工业热泵案例研究

C h i n aH e a t P u m p A l l i a n c e 所使用的方正字体由方正电子免费公益授权封面图片｜图源：冰轮环境除特别说明外，本报告所有图片版权皆属于中国节能协会热泵专业委员会自然资源保护协会（NRDC）是一家国际公益环保组织，成立于1970年。NRDC拥有700多名员工，以科学、法律、政策方面的专家为主力。NRDC自上个世纪九十年代中起在中国开展环保工作，中国项目现有成员40多名。NRDC主要通过开展政策研究，介绍和展示最佳实践，以及提供专业支持等方式，促进中国的绿色发展、循环发展和低碳发展。NRDC在北京市公安局注册并设立北京代表处，业务主管部门为国家林业和草原局。C h i n aH e a t P u m p A l l i a n c e中国节能协会热泵专业委员会China Heat Pump Alliance（CHPA）成立于2009年，是中国节能协会下设的二级专业委员会。热泵专委会目前有数百家企业会员，会员企业代表了中国超过80%以上的热泵产品研发、生产和制造能力，热泵专委会目前是中国热泵领域规模最大、最具影响力的热泵行业组织。CHPA与热泵行业各方关系紧密，尤其是热泵制造商、研究机构和政府机构等，CHPA多年来一直致力于推进热泵行业发展，尤其是空气源热泵在中国的发展和应用，并且支持相关的政策和标准制定工作。免责声明研究报告内容仅供参考，不构成财务、法律、投资建议、投资咨询意见或其他意见，对任何因直接或间接使用本报告涉及的信息和内容或者据此进行投资所造成的一切后果或损失，研究团队、资助机构和发布机构不承担任何法律责任。版权说明版权归中国节能协会热泵专业委员会（CHPA）、自然资源保护协会(NRDC)所有，转载或引用请注明来源。对报告如有建议或疑问,请联系hhuang@nrdc-china.org或chpa@chpa.org.cn项目单位及研究人员中国节能协会热泵专业委员会：赵恒谊、高屹峰、许海生、王广华自然资源保护协会：黄辉、林明彻、吴婧涵、王杨 目录摘要.......................................................................................................................................1第一章工业热泵国内外发展现状................................................................................21.1发展背景......................................................................................................21.2我国工业热泵的发展..................................................................................21.3国际工业热泵的发展..................................................................................4第二章我国工业热泵主要应用行业............................................................................6第三章我国工业热泵主要应用案例分析....................................................................9山东某生态食品有限公司余热回收项目（屠宰行业）.............................10福建某食品蒸汽改造工程项目（屠宰行业）..............................................12山西某化工厂热泵回收循环水余热示范项目（石化行业）.....................14浙江某磷化工厂空气源热泵取热项目（石化行业）.................................16空气源高温热泵耦合水蒸气压缩机在酿酒行业的应用项目（食品行业）............................................................................................................................18余热源中温热泵在啤酒加工行业的应用项目（食品行业）....................20高温热泵增湿除湿处理高盐废水项目（机械制造行业）........................23140℃余热源高温热泵在金属热处理行业的应用（机械制造行业）.......25余热中高温热泵在印染行业应用项目（纺织行业）................................27热泵热回收系统实现蒸汽使用量削减应用项目（纺织行业）................29第四章结论....................................................................................................................31第五章挑战与建议.......................................................................................................345.1工业热泵面临的挑战与问题...................................................................345.2建议............................................................................................................35 1|工业热泵案例研究摘要在工业领域，热泵被用来制备热空气、热水、蒸汽或者直接加热原材料。