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一、工業余熱可回收率高，政策支持余熱利用
1、工業余熱可回收利用率達60%，節能潛力大
我國工業余熱資源豐富，余熱資源約占其燃料消耗總量的17%~67%，其中可回收率達60%。余熱資源非常豐富，特別是在鋼鐵、有色、化工、水泥、建材、石油與石化、輕工、煤炭等行業，余熱資源約占其燃料消耗總量的17%~67%，其中可回收利用的余熱資源約占余熱總資源的60%。目前我國余熱資源利用比例低，大型鋼鐵企業余熱利用率約為30%～50%，其他行業則更低，余熱利用提升潛力大。余熱資源是指在現有條件下有可能回收利用而尚未回收利用的能量。余熱資源從其來源可分高溫煙氣余熱和冷卻介質余熱等六類，其中高溫煙氣余熱和冷卻介質余熱占比高，分別達到余熱總資源的50%和20%左右，是余熱回收利用的主要來源。
圖1：余熱資源分布情況，高溫煙氣余熱約占50%
表1：余熱資源及其特點
2、國家政策大力支持余熱回收利用
我國政府計劃到2020年將碳排放量減少40%-45%，目前面臨著巨大的減排壓力。
政府正在推行各項有利于節能減排的政策，其中余熱回收利用作為提高能源利用效率的有效途徑，國家出臺多項政策鼓勵企業進行余熱回收利用。
(1)2009年12月29日工信部推出《鋼鐵企業燒結余熱發電技術推廣實施方案》，計劃用3年時間即2010-2012年，投資超過50億元，在全國37家重點鋼鐵企業，對82臺燒結機推廣實施燒結余熱發電技術，以降低鋼鐵企業的能耗水平。今年3月國務院常務會議提出，要求建立鋼鐵行業碳排放考核體系，預計余熱回收利用將獲得進一步推進。
(2)2010年4月2日國務院下發《關于加快推行合同能源管理促進節能服務產業發展的意見》，要求加快推行合同能源管理，積極發展節能服務產業，同時加大資金支持力度和實行稅收扶持政策。
(3)在《當前國家鼓勵發展的環保產業設備(產品)目錄》中，鼓勵發展用于電力、石化、冶金、鋼鐵、水泥建材、印染、造紙、地熱、糖酒工業等廢熱、余熱回收利用發電設備。
(4)《節能中期專項規劃》中明確將“余熱余壓利用工程”列為重點工程之一。2006年，發改委在《節能中期專項規劃》中明確將“余熱余壓利用工程”列為重點工程，提出“十一五”期間在鋼鐵聯合企業實施干法熄焦、高爐爐頂壓差發電、全高爐煤氣發電改造以及轉爐煤氣回收利用。
(5)《“十一五”重點節能工程實施意見》要求研究制定鼓勵利用余熱余壓發電、供熱和制冷的優惠政策，并在鋼鐵、水泥行業推廣利用。國家發改委2006年7月發布的《“十一五”重點節能工程實施意見》的第三項為“余熱余壓利用工程”，要求在鋼鐵行業推廣干法熄焦技術、高爐爐頂壓差發電技術；在水泥行業推廣純低溫余熱發電技術，建設水泥余熱發電裝置，研究制定鼓勵利用余熱余壓發電、供熱和制冷的優惠政策。
表2：與余熱回收利用相關的各項政策內容
3、余熱利用三大主要途徑
目前余熱利用的途徑主要有三種：
第一種是熱交換；是回收工業余熱直接、效率較高的經濟方法，該類途徑不改變余熱能量的形式，只是通過換熱設備將余熱能量直接傳遞給自身工藝的耗能流程，降低一次能源消耗。主要利用方式有間壁式換熱、余熱鍋爐、蓄熱式熱交換、熱管的換熱等。
第二種是熱工轉換；利用熱功轉換可提高余熱的品位。主要采用余熱鍋爐發電，是工業余熱利用的主要形式；
第三種是采用熱泵(溴冷機)系統回收余熱，適用于工業和民用的低溫余熱回收。
1)工業余熱利用主要形式：余熱鍋爐發電
