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随着国内余热发电行业的发展,2020年我国钢铁余热发电前景向好[图]

2019年12月31日 14:08:49字号:T|T

    余热发电是指利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。余热发电不仅节能,还有利于环境保护。余热发电的重要设备是余热锅炉。它利用废气、废液等工质中的热或可燃质作热源,生产蒸汽用于发电。由于工质温度不高,故锅炉体积大,耗用金属多。用于发电的余热主要有高温烟气余热,化学反应余热、废气、废液余热、低温余热,低于200℃等。

    鉴于此,在工业上,余热一般优先供生产自用,当有剩余时,虽然直接利用(如暖通空调用或动力用)对能源的利用率要更高一些,但限于暖通空调用量较小且季节变化较大的特点,以及作为动力用要求负荷相对稳定的特点,该种利用方式具有一定的局限性。更多地,则是选择采用余热发电的技术对能源进行回收利用。

    余热的回收利用途径很多。一般说来,综合利用余热最好;其次是直接利用;第三是间接利用(产生蒸汽用来发电)。如钢铁工业:钢铁厂中的焦炉。目前我国大中型钢铁企业具有各种不同规格的大小焦炉50多座,除了上海宝钢的工业化水平达到了国际水平,其余厂家能耗水平都很高,大有潜力可挖。炼钢厂中的转炉烟气发电,发电系统,可配置发电量为3000Kw的电站80座。炼钢厂中的电熔炉,现如今全国有20多座,其中65吨级可发电量在5000Kw/座以上。

    余热发电行业主要有三种模式,分别为传统设计模式、工程总承包模式和合同能源管理模式。目前各个模式都有运用,但从发展历程来看,传统设计模式最早出现,随后工程总承包模式随着余热发电行业的发展出现,而合同能源管理模式在2007年前后快速崛起,因其具有合作方风险低、节能效率高等特点,更能适应市场需求,从而得到快速发展。

    我国工业部门可回收的余热资源中,钢铁、有色、建材、化工、石化、轻纺等六行业占总数的90%左右。目前我国投入运营或立项研究的余热发电技术主要分布在水泥行业、钢铁行业、石化行业等,其中水泥行业余热发电经过十多年的发展已接近国际先进水平,而其他行业的余热发电还基本处于起步阶段。

    2018年能源消耗总量达到46.20亿吨标准煤,较2017年的44.86亿吨标准煤,为近年来最大值。

2012-2018年中国一次能源消耗总量及同比增长情况

数据来源:公开资料整理

    相关报告《2020-2026年中国钢铁余热发电行业市场运行态势及投资方向研究报告

    我国是全球最大的钢铁生产国,从上世纪末开始,钢铁产量连续十几年位居全球第一,然而大而不强。除了高性能、高技术、高附加值的产品需要依赖进口外,我国钢铁生产能耗也非常高。根据钢铁行业能耗数据显示,钢铁工业是能源消耗大户,约占全国总能耗的13%左右;是物耗大户,生产1t钢材,约需消耗23t自然资源;是污染物排放大户,废水排放占工业废水总排放量的8.53%,粉尘排放总量占中国工业粉尘排放总量的15.18%,CO2排放量占全国9.2%,固体废弃物排放占全国工业总排放量的17%,SO2排放占全国总排放量的3.7%。

    尽管近年来,钢铁行业生产效益不断提高,能耗和污染均呈下降趋势,但由于我国钢铁生产体量大,从高能耗、低附加值产品向低能耗、高附加值产品过渡需要较长时间。因此从能耗绝对值来看,我国钢铁行业能耗巨大,2017年达到4.86亿吨标准煤,2018年因钢铁生产创新高,故能耗达到5.85亿吨标准煤,也突破了新高。

2011-2018年钢铁行业能源消耗情况(单位:亿吨标准煤)

数据来源:公开资料整理

    钢铁的生产流程以及高能耗,决定了其余热资源丰富。炼钢的主要原材料为铁矿石,煤在经过炼焦环节炼制成焦炭后,与铁矿石一起进入烧结环节,之后在高炉里进行炼铁、转炉里进行炼钢,最后在加热炉中进行轧钢。若用废钢作为原材料炼钢,则首先将废钢放入电炉里变成钢水,再通过加热炉进行轧钢。整体来讲,钢铁行业生产环节较多,在干熄焦、烧结、高炉炼铁、转炉炼钢、加热炉轧钢、电炉等环节中均有余热产生,可回收环节和种类较多,余热资源回收空间大。

    在钢铁行业,余热资源约占能源消耗量的33%左右,据此推测钢铁行业余热资源量,2018年约为1.93亿吨标准煤,资源体量巨大。

2011-2018年中国钢铁行业余热资源总量(单位:亿吨标准煤)

数据来源:公开资料整理

    从钢铁生产各个环节余热资源分布来看,每个环节均有余热产生,但主要集中在高炉炼铁环节,其产生的余热资源占整个钢铁生产的40%以上;焦化、炼钢、轧钢则较为相当,占比均在16%-18%左右。

中国钢铁行业各个环节余热资源分布情况(单位:%)

数据来源:公开资料整理

    从各个环节产生的余热资源种类来看,钢铁余热资源种类较为丰富,主要包含余压、烟气、煤气和显热等,其中煤气余热资源量较多,但目前煤气余热收集利用率较高,且为了煤气炼钢将呈下降趋势。因此在综合考虑余热资源量、余热品味高低、经济效益以及技术成熟度后,目前钢铁行业余热发电市场主要集中在干熄焦、烧结和转炉炼钢环节。

钢铁生产线各环节中各种来余热资源分布情况(单位:%)

数据来源:公开资料整理

    近年来,节能减排、调结构是钢铁行业的主旋律。《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》也提出:到2020年,钢铁工业供给侧结构性改革取得重大进展,实现全行业根本性脱困;能源消耗和污染物排放全面稳定达标,总量双下降;培育形成一批钢铁智能制造工厂和智能矿山。钢铁余热发电技术方面,则提出:全面推广烧结矿余热回收、钢渣高效处理及深度综合利用技术;重点推广烧结烟气多种污染物协同治理,高温高压干熄焦,超高压煤气锅炉发电,中低温烟气余热回收与利用技术;示范推广竖炉式烧结矿显热回收利用技术,焦炉煤气初冷系统余热高效利用;预测性的发展炉渣余热回收和资源化利用技术。

    随着国内余热发电行业的不断发展,我国余热发电行业将进入“后水泥”时代,而钢铁行业将成为其最大的、可挖掘性最高的领域,钢铁余热发电前景向好。

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