产业报告2019丨技术篇：四、工业余热供热技术

第三篇 技术篇

四、工业余热供热技术

我国工业能耗占全国能源消费总量2/3强，但能源利用率低，至少50%的工业能耗以各种形式的余热废弃。国家能源统计数据表明，工业部门能耗排名前五名的行业分别为：石油、炼焦及核燃料生产，化工材料及化工产品生产，非金属矿物制品生产，黑色金属冶炼及锻压，有色金属冶炼及锻压等，五类工业部门占工业总能耗的2/3，其中的大半分布在北方地级城市，余热品位较高(但属低品位余热)，具有较高的回收可行性。据有关估测，我国目前钢铁、有色、化工、炼油、建材五大行业在北方冬季排放的热量足以承担北方城镇一半以上建筑冬季供暖需求。如能用上70%，也可以每年节约供暖用能1亿吨标煤。因此，将现在没有得到充分利用的低品位热，用于冬季建筑采暖，不仅冬季几大高能耗产业能源热利用效率可以提高到80%以上，还可以避免循环冷却水蒸发而获得巨大的节水效益。

工业余热用于供热，基本不增加能耗。从热量品位看，设计梯级取热流程，通过热交换及热泵等技术，按品位从低到高依次回收余热，考虑热交换过程中的损失，回收低品位工业余热的热量品位一般不超过100℃。集中供热属于高品位热源（图3-10）。工业烟气含尘、含酸性气体成分、体积流量大，回收余热时容易出现酸腐蚀及设备体量过大现场难以安装等问题。冷却循环水、洗涤水等工业循环水余热量大、品位低、水质差，回收余热时余热采集设备和管路可能发生磨损、堵塞或腐蚀，品位需要提升后才能用于供暖。

图3-10 低品位工业余热分类

低品位工业余热供暖系统主要有两类：① 利用特定换热设备回收较高温度热源（如高炉冲渣水）的热量；② 利用电热泵、吸收式热泵等热功转换设备回收较低温度热源（如冷却循环水）的热量，提升温度后用于供暖。

回收不同工业类型、工艺流程、不同品位的余热，需进行方案设计和技术选择。以钢厂为例。低品位余热资源有高炉冷却循环水、高炉冲渣水等，降低热网回水温度成为系统设计的关键。通过低回水温度，梯级回水两部分热量，再利用厂内自备余热发电机组的高品位抽汽，作为驱动进一步回收循环水余热以及承担尖峰加热负荷（如图3-11所示）。

图3-11 钢厂余热供热方案T-Q 图

工业区与小城镇城区一般在5km以内；大中城市一般在10km以上。工业余热回收后必须借助热网才能经济可靠地长距离输配给用户。降低热网回水温度，不仅有利于提高工业余热回收效率，也有利于热网的长距离输送。工业余热的间断性特点，要求与其他形式的热源（如热电联产，区域锅炉房）通过多热环网配合才能保证供热。因此，工业余热采集、整合、输配、调节等的关键在于将热源、热网、用户设计为一个整体，统筹优化，破解技术障碍，使更多的低品位工业余热更经济地输配出去，更安全可靠地为末端用户所用。