余热利用钢铁节能主战场

余热利用钢铁节能主战场2010年06月21日12:51证券导刊【大中小】【打印】共有评论0条点击图片查看详细数据进入申银万国机构主页>>矫健齐琦钢铁行业余热资源丰富，余热利用将是钢铁业节能主战场。

工业余热资源约占其燃料总热量的17-67%，可回收率达60%。

钢铁行业能耗约占全国工业总能耗的15%，其中余热资源约占37%，节能空间大。

近日，国务院办公厅下发《关于进一步加大节能减排力度加快钢铁工业结构调整的若干意见》，将钢铁工业列为节能减排潜力最大的行业，在强调淘汰落后产能的同时，提出了鼓励钢铁工业节能的具体措施：(1)提高行业准入门槛，强化环保、能耗、清洁生产等指标约束作用；(2)大幅提高差别电价的加价标准，提高落后产能的生产成本；(3)实现节能减排将控制总量、淘汰落后、技术改造结合起来。

大力推广高温高压干熄焦、干法除尘、煤气余热余压回收利用、烧结烟气脱硫等循环经济和节能减排新技术新工艺。

要尽快出台鼓励余热余压发电上网政策；(4)要强化节能减排计量管理，提高能耗和排放计量检测的准确性和数据分析能力；(5)强化环境准入、执法监管、考核问责等工作机制，加强环保监测、减排核查、清洁生产审核、能耗限额标准执行监察，推动重污染企业退出；(6)统筹研究有利于钢铁工业节能减排的进出口措施，相应调整产品进出口政策。

《意见》对推动钢厂节能设备采购具有非常积极的作用，具体体现在：(1)提高门槛和落后产能能耗成本将促使采购节能设备成为新建钢厂标准；(2)总量控制和考核问责制度将迫使现有钢厂加快技术改造步伐，加快高温高压干熄焦和煤气余热余压利用改造；(3)出台上网电价政策将提升余热余压发电的经济效益；(4)强化能耗计量将有利于充分利用合同能源管理的方式撬动节能设备采购。

钢铁行业余热资源丰富钢铁行业能耗约占全国工业总能耗的15%，其中余热资源约占37%，节能空间大。

据统计，我国大中型企业吨钢产生的余热总量为8.44GJ，约占吨钢能耗的37%，其中最终产品或中间产品所携带的显热约占余热总量的39%，各种熔渣的显热约占9%，各种废(烟)气占37%，冷却水携带的物理热约占15%，余热资源丰富。

我国大型钢铁企业余热利用率约为30-50%，国外先进企业余热利用率达90%，未来提升空间大。

我国大中型钢铁企业余热资源的利用率大约为30-50%，如果加上其他中小型钢铁厂，全国平均水平则更低；而国外先进钢铁企业余热余能的回收利用率平均达80%，有的在90%以上，如日本新日铁高达92%。

钢铁是余热利用主战场在钢铁行业中，余热可回收利用的部位有7处，是余热利用的主战场，其中重点部位有氧气转炉余热发电、烧结余热发电和与干熄焦余热发电。

氧气转炉余热锅炉：根据国家统计局统计数据，2009年中国粗钢和钢材产量分别为56803.3万吨和69626.3万吨，同比分别增长12.9%和15.2%。

氧气转炉余热锅炉的运行环境较恶劣，使用寿命较短，平均3-5年就需要更新。

目前国内有1000家钢铁厂，根据估算氧气转炉余热锅炉的国内需求量每年约350台/套；按照每套250万元的价格测算，每年约8.75亿元，未来5年国内市场容量约44亿元。

烧结余热锅炉：工信部计划用3年时间，投资超过50亿元，在全国37家重点钢铁企业对82台烧结机推广实施烧结余热发电技术，加上其他钢铁企业需求，预计烧结余热锅炉需求量每年约50台/套，按每套800万元测算，未来5年烧结余热锅炉市场容量约20亿元。