余熱鍋爐是余熱發電系統中的重要設備。根據用途不同，余熱鍋爐可細分為電站余熱鍋爐和工業余熱鍋爐。相對電站余熱鍋爐，工業余熱鍋爐運行環境惡劣，設計、制造工藝較為復雜，多為非標產品。
表3：電站余熱鍋爐和工業余熱鍋爐特點
余熱資源的利用效率和余熱資源的溫度有關，一般情況溫度越高，利用效率越高。根據余熱資源溫度的高低可分為高溫余熱(高于500℃)，中溫余熱(200~500℃)和低溫余熱(低于200℃)。余熱鍋爐發電一般適用于高溫余熱，而熱泵回收系統則適用于低溫余熱。
2)低溫余熱利用首選設備：溴冷機和熱泵
溴化鋰吸收式機組是利用余熱資源作為機組的動力，通過驅動機組達到制冷或供熱的目的；而熱泵機組回收余熱則是利用熱泵系統提取低溫余熱資源，以達到充分利用余熱的目的。
溴化鋰吸收式機組工作原理：溴化鋰制冷機是以熱能為動力源，以水為制冷劑，以溴化鋰溶液為吸收劑，制取冷源水。其熱源主要有蒸汽、熱水、燃氣和燃油等，可分為直燃型、蒸汽型和熱水型。蒸汽型機組可利用蒸汽余熱，如城市集中供熱熱網、熱電冷聯供系統、紡織、化工、冶金等行業；熱水型機組，可利用65℃以上的熱水，如工業領域工藝過程產生的余熱熱水制取冷水。由于是“以熱制冷”，溴化鋰制冷機可以利用工業廢余熱為工業提供工藝所需冷水或空調。
壓縮式熱泵工作原理：熱泵系統是通過換熱介質，從低溫熱源吸取熱量，然后在高溫處釋放出熱量；熱泵系統一般由蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四大部件組成。低佛點換熱工質流經蒸發器時蒸發，從低溫位處吸收熱量，經過壓縮機壓縮后升溫升壓；然后流經冷凝器，在冷凝器冷凝中，將從蒸發器中吸取的熱量和壓縮機耗功所相當的那部分熱量釋放；釋放出的熱量就傳遞給高溫熱源，使其溫度提高。蒸汽冷凝降溫后變成液相，流經節流閥膨脹后，低壓液相工質流入蒸發器，如此不斷往復循環，熱泵系統就能使低溫熱量連續不斷地傳遞到高溫熱源處。
二、余熱利用設備市場容量大，步入黃金發展期
1、余熱鍋爐應用領域廣，未來五年市場規模將達680億元
余熱鍋爐市場規模加速增長，按蒸噸計算08年增速達30%。據中國工業年鑒的統計，2008年生產各類余熱鍋爐1146臺，合計29865t(蒸汽)，與2007年的余熱鍋爐722臺，合計23124t(蒸汽)相比，臺數增長58.7%，蒸汽噸數增長29.2%；同時實現產值34億元，較07年24.8億元同比增長37%。
圖8：余熱鍋爐產量加速增長(按蒸噸計算)，08年增長率達30%
圖9：08年國內余熱鍋爐產量大幅增長(臺數)
余熱鍋爐屬節能環保產品，隨著國家節能減排工作的積極推進，特別是鋼鐵、焦化、水泥等重要行業節能減排工作的推進，預計余熱鍋爐市場將加速發展。根據估算未來5年國內余熱鍋爐市場容量預計達到680億元。
表4：余熱鍋爐設備市場容量估算，未來5年將達到680億元
1)鋼鐵行業：燒結余熱發電將大面積推廣
(1)鋼鐵行業余熱資源約占37%，余熱利用率低，提升空間大
鋼鐵行業能耗約占全國工業總能耗的15%，其中余熱資源約占37%，節能空間大。據統計，05年我國大中型企業噸鋼產生的余熱總量為8.44GJ，約占噸鋼能耗的37%，其中終產品或中間產品所攜帶的顯熱約占余熱總量的39%，各種熔渣的顯熱約占9%，各種廢(煙)氣占37%，冷卻水攜帶的物理熱約占15%，余熱資源豐富。
圖10：鋼鐵行業余熱資源豐富，產品顯熱占比高達39%
我國大型鋼鐵企業余熱利用率約為30%～50%，國外先進企業余熱利用率達90%，未來提升空間大。我國大中型鋼鐵企業余熱資源的利用率大約為30%～50%，2010年4月如果加上其他中小型鋼鐵廠，全國平均水平則更低；而國外先進鋼鐵企業余熱余能的回收利用率平均達80%，有的在90%以上，如日本新日鐵高達92%。