与传统供热方式相比，使用热泵供热不仅可以减少温室气体的排放，还有助于改善空气质量。为实现国家“双碳”目标，加快热泵在工业中的应用进程已势在必行。我国的热力消费体量庞大，工业用热占比超过一半。目前，我国工业消耗的能源有一半以上以废气和废水的形式转化为余热，其中只有30%被重新利用，这是能源利用效率低下的原因之一；而热泵可以通过对工艺过程中的废热进行回收再利用，从而达到节能减碳的效果。现阶段，我国能源结构仍以煤炭为主，替代难度大。同时，非化石能源发展面临多重制约，产业的高耗能、高排放、低能效问题并存，绿色低碳技术亟需加强。采用工业热泵可用低碳电力减少供热碳排放，并降低平衡电力系统和在用户端消耗热能的成本。国际能源署《热泵的未来》报告提到，使用如今常用的制冷剂，即使是在使用高排放电力的情况下，热泵仍然比燃气锅炉减少了至少20%的温室气体排放。在电力系统更加清洁的国家，这一降幅可高达80%。热泵在促进工业热力生产脱碳中发挥着重要作用，特别是在低温工艺和快速减少化石燃料需求方面。工业热泵在众多工业用热部门如农副食品加工、食品制造、纺织、石油与煤炭、设备制造和机械制造等，都具有广泛的应用前景。本报告梳理了国内外工业热泵技术现状以及我国工业热泵的主要应用行业，并对工业热泵应用场景的拓展进行了分析。报告从屠宰行业、石油化工行业、食品行业、机械制造行业、纺织行业中各选取两个案例，逐一介绍了应用场景、采用热泵的关键原因、热泵设施特点和工艺亮点、运营效果、经济效益、用户反馈、难点以及建议。屠宰、石化、食品、机械、纺织行业生产都需要高温热水或者蒸汽，例如屠宰行业用于杀灭病菌并提升肉类的安全性，石化行业用于对厂区和办公区域的采暖供热，食品行业用于加工食品的烘干或者蒸馏，机械用于设备和产品的保温，纺织行业用于对染缸进行加热等。分析得出，相比于传统的供热方式，选择热泵来满足工业对蒸汽和热水的需要，节能减排效果和经济效益更优。报告最后对工业热泵技术发展的挑战进行了梳理并提出了应对建议。 第一章工业热泵国内外发展现状1.1发展背景随着工业行业的快速发展，化石能源被大量消耗，全球变暖、海平面上升等严峻的环境气候问题逐渐浮现，全球平均气温正在以前所未有的速度上升，日益严峻的气候危机引起了全世界的关注。在2020年9月22日第75届联合国大会上，我国提出将于2030年前实现碳达峰（二氧化碳排不再增加，达到峰值后逐渐下降），于2060年前实现碳中和（排放到大气中的温室气体净增量为零）。据国家统计局《2023年中国统计年鉴》，我国目前一次性能源消费总量为52.6亿吨标准煤，其中工业行业消费量约占70%，且工业整体的能源利用率低于世界平均水平，工业能耗的50%~70%以废气和废水等热能形式浪费掉，其余热利用率只有30%左右。可见，工业作为我国化石能源消费和产生碳排放的主要领域之一，工业领域节能降碳将对全国整体实现双碳目标具有重要影响，需要加快实现绿色低碳转型和高质量发展。2022年8月1日，工业和信息化部、国家发展改革委、生态环境部发布《工业领域碳达峰实施方案》，提出在工业领域深入推进节能降碳，大幅提升重点行业能源利用效率和重点产品能效水平，推进用能低碳化、智慧化、系统化。而热泵作为一种高效的供热技术，可以整合空气、水、土壤、工业余热等低品位热源加以高效利用，从而减少化石燃料需求和降低碳排放。特别是在工业生产过程中，一方面，工业具有热需求，采用热泵技术可以减少对化石能源依赖，实现低碳零碳供热；另一方面，热泵还可以与余热利用结合，进一步降低能源消耗和减少碳排放。因此，在工业领域推动热泵技术的规模化应用对加快实现工业领域碳达峰碳中和目标具有重要意义。1.2我国工业热泵的发展1)市场需求：热泵在工业热力生产的脱碳方面中发挥着重要作用，特别是对于低温工艺和快速减少化石燃料需求方面。工业热泵在食品制造、纺织、石油化工、设备制造等众多工业用热部门都具有广泛的应用前景。通过引入热泵技术，不仅可以大幅度降低能源消耗，还能减少污染物排放，提升企业竞争力和社会责任感。 工业热泵案例研究|2 3|工业热泵案例研究2)技术进步：随着科技的不断进步，热泵技术也在不断创新和完善。高效换热器、智能控制系统、新型工质等技术的应用，使得热泵的性能更加优越，效率更高，适应范围更广。此外，热泵技术与其他能源技术的结合，如太阳能、地热能等，也为热泵的应用开辟了新的路径。3)政策支持：为了推动清洁能源的应用和节能减排工作的开展，我国多地政府出台了政策措施以支持建筑民用空气源热泵行业的发展，旨在降低热泵产品的生产和使用成本，提高市场竞争力。国内部分地区政策详见表1-1。4)行业标准：为了规范热泵市场的发展和保障产品质量安全，我国制定了与热泵相关的部分行业标准和技术规范。这些标准涵盖了热泵产品的设计、制造、安装、验收等各个环节，为行业提供了统一的技术依据和评价体系。尽管行业标准已逐步完善，但关于工业热泵相关标准还需要补充和完善。5)产业发展：我国热泵产业起步较晚。进入21世纪后，随着空气源热泵热水器技术的引进，国内迅速涌现出一批专注于此类产品生产的领军企业，标志着我国热泵行业迈入了一个崭新的发展阶段。6)市场竞争：目前，我国工业热泵市场的竞争格局呈现出高度集中的态势，主要市场份额掌握在数家领先的家电巨头手中。参见图1-1。表1-1国内部分地区支持热泵发展的政策地区政策内容北京市平谷区《平谷区农村地区清洁取暖设备更新、新增工作暂行方案》严格落实大气污染防治和“双碳”目标要求，更新的设备以节能高效、使用便捷的空气源热泵和燃气壁挂炉为主，鼓励使用新技术