念

余熱回收利用是指將工業(yè)過程產(chǎn)生的余熱再次回收重新利用。主要技術(shù)包括熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、余熱制冷制熱技術(shù)。余熱資源屬于二次能源，是一次能源或可燃物料轉(zhuǎn)換后的產(chǎn)物，或是燃料燃燒過程中所發(fā)出的熱量在完成某一工藝過程后所剩下的熱量。按照溫度品位，工業(yè)余熱一般分為 600℃ 以上的高溫余熱，300 ～ 600℃ 的中溫余熱和 300℃ 以下的低溫余熱三種; 按照來源，工業(yè)余熱又可被分為：煙氣余熱，冷卻介質(zhì)余熱，廢汽廢水余熱，化學(xué)反應(yīng)熱，高溫產(chǎn)品和爐渣余熱，以及可燃廢氣、廢料余熱。

煙氣余熱量大，溫度分布范圍寬，占工業(yè)余熱資源總量的 50% 以上，分布廣泛，如冶金、化工、建材、機(jī)械、電力等行業(yè)，各種冶煉爐、加熱爐、內(nèi)燃機(jī)和鍋爐的排氣排煙，而且有些工業(yè)窯爐的煙氣余熱量甚至高達(dá)爐窯本身燃料消耗量的 30% ～60% ，節(jié)能潛力大，是余熱利用的主要對(duì)象。冷卻介質(zhì)余熱是指在工業(yè)生產(chǎn)中為了保護(hù)高溫生產(chǎn)設(shè)備或滿足工藝流程冷卻要求，空氣、水和油等冷卻介質(zhì)帶走的余熱，多屬于中低溫余熱，余熱量占工業(yè)余熱資源總量的 20% 。

廢水廢汽余熱是一種低品位的蒸汽或 凝結(jié)水余熱，約占 余 熱 資 源 總 量 的 10% ～16% ; 化學(xué)反應(yīng)余熱占余熱資源總量的 10% 以下，主要存在于化工行業(yè); 高溫產(chǎn)品和爐渣余熱主要指坯料、焦炭、熔渣等的顯熱，石化行業(yè)油、氣產(chǎn)品的顯熱等; 可燃廢氣、廢料余熱是指生產(chǎn)過程的排氣、排液和排渣中含有可燃成分，如冶金行業(yè)的高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等。雖然余熱資源來源廣泛、溫度范圍廣、存在形式多樣，但從余熱利用角度看，余熱資源一般具有以下共同點(diǎn)： 由于工藝生產(chǎn)過程中存在周期性、間斷性或生產(chǎn)波動(dòng)，導(dǎo)致余熱量不穩(wěn)定; 余熱介質(zhì)性質(zhì)惡劣，如煙氣中含塵量大或含有腐蝕性物質(zhì); 余熱利用裝置受場地、原生產(chǎn)等固有條件限制。因此工業(yè)余熱資源利用系統(tǒng)或設(shè)備運(yùn)行環(huán)境相對(duì)惡劣，要求有寬且穩(wěn)定的運(yùn)行范圍，能適應(yīng)多變的生產(chǎn)工藝要求，設(shè)備部件可靠性高，初期投入成本高，從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，需要結(jié)合工藝生產(chǎn)進(jìn)行系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)布置，綜合利用能量，以提高余熱利用系統(tǒng)設(shè)備的效率。

余熱溫度范圍廣、能量載體的形式多樣，又由于所處環(huán)境和工藝流程不同及場地的固有條件的限制，生產(chǎn)生活的需求，設(shè)備型式多樣，如有空氣預(yù)熱器，窯爐蓄熱室，余熱鍋爐，低溫汽輪機(jī)等。常見的工業(yè)余熱回收利用方式，有多種分類方式，根據(jù)余熱資源在利用過程中能量的傳遞或轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，可以將國內(nèi)目前的工業(yè)余熱利用技術(shù)分為熱交換技術(shù)、熱功轉(zhuǎn)換技術(shù)、余熱制冷制熱技術(shù)。

