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隨著國內余熱發電行業的發展,2020年我國鋼鐵余熱發電前景向好[圖]

2019年12月31日 14:08:49字號:T|T

    余熱發電是指利用生產過程中多余的熱能轉換為電能的技術。余熱發電不僅節能,還有利于環境保護。余熱發電的重要設備是余熱鍋爐。它利用廢氣、廢液等工質中的熱或可燃質作熱源,生產蒸汽用于發電。由于工質溫度不高,故鍋爐體積大,耗用金屬多。用于發電的余熱主要有高溫煙氣余熱,化學反應余熱、廢氣、廢液余熱、低溫余熱,低于200℃等。

    鑒于此,在工業上,余熱一般優先供生產自用,當有剩余時,雖然直接利用(如暖通空調用或動力用)對能源的利用率要更高一些,但限于暖通空調用量較小且季節變化較大的特點,以及作為動力用要求負荷相對穩定的特點,該種利用方式具有一定的局限性。更多地,則是選擇采用余熱發電的技術對能源進行回收利用。

    余熱的回收利用途徑很多。一般說來,綜合利用余熱最好;其次是直接利用;第三是間接利用(產生蒸汽用來發電)。如鋼鐵工業:鋼鐵廠中的焦爐。目前我國大中型鋼鐵企業具有各種不同規格的大小焦爐50多座,除了上海寶鋼的工業化水平達到了國際水平,其余廠家能耗水平都很高,大有潛力可挖。煉鋼廠中的轉爐煙氣發電,發電系統,可配置發電量為3000Kw的電站80座。煉鋼廠中的電熔爐,現如今全國有20多座,其中65噸級可發電量在5000Kw/座以上。

    余熱發電行業主要有三種模式,分別為傳統設計模式、工程總承包模式和合同能源管理模式。目前各個模式都有運用,但從發展歷程來看,傳統設計模式最早出現,隨后工程總承包模式隨著余熱發電行業的發展出現,而合同能源管理模式在2007年前后快速崛起,因其具有合作方風險低、節能效率高等特點,更能適應市場需求,從而得到快速發展。

    我國工業部門可回收的余熱資源中,鋼鐵、有色、建材、化工、石化、輕紡等六行業占總數的90%左右。目前我國投入運營或立項研究的余熱發電技術主要分布在水泥行業、鋼鐵行業、石化行業等,其中水泥行業余熱發電經過十多年的發展已接近國際先進水平,而其他行業的余熱發電還基本處于起步階段。

    2018年能源消耗總量達到46.20億噸標準煤,較2017年的44.86億噸標準煤,為近年來最大值。

2012-2018年中國一次能源消耗總量及同比增長情況

數據來源:公開資料整理

    相關報告《2020-2026年中國鋼鐵余熱發電行業市場運行態勢及投資方向研究報告

    我國是全球最大的鋼鐵生產國,從上世紀末開始,鋼鐵產量連續十幾年位居全球第一,然而大而不強。除了高性能、高技術、高附加值的產品需要依賴進口外,我國鋼鐵生產能耗也非常高。根據鋼鐵行業能耗數據顯示,鋼鐵工業是能源消耗大戶,約占全國總能耗的13%左右;是物耗大戶,生產1t鋼材,約需消耗23t自然資源;是污染物排放大戶,廢水排放占工業廢水總排放量的8.53%,粉塵排放總量占中國工業粉塵排放總量的15.18%,CO2排放量占全國9.2%,固體廢棄物排放占全國工業總排放量的17%,SO2排放占全國總排放量的3.7%。

    盡管近年來,鋼鐵行業生產效益不斷提高,能耗和污染均呈下降趨勢,但由于我國鋼鐵生產體量大,從高能耗、低附加值產品向低能耗、高附加值產品過渡需要較長時間。因此從能耗絕對值來看,我國鋼鐵行業能耗巨大,2017年達到4.86億噸標準煤,2018年因鋼鐵生產創新高,故能耗達到5.85億噸標準煤,也突破了新高。

2011-2018年鋼鐵行業能源消耗情況(單位:億噸標準煤)

數據來源:公開資料整理

    鋼鐵的生產流程以及高能耗,決定了其余熱資源豐富。煉鋼的主要原材料為鐵礦石,煤在經過煉焦環節煉制成焦炭后,與鐵礦石一起進入燒結環節,之后在高爐里進行煉鐵、轉爐里進行煉鋼,最后在加熱爐中進行軋鋼。若用廢鋼作為原材料煉鋼,則首先將廢鋼放入電爐里變成鋼水,再通過加熱爐進行軋鋼。整體來講,鋼鐵行業生產環節較多,在干熄焦、燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、加熱爐軋鋼、電爐等環節中均有余熱產生,可回收環節和種類較多,余熱資源回收空間大。

    在鋼鐵行業,余熱資源約占能源消耗量的33%左右,據此推測鋼鐵行業余熱資源量,2018年約為1.93億噸標準煤,資源體量巨大。

2011-2018年中國鋼鐵行業余熱資源總量(單位:億噸標準煤)

數據來源:公開資料整理

    從鋼鐵生產各個環節余熱資源分布來看,每個環節均有余熱產生,但主要集中在高爐煉鐵環節,其產生的余熱資源占整個鋼鐵生產的40%以上;焦化、煉鋼、軋鋼則較為相當,占比均在16%-18%左右。

中國鋼鐵行業各個環節余熱資源分布情況(單位:%)

數據來源:公開資料整理

    從各個環節產生的余熱資源種類來看,鋼鐵余熱資源種類較為豐富,主要包含余壓、煙氣、煤氣和顯熱等,其中煤氣余熱資源量較多,但目前煤氣余熱收集利用率較高,且為了煤氣煉鋼將呈下降趨勢。因此在綜合考慮余熱資源量、余熱品味高低、經濟效益以及技術成熟度后,目前鋼鐵行業余熱發電市場主要集中在干熄焦、燒結和轉爐煉鋼環節。

鋼鐵生產線各環節中各種來余熱資源分布情況(單位:%)

數據來源:公開資料整理

    近年來,節能減排、調結構是鋼鐵行業的主旋律。《鋼鐵工業調整升級規劃(2016-2020年)》也提出:到2020年,鋼鐵工業供給側結構性改革取得重大進展,實現全行業根本性脫困;能源消耗和污染物排放全面穩定達標,總量雙下降;培育形成一批鋼鐵智能制造工廠和智能礦山。鋼鐵余熱發電技術方面,則提出:全面推廣燒結礦余熱回收、鋼渣高效處理及深度綜合利用技術;重點推廣燒結煙氣多種污染物協同治理,高溫高壓干熄焦,超高壓煤氣鍋爐發電,中低溫煙氣余熱回收與利用技術;示范推廣豎爐式燒結礦顯熱回收利用技術,焦爐煤氣初冷系統余熱高效利用;預測性的發展爐渣余熱回收和資源化利用技術。

    隨著國內余熱發電行業的不斷發展,我國余熱發電行業將進入“后水泥”時代,而鋼鐵行業將成為其最大的、可挖掘性最高的領域,鋼鐵余熱發電前景向好。

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