低温余热资源梯级利用技术现状与发展

低温余热资源梯级利用技术现状与发展 上 海宝钢节 能技术有 限公司 2012 年6 月 低温余热 资源利 用现状 一 三 关键支撑 技术现 状与发 展 二 汇 报内容 低温余热 梯级利 用思路 我国各行业未利用的余热资源很多。 余热资源 玻璃 水泥 造纸 石化 钢铁厂 主要石化公司 中石油 中石化 中海油 中国化工 石化行业的余热 未 利用资源较多， 如炼 油装置和分馏装 置的 余热利用等。 低 温余热资 源利用现 状 一 钢铁行业的低品位的余热资源基本未被利用，如能回 收钢铁行业的余热资源，每年可以节省标准1.6亿吨， 其中低品位余热资源约0.5亿吨，如钢厂中冲渣水余热 的回收。 宝钢 天钢 武钢 鞍钢 济钢 钢厂 宁波钢铁 韶关钢铁 湛江钢铁 八一钢铁 广东钢铁 低 温余热资 源利用现 状 一 余热资源的品位划分 等级 气体 液体 固体 高品位 400 以上 200 以上 700 以上 中品位 250 4 00 120 2 00 400 7 00 低品位 250 以下 120 以下 400 以下 低 温余热资 源利用现 状 一 钢铁行业余热资源现状 * 摘自翁宇庆院士报告 低 温余热资 源利用现 状 一 第一类未被回收余热资源尽管品质高，但回收技术还不 成熟。 例如焦炉荒煤气显热、高炉炉渣显热、钢坯显热等。这 些问题是世界性难题，如果其中有一项难题被攻克，节 能潜力巨大。 第二类未被回收余热资源本身品位低、量小、分散，投 资回报差。 例如大量200左右的炉窑烟气余热、冷凝水余热等。 钢铁行业余热资源回收利用主要问题 低 温余热资 源利用现 状 一 钢铁企业炉窑低温烟气（250以下，石灰窑、烧 结、焦炉废气等） 工业冷却水系统（冲渣水，冷却水） 放散蒸汽，冷凝水显热 空压机余热 太阳能光热 板坯显热等 典型低温余热资源分布 低 温余热资 源利用现 状 一 钢铁生产过程余热：全国回收利用率为30%左右。以宝 钢股份大院为例，该区域年产生余热资源328万吨标准 煤，48%已回收利用，未回收部分半数以上为低温余热 资源，如果回收增加10%，则年回收32万吨标煤。 空压机余热：宝钢股份大院空压机年消耗电力约5 亿度， 可回收热水180万吨。全国工业压缩机用电达2140亿度。 太阳能光热潜力大。 冷却水余热。 典型低温余热资源潜力分析 低 温余热资 源利用现 状 一 三期轧钢区域低品位余热资源梯级利用 低 温余热资 源利用现 状 一 排烟温度 烟气流量 Nm3 余热量 tce 收热水 t 收蒸汽 t 小时 383 451274 4.406 561 46.0 年度 (*10 4 ) 3.524 449 37 三期轧钢区域余热总量统计 低 温余热资 源利用现 状 一 序 号 机组名称 排烟温度 余热量 kgce/h 收热水 t/h 收蒸汽 t/h 1 冷轧连退机组 350-400 280 35.6 2.9 2 退火机组1 600 382 48.7 4.0 3 退火机组2 550 449 57.1 4.7 4 热轧加热炉1 350 386 49.1 4.0 5 热轧加热炉2 350 375 47.7 3.9 6 热轧加热炉3 350 241 30.6 2.5 部分炉窑余热资源情况 低 温余热资 源利用现 状 一 轧钢区域余热资源利用情况 中压蒸汽 烟气余热 低压蒸汽 热水 热空气 低温烟气 P-15 减温减压器 热交换器 热交换器 P-32 现有流程 电力用户 热用户 干燥用户 P-39 纯水用户 