余熱回收利用行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，我國能源利用仍然存在著利用效率低、經(jīng)濟(jì)效益差，生態(tài)環(huán)境壓力大的主要問題，節(jié)能減排、降低能耗、提高能源綜合利用率作為能源發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的重要內(nèi)容，是解決我國能源問題的根本途徑，處于優(yōu)先發(fā)展的地位。實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提高能源利用率的目標(biāo)主要依靠工業(yè)領(lǐng)域。處在工業(yè)化中后期階段的中國，工業(yè)是主要的耗能領(lǐng)域，也是污染物的主要排放源。

我國工業(yè)領(lǐng)域能源消耗量約占全國能源消耗總量的70% ，主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進(jìn)水平高出 30% 左右。除了生產(chǎn)工藝相對(duì)落后、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理的因素外，工業(yè)余熱利用率低，能源( 能量)沒有得到充分綜合利用是造成能耗高的重要原因，我國能源利用率僅為 33% 左右，比發(fā)達(dá)國家低約10% ，至少 50% 的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。因此從另一角度看，我國工業(yè)余熱資源豐富，廣泛存在于工業(yè)各行業(yè)生產(chǎn)過程中，余熱資源約占其燃料消耗總量的 17% ～ 67% ，其中可回收率達(dá) 60% ，余熱利用率提升空間大，節(jié)能潛力巨大，工業(yè)余熱回收利用又被認(rèn)為是一種“新能源”，近年來成為推進(jìn)我國節(jié)能減排工作的重要內(nèi)容。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國余熱回收利用行業(yè)深度調(diào)研與發(fā)展趨勢預(yù)測研究報(bào)告》顯示：

工業(yè)生產(chǎn)中存在大量略高于環(huán)境溫度的廢熱( 30 ～ 60℃) ，如工業(yè)沖渣水、冷卻廢水、火電廠循環(huán)水、油田廢水、低溫的煙氣、水汽等，溫度很低，但余熱量大，( 水源) 熱泵技術(shù)常被用于回收此類余熱資源。熱泵以消耗一部分高質(zhì)能( 電能、機(jī)械能或高溫?zé)崮? 作為補(bǔ)償，通過制冷機(jī)熱力循環(huán)，把低溫余熱源的熱量“泵送”到高溫?zé)崦?，?50℃ 及以上的熱水，可滿足工農(nóng)商業(yè)的蒸餾濃縮、干燥制熱或建筑物采暖等對(duì)熱水的需求。

目前，熱泵機(jī)組的供熱系數(shù)在 3 ～ 5 之間，即消耗 1 k W 電能，可制得 3 ～ 5 k W熱量，在一定條件環(huán)境下是利用略高于環(huán)境溫度廢水余熱的經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)。當(dāng)前研制生產(chǎn)的大都是壓縮式熱泵，中型熱泵正在開發(fā)，大型熱泵尚屬空白。壓縮式熱泵中以水源熱泵技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，可用于火電廠/核電廠循環(huán)水余熱、印染、輪胎制造、油田、制藥等行業(yè)的余熱回收。例如，電廠以循環(huán)水或工藝產(chǎn)熱水作為熱源水，通過熱泵機(jī)組提升鍋爐給水的品位，使原有的鍋爐給水由 15℃( 20、25℃) 提升到 50℃，減少鍋爐對(duì)燃煤的需求量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

各行業(yè)的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%-67%，可回收率達(dá)60%，可回收利用的余熱資源約為燃料消耗總量10%-40%。根據(jù)全國能源消費(fèi)總量與可回收余熱資源占比進(jìn)行測算，2020年我國可回收余熱總資源平均值約13億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。根據(jù)《中國2060年前碳中和研究報(bào)告》，2030年我國新增電源總裝機(jī)將達(dá)到38億千瓦，其中天然氣發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)1.85億千瓦;假設(shè)天然氣發(fā)電投資成本為650萬元/萬千瓦;假設(shè)余熱鍋爐占?xì)怆娡顿Y成本的10%。2030年電站余熱達(dá)鍋爐市場空間將達(dá)121億元，2021-2030年復(fù)合增速為6%。

2020年，國務(wù)院批準(zhǔn)了《關(guān)于清理規(guī)范城鎮(zhèn)供水供電供氣供暖行業(yè)收費(fèi)促進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展》、《國家工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄(2020)》，分別從減免余熱系統(tǒng)費(fèi)用與余熱節(jié)能技術(shù)推薦的角度助力余熱行業(yè)發(fā)展。

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