(2)氧氣轉爐余熱發電應用廣泛，燒結余熱發電剛剛推廣，未來增長空間大
在鋼鐵行業中，余熱回收利用部分主要有氧氣轉爐余熱發電和燒結余熱發電。目前氧氣轉爐余熱鍋爐在鋼鐵行業已經得到廣泛的應用，而燒結余熱發電在國內鋼鐵企業才剛剛啟動，將在鋼鐵大面積推廣。
燒結工序能耗占比高，回收利用可節約能耗10kg標煤/噸燒結礦。在鋼鐵企業燒結工序能耗僅次于高爐煉鐵工序，占總能耗的9%-12%。熱燒結礦出爐溫度約700~800℃，采用燒結余熱發電可以回收燒結礦顯熱約24kg標煤/噸，扣除設備運行能耗，可以降低燒結工序能耗約10kg標煤/噸。
目前國內燒結余熱回收利用率不足4%，應用比例低。目前我國已建成約10套燒結余熱發電機組共涉及19臺燒結機，燒結機面積4849平米，發電機組總裝機容量13.7萬千瓦，但燒結余熱發電技術推廣比例不及4%，未來提升空間大。
工信部推出了《鋼鐵企業燒結余熱發電技術推廣實施方案》大力推廣燒結余熱發電。2009年12月29日工信部推出了《鋼鐵企業燒結余熱發電技術推廣實施方案》，方案計劃用3年時間2010-2012年，投資超過50億元，在全國37家重點鋼鐵企業，對82臺燒結機推廣實施燒結余熱發電技術，以降低行業能耗水平。在2010年首批推廣該技術的將有首鋼、承鋼、安鋼、本鋼、鞍鋼、濟鋼、萊鋼等7家公司的18臺燒結機，預計可形成大約40萬噸標準煤節能能力。目前燒結余熱發電技術在國內應用已經成熟，全套設備都可國產化，具備全面推廣條件，預計將獲得大面積推廣。
(3)鋼鐵行業余熱鍋爐市場容量測算
氧氣轉爐余熱鍋爐：根據國家統計局統計數據，2009年中國粗鋼和鋼材產量分別為56803.3萬噸和69626.3萬噸，同比分別增長12.9%和15.2%。氧氣轉爐余熱鍋爐的運行環境較惡劣，使用壽命較短，平均3-5年就需要更新。目前國內有1000多家鋼鐵廠，根據估算氧氣轉爐余熱鍋爐的國內需求量每年約350臺/套，近6000蒸噸；按照每套250萬元的價格測算，每年約8.75億元，未來5年國內市場容量約44億。燒結余熱鍋爐：工信部計劃用3年時間，投資超過50億元，在全國37家重點鋼鐵企業對82臺燒結機推廣實施燒結余熱發電技術，加上其他鋼鐵企業需求，預計燒結余熱鍋爐需求量每年約50臺/套，按每套800萬測算，未來5年燒結余熱鍋爐市場容量約20億元。
2)焦化行業：干熄焦余熱發電目前配置比例低
(1)干熄焦余熱回收效率高，成本回收期短
干熄焦余熱回收系統可回收紅焦顯熱83%左右，使煉焦過程的熱效率提高10%以上。干熄焦余熱回收系統平均每熄1噸紅焦可回收3.9MPa、450℃蒸汽0.45～0.58噸，回收紅焦顯熱83%左右，使煉焦過程的熱效率提高10%以上；與濕法熄焦相比，可降低由每噸紅焦產生的約0.5噸含有酚、氰化物和硫化物等有害物質的廢蒸汽，同時還可改善焦炭質量、降低高爐焦比、提高產量。
余熱發電降低成本，投資回收期短。以年產60萬噸的焦化企業為例，其可配套建設2×12MW余熱鍋爐，每年可節約4000萬元，工程投資約為1.2~1.3億元人民幣，投資回收期約為3年。
目前我國干熄焦配置比例較低，發展空間大。目前國內只有71套干熄焦在使用，配置比例約20%左右，比例較低，因此干熄焦裝置在國內現有焦化廠的改造中將有很了干熄焦技術，按焦炭產量計算，其普及率已達到90%。目前干熄焦技術已實現國產化，應用范圍將繼續擴大，干熄焦余熱鍋爐需求將增長。
(2)干熄焦余熱鍋爐市場容量測算