热交换（预热物料） 低 温余热资 源利用现 状 一 低温余热 资源利 用现状 一 三 关键支撑 技术现 状与发 展 二 汇 报内容 低温余热 梯级利 用思路 根据热力学第二定律，低品位余热资源梯级利用 应根据余热的数量、品质（温度）和用户需求，按照 能级匹配的原则进行回收利用，即 逐级回收 温度对口 梯级利用 低品位余热资源梯级利用基本原则 低 温余热梯 级利用思 路 二 确保炉窑设备状态完整， 采用高 效 燃烧、空燃比控制、减少 漏风等 手 段，通过减少烟气总量来 降低炉 窑 烟气携带热量损失； 其次利用炉窑烟气余热加 热燃烧 用 空气和燃气，提高炉窑本 身能源 利 用效率，降低排烟温度减 少余热 损 失； 最后根据不同燃料、不同 炉窑、 不 同环境下的烟气特性，根 据周边 用 户要求，分别或同时采用 直接加 热 或回收热水供周围用户使 用。 提高加热装置热效率 加热装置本身利用 余热利用 温度 热泵 空调 直接利用 蒸汽 动力 回收 炉窑烟气余热梯级利用分为三个层次： 低 温余热梯 级利用思 路 二 低 温余热梯 级利用思 路 二 高效换热器技术（管壳 式、板式、纳米涂料等） 高效换热器技术（管壳 式、板式、纳米涂料等） 高效换热器技术（管壳 式、板式、纳米涂料、 耐腐蚀换热器等） 低 温余热梯 级利用思 路 二 水管、热管锅炉技术 水管、热管锅炉技术 低 温余热梯 级利用思 路 二 热泵技术 低 温余热梯 级利用思 路 二 炉窑烟气自循环利用 （预热空气、燃气、烧 结废气循环等） 低 温余热梯 级利用思 路 二 蒸汽梯级利用技术（螺杆膨胀机发 电技术、汽轮机发电技术、拖动技 术等） 蒸汽梯级利用技术（螺杆膨胀机发 电技术、汽轮机发电技术、拖动技 术等） 低 温余热梯 级利用思 路 二 余热制冷（蒸汽制冷、低 温余热制冷） 余热制冷（蒸汽制冷、低 温余热制冷） 低 温余热梯 级利用思 路 二 低温发电（有机郎肯、卡琳 娜、半导体发电、闪蒸发电、 太阳能光热技术） 低 温余热梯 级利用思 路 二 低温余热储运技术、热水管 网技术 低 温余热梯 级利用思 路 二 低温余热 资源利 用现状 一 三 关键支撑 技术现 状与发 展 二 汇 报内容 低温余热 梯级利 用思路 1. 高效换热器技术 2. 水管、热管锅炉技术 3. 热泵技术 4. 炉窑烟气自循环利用 5. 蒸汽梯级利用技术 6. 余热制冷技术 7. 低温发电技术 8. 低温余热储运技术 关 键支撑技 术现状与 发展 三 1. 高效换热器技术 管壳式 板式 纳米涂料 耐腐蚀换热器 关 键支撑技 术现状与 发展 三 2. 水管、热管锅炉技术 热管工作原理示意图 烧结环冷机余热回收 退火炉烟气余热回收 焦炉废气低温余热回收等。 关 键支撑技 术现状与 发展 三 3. 热泵技术 工业冷却水热泵技术 工业污水热泵技术 空气源热泵技术 关 键支撑技 术现状与 发展 三 4. 炉窑烟气自循环利用 利用废气余热预热燃烧用空气、燃气 余热工艺物料（石灰窑等） 高炉热风炉双预热 冷轧退火炉烟气余热梯级利用 烧结废气余热循环梯级利用 关 键支撑技 术现状与 发展 三 5. 蒸汽梯级利用技术 螺杆膨胀机发电技术 汽轮机发电技术 拖动技术等 关 键支撑技 术现状与 发展 三 6. 余热制冷技术 蒸汽溴化锂制冷 低温余热制冷技术 关 键支撑技 术现状与 发展 三 7. 低温发电技术 有机工质朗肯循环发电 卡琳娜循环发电 半导体发电 闪蒸发电 太阳能光热技术 地热发电 关 键支撑技 术现状