按照来源，工业余热又可被分为:烟气余热，冷却介质余热，废汽废水余热，化学反应热，高温产品和炉渣余热，以及可燃废气、废料余热，具体占比及来源见下图与下表。其中烟气余热约占50%，主要为中高温余热，是余热利用的主要对象，采用余热锅炉+汽轮机的回收技术已非常成熟。另外冷却介质余热占20%左右，废水废气余热占11%，化学反应余热占8%，这三部分余热主要为中低温低品位余热，适合螺杆膨胀机余热发电技术。
图1、余热资源分布情况
表1、余热资源分类及来源
目前300度以上高、中温度水平的余热发电主要采用余热锅炉+汽轮机所组成的低温汽轮机发电系统，目前无论是设计还是装备制造，技术都已经比较成熟，已经在发电、钢铁冶金、建材、轻工等行业全面推广，如钢铁行业转炉余热发电、烧结余热发电，焦化行业干熄焦余热发电、新型干法水泥窑余热发电，玻璃、制陶制砖等建材炉窑烟气余热发电等。但目前300度以下低温余热只有少部分用于供热，发电等应用还很少，市场潜力巨大。
表2、高耗能行业余热发电渗透率及未来发展目标
燃气-蒸汽联合循环(GTCC)是目前燃气轮机电站的主要循环模式，即从燃气轮机排出的高温燃气再继续推动蒸汽轮机发电。20世纪70年代末，燃气轮机中的燃气初温已过1200℃，目前已经达到1500度左右，但它的放热温度也高，约为450~550℃，不少热量随排气进入大气，故热效率最高只达40%左右。而现代的蒸汽轮机电站因受结构和材料的限制，新蒸汽温度一般不超过600℃，但它的放热温度也较低，热效率也可达到40%左右。燃气-蒸汽联合循环装臵(简称联合循环装臵)能把两者的优点结合起来。它的循环既具有燃气轮机的加热高温，又具有蒸汽动力装臵的放热低温，从而有较高的热效率。目前简单循环(GT单循环)的燃气轮机热效率最高已达43.86%，而采用燃气—蒸汽联合循环电站的热效率更高达60%。
图2、典型GTCC能量流程图
上图为典型的GTCC能量流程图，燃料燃烧产生的热量中，55.6%转化为电能，34.1%为凝气损失，8.6%为余热锅炉烟气损耗，厂用电占1%，其他为机械、辐射等损耗。其中占比34.1%的凝气损失为主要为低温热水，按螺杆膨胀机组最低回收比例8%计算，可回收2.7%的热量，与发电量55.6%相比约占4.9%。因此可以按照燃气轮机装机容量的5%估算为燃气轮机电站配套的螺杆膨胀机组潜在市场空间。
根据《D>W》杂志统计的全球燃气轮机订单套数与输出功率情况来看，2000年左右与2008年左右为燃气轮机新签订单两个高峰期，2000年新签订单功率达118GW，2008年新签订单功率达70GW。但受全球宏观经济周期影响，2009年以来全球燃气轮机订单大幅减少，2012年降至仅7.2GW。燃气轮机电站建造周期较长，实际建造交付的波动性会小于订单的波动，假设未来几年每年建造交付量为2009年以来订单的平均值，则每年全球燃气轮机建造交付功率约为260万千瓦。按配套螺杆膨胀机功率约为燃气轮机电站功率的5%计算，每年燃气轮机电站配套的螺杆膨胀机组潜在市场规模为130万千瓦。目前GE、MHI、Siemens、Alstom(法国)四家公司在燃气轮机市场占据主导地位，其中GE市场占有率超过40%，目前GE在全球安装的燃气轮机超过6000台机组。开山股份螺杆膨胀机产品已经交付GE试用，仅考虑与GE合作，市场空间就可达50万千瓦左右。
图3、全球燃气轮机电站订单
原标题：低温余热应用领域分析
