改革開放三十年來，水泥工業(yè)取得了舉世矚目的成績(jī)。新型干法水泥技術(shù)裝備進(jìn)入世界先進(jìn)行列；科學(xué)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排成為全行業(yè)實(shí)際行動(dòng)：水泥結(jié)構(gòu)調(diào)整成績(jī)斐然，到2008年底新型干法水泥比例突破了60%；世界知名水泥公司在我國落地生根；水泥工程總承包足跡遍及全球，帶動(dòng)機(jī)械裝備大量出口。這些成績(jī)的取得，為水泥工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了輝煌。與此同時(shí)，“十一五”期間水泥純低溫余熱發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，截止2008年有263條新型干法熟料生產(chǎn)線裝有余熱利用電站，裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到1662MW。到2010年水泥行業(yè)余熱發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繉⑹墙?個(gè)葛洲壩電站總裝機(jī)容量，余熱發(fā)電為水泥工業(yè)再次創(chuàng)造了輝煌。
一、水泥工業(yè)余熱發(fā)電的發(fā)展歷程
水泥窯余熱電站始建于大連水泥廠，1922—1923年該廠擴(kuò)建第二條Φ3m×60m干法中空窯時(shí)，同時(shí)配套建設(shè)了高溫余熱發(fā)電機(jī)組，稱為“水泥干法中空余熱發(fā)電窯”。我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展從第一個(gè)五年計(jì)劃開始起步，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用工作經(jīng)歷了四個(gè)階段。
第一階段為1953年至1989年，這30多年主要工作是開展了中空窯高溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的開發(fā)、推廣、應(yīng)用工作。首先參照上世紀(jì)30年代日本引進(jìn)德國技術(shù)在我國東北、華北地區(qū)建設(shè)的中空窯高溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備，對(duì)老廠進(jìn)行改造，同時(shí)在老廠擴(kuò)建中得到應(yīng)用。共投運(yùn)了約290條中空窯余熱發(fā)電系統(tǒng)。形成了不同主蒸汽參數(shù)、余熱鍋爐形式、裝機(jī)容量的高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)。為我國開展水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
第二階段為1990年至1996年�！鞍宋濉逼陂g，國家安排了水泥行業(yè)科技攻關(guān)課題，其一是：“帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開發(fā)”，主要內(nèi)容為采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)系列汽輪發(fā)電機(jī)組，回收400℃以下廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電。該課題在1996年完成了攻關(guān)工作，形成了“帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)”；這項(xiàng)技術(shù)的研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用，為我國開發(fā)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)；其二是“水泥窯純低溫余熱發(fā)電工藝及裝備技術(shù)的研究開發(fā)”；其三是“純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備——螺桿式膨脹機(jī)研究開發(fā)”。根據(jù)帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，以日本KHI公司為寧國水泥廠4000t/d水泥窯提供的6480kW純低溫余熱電站的建設(shè)為契機(jī)，基本形成了我國水泥窯純低溫余熱發(fā)電工藝技術(shù)裝備體系。
第三階段為1997年至2005年。推廣、改進(jìn)“帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)”和“水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)”。截止2005年底，利用“帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)”，國內(nèi)有23個(gè)水泥廠36條1000～4000t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線上安裝了28臺(tái)帶補(bǔ)燃鍋爐的中溫余熱發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)為45.36MW。與此同時(shí)，分別于2001年、2003年利用我國自主研發(fā)的技術(shù)和國產(chǎn)設(shè)備，在2000t/d、1500t/d水泥窯上投運(yùn)了裝機(jī)容量分別為3MW、2.5MW的純低溫余熱電站。2001年至2005年，我國水泥行業(yè)利用國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)在12條新型干法窯上，配套建設(shè)了裝機(jī)容量分別為2.0MW、3.0MW、6.0MW、7.0 MW的純低溫余熱電站。