根據國家統計局對2009年全國規模以上企業累計共生產焦炭34502萬噸，同比增長10.5%，約占焦炭總量的60%。全國焦化企業數量在1000家左右，截止2009年6月，我國干熄焦裝置已投產71套，在建約52套，目前干熄焦鍋爐配置比例約20%，未來提升空間大；預計未來5年我國干熄焦余熱鍋爐的總需求量約為200臺，按照1300萬元/臺的價格測算，未來5年市場容量約26億元。
3)水泥行業：低溫余熱發電技術和設備國產化
(1)水泥低溫余熱發電技術成熟，節能效果顯著采用新型干法水泥產量占比逐漸提高，余熱發電規模比率將上升。截止2008年末，我國水泥總產量約14億噸，其中先進的新型干法水泥量約8.4億噸，占總量的60%，其余為落后生產工藝產量。隨著行業結構調整和淘汰落后水泥產能政策的推進，預計新型干法水泥產量的比重將占到總量的90%以上。
表5：2008年我國新型干法水泥熟料生產線情況
低溫余熱發電技術水平先進，目前技術和國產設備已經成熟。新型干法水泥生產線窯頭、窯尾排放的350度以下的低溫廢氣余熱可進行余熱發電，將水泥生產綜合熱利用率從60%左右提高到90%以上。目前我國水泥窯余熱低溫發電技術和自主開發的設備已經成熟可靠，尤其是補汽式汽輪機技術研發取得突破。
目前純中低溫余熱發電量已達到30～40kWh/t熟料，使得水泥生產線的自供電量達到1/3以上，經濟效益明顯，同時窯頭、窯尾廢氣溫度進一步降低，對環境的熱污染程度降低。
水泥余熱發電節能效果明顯，投資回報期大約3.5年。以單條5000t/d水泥熟料生產線為例：年設計水泥熟料產能150萬噸，以現有平均噸熟料發電34kWh計算，年發電5100多萬kWh。扣除系統自耗電7%，年可供電4700萬kWh，相當于節約標煤1.9萬噸(按供電煤耗404g標煤/kWh計算)。按電網電價0.55元/kWh，余熱發電成本約0.15元/kWh計，單條生產線年電價差1880萬元，以項目投資6500萬元計算，投資回收期約3.5年。
表6：水泥行業余熱發電投資回報測算
(2)國內水泥行業市場容量估算
截止08年，我國有日產2000噸以上新型干法窯水泥生產線594條，已經配套建設各種類型的純低溫余熱電站約186座(包括已經投產運行和正在建設的余熱電站)，按照到2015年國內1200條新型干法水泥生產線中有70%的新型干法水泥生產線配套建設純低溫余熱電站的目標，未來5年水泥行業需余熱鍋爐約500套，即平均每年100套，按每套800萬計算，預計未來5年市場容量約40億元左右。
4)垃圾發電：未來或將呈現爆發式增長
目前全世界每年產生約4.9億噸垃圾，僅中國每年就產生近1.5億噸城市垃圾。根據國家環保總局預測，2010年我國城市垃圾年產量將為1.52億噸，預計2020年將達到2.1億噸。中國固廢網發布的《2010中國城市生活垃圾行業投資分析報告》預測，未來10年，中國垃圾焚燒處理總量比例將由現在的2%～3%上升到10%～20%。城市生活垃圾焚燒發電技術主要有機械爐排爐和流化床垃圾焚燒技術。在發達國家，垃圾處理和資源化利用已成為成熟產業，垃圾焚燒發電技術正在向大型化、高效化發展。歐洲各國制定了嚴格的垃圾焚燒標準；英國在其非化石燃料公約、德國在其新能源法中都規定：垃圾直接焚燒發電的電力電量強制上網，并實施電價補貼或綠色電價。至2008年底，國內已建成56座垃圾電站。根據《2010年中國能源重大新開工施工項目縱覽表》，2010年國內擬建設的垃圾電站項目達到41個。目前存在著對排放有害氣體二惡英的擔憂，但垃圾好的處理方法仍是焚燒，預計問題一旦解決后，未來垃圾發電可能會呈現爆發式的增長。我們預計未來5年垃圾焚燒電站建站超過200座，其中垃圾焚燒發電余熱鍋爐將到30億元。