干熄焦余热锅炉：干熄焦余热回收系统可回收红焦显热83%左右，使炼焦过程的热效率提高10%以上。

全国焦化企业数量在1000家左右，目前干熄焦锅炉配置比例约20%，未来提升空间大。

预计未来5年我国干熄焦余热锅炉的总需求量约为200台，按照1300万元/台的价格测算，未来5年市场容量约26亿元。

我们将转炉、烧结和干熄焦的余热锅炉市场加总，则市场容量达到90亿元，考虑到余热系统是余热锅炉价值的三倍左右，总的余热系统(含主设备、辅助设备、管道、控制系统等)价值量高达270亿元。

若考虑高炉、余压利用等其他部位，则总的余热利用市场容量将更大。

投资建议余热利用将是钢铁业节能主战场，余热系统市场空间高达将在270亿元以上，高温余热系统和设备龙头企业将充分分享市场蛋糕。

重点推荐海陆重工和荣信股份，其中海陆重工是余热锅炉领域龙头企业，公司在细分市场干熄焦余热锅炉、氧气转炉余热锅炉、有色冶金余热锅炉领域一直保持领先；荣信股份余热利用订单充足，子公司北京信力筑正新能源专注余热余压利用方案解决和工程承包。

钢铁行业钢铁工业是我国重点的耗能大户，总能耗约占全国总能耗量的15%左右，钢铁生产工艺流程长，工序多，且主要以高温冶炼、加工为主，生产过程中产生大量余热能源，主要来自烧结机烟气显热、红焦显热、转炉烟气及加热炉炉底的余热回收装置等，各种余热资源约占全部生产能耗的68%，说明在目前钢铁生产过程中2/3以上的能量是以废气、废渣和产品余热形式消耗。

在余热发电技术的研发应用方面，与日本、德国等发达国家钢铁工业相比，我国钢铁行业的余热发电技术起步较晚。

目前，钢铁工业余热发电主要有以下三种方式，一是利用焦化、烧结工序烟气余热换热产生过热蒸汽发电；二是利用炼钢、轧钢工序烟气余热换热产生饱和蒸汽发电；第三种是利用高炉的冲渣热水发电。

A. 过热蒸汽发电a.干熄焦余热发电炼焦生产中，高温红焦冷却有两种熄焦工艺：一种是传统的采用水熄灭炽热红焦的工艺，简称湿熄焦，另一种是采用循环惰性气体与红焦进行热交换冷却焦炭，简称干熄焦。

干熄焦余热发电技术是指利用与红焦热交换产生的高温烟气驱动汽轮发电机组进行发电，其主要工艺流程为：焦炉生产出来的约1000摄氏度赤热焦炭运送入干熄炉，在冷却室内与循环风机鼓入的冷惰性气体进行热交换。

惰性气体吸收红焦的显热，温度上升至800摄氏度左右，经余热锅炉生产中高压过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电，同时汽轮机还可产生低压蒸汽用于供热。

随着干熄焦技术所产生的社会和节能环保效益得到普遍认可，干熄焦余热发电技术也得到了国内钢铁企业越来越广泛的应用。

该项发电技术已十分成熟，目前的发展趋势集中在进一步提高余热的回收利用效率上，正逐步由传统的小型中压参数系统向系列化、大型化、高参数发展。

典型用户及投资效益：马钢煤焦化公司，投资约2亿元，安装了中温中压强制循环干熄焦余热锅炉及汽轮发电机组，干熄焦能力为125t/h，日发电量30万kwh，年回收热能折标煤52020t，投资回收期4年。

沙钢集团，投资约2亿元，安装了中温高压强制循环干熄焦余热锅炉及汽轮发电机组，年发电1.5亿kWh，取得经济效益8000万元，投资回收期2.5年。

技术的利用现状和市场潜力：目前中国的干熄焦技术普及率较低，且大部分为中低压干熄焦，高压干熄焦的推广潜力很大。

“十一五”期间该技术在行业能推广到的比例为20%，总投资约为60亿元，年可发电量45亿kWh。

b.烧结余热发电具有较好回报价值的烧结余热是指从烧结机尾部风箱排出的废气及热烧结矿在冷却机前段受空气冷却后产生的热废气，温度一般可达到300-400摄氏度，这两部分热废气所含热量占整个烧结矿热能消耗的23%-28%左右，具有温度高、数量大、运行稳定的特点，是烧结工序节能和回收利用的重点。