第四階段為2005年以后。由于水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備已經(jīng)成熟，進(jìn)入了蓬勃發(fā)展階段。大量的工程實(shí)踐機(jī)會(huì)，給技術(shù)不斷創(chuàng)新提供了最佳的機(jī)遇。隨著純低溫余熱電站投入運(yùn)行數(shù)量的增多，實(shí)踐應(yīng)用的同時(shí)也促進(jìn)了工藝技術(shù)裝備的提高，使我國水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備更加成熟可靠，給我國這項(xiàng)技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平提供了機(jī)遇。
二、我國水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備
1．余熱發(fā)電的基本原理
將工業(yè)生產(chǎn)中排出的大量廢氣通過余熱回收裝置——余熱鍋爐將廢熱進(jìn)行熱交換回收，產(chǎn)生過熱蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
在水泥熟料生產(chǎn)過程中，水泥窯的窯頭和窯尾產(chǎn)生大量廢氣(廢熱)，在廢氣排出的地方安裝余熱鍋爐，分別稱為AQC鍋爐(窯頭爐)和SP鍋爐(窯尾爐)。在余熱鍋爐內(nèi)，廢氣與水進(jìn)行熱交換，使水產(chǎn)生一定溫度和壓力的過熱蒸汽，過熱蒸汽進(jìn)入汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。
表1 干法中空窯高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)主要參數(shù)
|
主蒸汽溫度
(℃) |
蒸汽壓力
(MPa) |
余熱
鍋爐 |
裝機(jī)容量
(MW) |
噸熟料發(fā)電量
(kWh/t) |
|
400 |
2.45 |
臥式 |
3.0 |
90～110 |
|
450 |
3.82 |
臥式 |
4.5 |
130～150 |
|
450 |
3.82 |
立式 |
6.0 |
170～180 |
2．純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及主要參數(shù)
目前，我國水泥工業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的核心內(nèi)容是熱力循環(huán)系統(tǒng)，熱力循環(huán)方式主要有單壓系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)、雙壓系統(tǒng)三種基本模式，以及由此衍生的復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)成。理論和實(shí)踐表明，以上三種熱力系統(tǒng)的選擇，應(yīng)依據(jù)企業(yè)的具體情況來選擇合適的系統(tǒng)，采用哪種方式最合理，應(yīng)依據(jù)熱平衡計(jì)算、生產(chǎn)線規(guī)模、企業(yè)管理水平、投資高低等實(shí)際情況，進(jìn)行綜合比較后確定。
純低溫余熱發(fā)電主要設(shè)備及主要技術(shù)參數(shù)，以一般5000t/d水泥熟料生產(chǎn)線為例進(jìn)行說明。規(guī)模相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)線可利用窯頭、窯尾余熱資源，建設(shè)一套裝機(jī)容量為9MW的純低溫余熱電站。主要設(shè)備有凝汽式汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、SP余熱鍋爐和AQC余熱鍋爐，其主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見表2。
表2 純低溫余熱發(fā)電主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)
|
序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
數(shù)量 |
主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo) |
|
l |
凝
汽
式
汽
輪
機(jī) |
l |
額定功率： 9MW
額定主汽壓力：1.25MPa(a)
額定排汽壓力：0.008MPa(a)
額定主汽溫度：325℃
額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min
額定汽耗率： 5.2kg/kWh |
|
2 |
發(fā)
電
機(jī) |
1 |
額定功率： 9MW
額定轉(zhuǎn)速： 3000r/min
頻率： 50Hz
效率： 96.5% |
|
3 |
SP
余
熱
鍋
爐 |
1 |
入口廢氣量： 340000m3/h(標(biāo)況)
入口廢氣溫度：330℃～340℃
出口廢氣溫度：220℃
(生料粉磨用風(fēng)要求溫度)
漏風(fēng)率： 3%
額定主汽： 1.35MPa(a)
額定主汽溫度：310℃
主汽流量： 25t/h |
|
4 |
AQC
余
熱
鍋,
爐 |
1 |
入口廢氣量： 240000m3/h(標(biāo)況)
入口廢氣溫度：350℃～360℃
出口廢氣溫度：100℃
漏風(fēng)率： 2%
額定主汽： 1.35MPa(a)
額定主汽溫度：330℃
主汽流量： l8t/h |
主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