5)其他行業：市場分散，容量不小
除了應用在鋼鐵、焦化、水泥行業的余熱鍋爐品種，還有應用在有色、化工、造紙等行業的余熱鍋爐等。
有色冶金余熱鍋爐市場容量：2007年我國銅、鉛產量分別為344萬噸、272萬噸，預計未來5年有色金屬冶煉爐改造僅銅、鉛兩項對余熱鍋爐的需求將達到2700蒸噸，約300臺/套，平均每年60臺/套，按照每臺750萬的價格測算，未來5年國內銅鉛有色冶金余熱鍋爐的市場容量約25億元。化工行業余熱鍋爐市場容量：化工行業的余熱資源大約占整個行業燃料消耗量的15%，余熱資源豐富，余熱鍋爐的應用前景廣闊。目前需求量大的為小化肥余熱鍋爐和硫磺制酸余熱鍋爐，2008年的產量分別為1907蒸噸和521蒸噸，合計近2500蒸噸。預計整個化工行業余熱鍋爐的市場容量在15億元左右。
造紙行業余熱鍋爐市場容量：造紙工藝過程中會產生大量的造紙黑液，造紙黑液直接排放將嚴重污染水資源。將造紙黑液經蒸發濃縮后，噴入堿回收余熱鍋爐進行燃燒，既可回收其中的堿，又可利用燃燒產生的蒸氣發電。目前，全國造紙企業約有6000多家，預計堿回收余熱鍋爐的市場容量約為15億元。燃氣輪機電站鍋爐市場容量：我國燃氣輪機發電裝機容量占比低，約占3.7%。截至2009年底，全國發電設備容量87407萬千瓦，燃氣輪機(包括聯合循環)發電機組總裝機容量約為3300萬千瓦，約占3.7%。在國外發達國家，如美國燃氣輪機占總裝機容量的10%以上，約占火電新增發電容量的40%～50%。為了適度發展天然氣發電，結合西氣東輸和引進國外液化天然氣、管道天然氣等工程的建設，近年來我國正在建設一批燃氣輪機循環發電機組。余熱鍋爐是燃氣輪機循環發電的重要設備，燃氣輪機發電的高速發展必然帶動燃氣輪機余熱鍋爐的高速發展；08年燃氣輪機余熱鍋爐產量15臺，合計3175蒸噸，預計未來5年燃氣輪機電站余熱鍋爐市場容量約30億元。
余熱鍋爐的應用廣泛，凡是有大量余熱的地方，都可以余熱鍋爐回收利用，預計其他行業未來5年余熱鍋爐市場規模約達35億元。
余熱鍋爐市場容量：余熱鍋爐產業屬于技術和勞動密集型產業，隨著產業的分工轉移，預計有更多國外企業將余熱鍋爐的生產轉移到中國或直接在中國采購，目前國內產家已經進入市場，余熱鍋爐產品出口到美國、德國、奧地利、印度、尼日利亞、非洲等國家和地區。估計市場余熱鍋爐市場約是國內市場的1.5倍左右，未來5年余熱鍋爐市場容量大約400億元，國內市場合計約680億元，余熱鍋爐市場前景非常廣闊。
2、熱泵(溴冷機)工民業兩用，市場應用空間廣
熱泵和溴冷機系統既可用于工業，回收工業低溫余熱；也可民用，利用低溫余熱為民用建筑提供制冷或供熱。工業客戶主要包括電廠、冶金、醫藥、紡織、石油化工等，回收工業的低溫余熱；民用客戶主要為建筑用戶，為建筑物提供制冷或供熱。其中水源熱泵技術已經被廣泛應用于各類建筑中需要供暖供冷的中央空調系統，同時應用于工業領域的冷凍、冷藏等工藝系統。
水源熱泵機組回收工業電廠低溫余熱：熱泵機組可從電廠循環冷卻水中提取低位熱能，然后提升為可以利用的高溫熱能，從而提高電廠的能源利用率。如一座300MW的凝汽式發電機組，其循環冷卻水放余熱熱量如果回收可供約600萬平方米建筑物采暖，低溫余熱資源利用節能效果明顯。
水源熱泵市場容量：由于水源熱泵可有效利用低溫余熱，作為節能減排的重要手段，預計將獲得進一步的發展。目前水源熱泵系統市場容量約18億元，行業增速約達20%-30%，預計有望繼續保持20%以上行業增速。
圖16：預計2010年水地源熱泵市場容量達到20億元
原標題：工業余熱回收再利用的發展前景解析