国内钢铁企业大多将烧结余热用于助燃空气、预热混合料或利用余热回收装置产生蒸汽，回收利用效率不高。

特别是现阶段伴随着烧结机的大型化，传统的余热利用途径已无法充分利用余热资源，达到效益的最大化。

因此，从实现能源梯级利用的高效性和经济性角度分析，利用余热发电是现今最为有效的余热利用途径。

烧结余热发电是指将烧结机生产过程中产生的高温废烟气，经余热锅炉产生中低压过热蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。

技术原理：在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结烟气和冷却机废气的显热形式排入大气。

由于烧结冷却机废气的温度不高，仅150～450℃，加上以前余热回收技术的局限，余热回收项目往往被忽略。

烧结冷却机余热的回收，是通过回收烧结机尾落矿风箱及烧结冷却机密闭段的烟气加热余热锅炉来回收低品味余热能源，结合低温余热发电技术，用余热锅炉的过热蒸气来推动低参数的汽轮发电机组做功发电的成套技术。

具体流程是：给水经给水泵进入余热锅炉，经废气加热后，一部分变为过热蒸汽，进入汽轮机作功发电。

另一部分经余热锅炉低温段加热后，产生过热或饱和蒸汽进入汽轮机相应低压进汽口作功发电。

冷凝水经低压省煤器后由中压锅炉给水泵供给低压汽包，低压汽包具有自除氧功能，实现一个完整的热力循环。

烧结冷却机烟气具有如下特点：1）烧结余热热源品质整体较低，低温部分占比例大；2）烧结过程中，随着烧结矿在烧结机上的烧成情况不同，其烟气温度也不同；3）在烧结生产中由于设备的运行的不确定性，短时间停机不可避免，造成烧结烟气不连续性。

因此，要求发电系统：1）汽轮机必须带有前压调节装置，当机组在正常运行时，以汽轮机的进口压力作为主要控制参数，来调节机组输出功率以保证压力基本稳定，这种方式可适应废气余热参数的变化，使整个系统有较高的适应性和可靠性；2）用于余热利用的汽轮发电机的特点是以汽定电，所以要求带负荷的能力可在较大范围内波动，尤其是发电机的选型要考虑能超过设计发电量的15%左右。

经济社会效益：从能源利用角度原来生产线24%左右的热能随废气排放到大气中，不仅造成能源的浪费，同时产生温室效应。

建设余热发电项目后，不仅节约能源而且减少排放。

以360m2烧结机余热电站为例，总投资为1.7亿元，每年可发电1.4亿kWh，产生净经济效益7000 万元，投资回收期为 2.5 年。

近几年，随着双压、闪蒸发电和补汽蒸汽式汽轮机在技术上获得突破，烧结余热发电技术已逐渐进入成熟阶段，同时其在节能环保、减少污染排放、经济效益等方面的显著优势使得其发展迅速。

2005年9月，马钢引进日本川崎技术在2台300M2烧结机上建成了国内第一套17.5MW余热发电机组，截至到2009年底，国内钢铁企业共有19台烧结机配套建设了余热发电机组，配备余热发电机组10套，总装机容量136.7MW。

此外，安钢等一些企业正在施工建设烧结余热发电站。

烧结余热发电技术推广比例不及4%。

烧结余热发电技术在国内应用已经成熟，全套设备可以国产化，已具备全面推广的条件。

B.饱和蒸汽发电除上述余热资源外，钢铁企业生产过程中炼钢、轧钢等工序尚产生大量低压饱和蒸汽，按产生制度分为间断蒸汽及相对连续蒸汽，其相比焦化、烧结工序余热资源，利用价值相对较低。

间断蒸汽，这部分主要是指炼钢工序产生的余热蒸汽。

转炉在吹炼过程中，产生大量1200摄氏度以上高温烟气，为降低烟气温度、回收高温烟气中的余热同时为转炉烟气除尘机煤气回收创造条件。