|
序號(hào) |
技術(shù)名稱 |
指標(biāo) |
備注 |
|
1 |
裝機(jī)容量 (MW) |
9 |
|
|
2 |
平均發(fā)電功率 (kW) |
8020～8710 |
|
|
3 |
噸熟料余熱發(fā)電量 (kWh/t) |
35～38 |
按照5500t/d計(jì)算 |
|
4 |
水泥熟料燒成熱耗 (kg/t-cl) |
106～110 |
|
|
5 |
年平均發(fā)電成本 (元/kWh) |
0.10～0.16 |
|
|
6 |
工程總投資 (萬元) |
6000～7000 |
|
|
7 |
投資回收期 (年) |
3～4 |
|
三、我國純低溫余熱發(fā)電機(jī)組建設(shè)及運(yùn)行
1．選擇余熱利用方式及原則
企業(yè)是否建設(shè)純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)熟料生產(chǎn)線的實(shí)際情況而定。生產(chǎn)線規(guī)模較小，當(dāng)?shù)仉妰r(jià)較低，如青海地區(qū)小規(guī)模生產(chǎn)線，建設(shè)余熱電站效益就不高；生產(chǎn)線利用污泥進(jìn)行配料，需要大量廢熱對(duì)污泥進(jìn)行烘干，經(jīng)濟(jì)效益很好；利用廢熱供暖、制冷，造福一方百姓，也是不錯(cuò)的選擇。不管廢氣如何利用，經(jīng)濟(jì)賬一定要算。哪種廢熱利用方式效益最好，就是企業(yè)的最終選擇。實(shí)踐證明，已建設(shè)純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益均很好。
水泥窯純低溫余熱發(fā)電的建設(shè)和設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。
——條件允許時(shí)，企業(yè)應(yīng)對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行系統(tǒng)熱工標(biāo)定，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及原因進(jìn)行系統(tǒng)分析：
——在滿足水泥生產(chǎn)工藝自身余熱的需要、不影響水泥窯的熱工操作、不增加水泥熟料燒成熱耗及電耗的前提下，最大限度獲取利用余熱資源；
——合理梯級(jí)利用不同品位余熱，充分發(fā)揮余熱的作功能力：
——根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況，通過性價(jià)比分析，確定熱力系統(tǒng)循環(huán)方式；
——在建設(shè)新生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中，不同步建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在窯頭和窯尾留有建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)的余地。
2．水泥余熱發(fā)電建設(shè)模式
水泥余熱發(fā)電建設(shè)模式有三種。第一種為傳統(tǒng)模式，由設(shè)計(jì)單位提供技術(shù)方案和電站設(shè)計(jì)，企業(yè)自己安排建設(shè)和管理。設(shè)計(jì)單位只承擔(dān)設(shè)計(jì)，工作量較大，利潤較薄，一些設(shè)計(jì)單位不愿意提供這種模式的服務(wù)。由于目前余熱發(fā)電建設(shè)是買方市場(chǎng)，這種服務(wù)模式的比例逐年下降。
第二種為EPC模式，即工程總承包模式。目前水泥余熱發(fā)電建設(shè)采用EPC(總承包)模式比較普遍，市場(chǎng)占有率大約60%左右。采用這種模式主要原因是水泥余熱發(fā)電市場(chǎng)比較火爆，技術(shù)供應(yīng)商希望以工程總承包方式承接任務(wù)；另一方面水泥生產(chǎn)企業(yè)對(duì)水泥余熱發(fā)電的設(shè)備采購、技術(shù)管理比較生疏，這方面正是技術(shù)供應(yīng)商的優(yōu)勢(shì)。一般采用EPC模式時(shí)將土建工程拿出去，由業(yè)主自行招標(biāo)。
第三種模式為BOT模式。是一種由出資方建設(shè)——運(yùn)營——轉(zhuǎn)交的模式，也是今后的發(fā)展方向。采用這種模式，水泥企業(yè)利用擁有廢氣資源優(yōu)勢(shì)，由電站的承建方全部投資進(jìn)行建設(shè)和管理。企業(yè)可以解決資金短缺造成的窘迫，近期可以獲得優(yōu)惠電價(jià)，最終可以獲得電站。投資方依靠資金、技術(shù)、配套、CDM、管理等方面的優(yōu)勢(shì)，可以有效規(guī)避投資風(fēng)險(xiǎn)和取得短期較好經(jīng)濟(jì)效益。這種模式目前應(yīng)用不夠普遍，大概占10%左右。這種模式雙方合作的條款是比較靈活的，關(guān)鍵是條款的內(nèi)容雙方均能接受。
后兩種模式總體經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)是雙贏的，可以說以優(yōu)勢(shì)克服弱勢(shì)，雙方盈利。
3．已投運(yùn)的純低溫余熱發(fā)電機(jī)組及生產(chǎn)線
1997～2005年近十年間，水泥行業(yè)建設(shè)投運(yùn)的純低溫余熱發(fā)電新型干法生產(chǎn)線僅為13條、機(jī)組14臺(tái)、裝機(jī)容量50MW；進(jìn)入“十一五”，水泥純低溫余熱發(fā)電的建設(shè)快速發(fā)展，每年呈幾何級(jí)數(shù)上升。2006年投運(yùn)了15條生產(chǎn)線、14臺(tái)機(jī)組、裝機(jī)容量65.5MW；2007年投產(chǎn)的余熱發(fā)電生產(chǎn)線86條、安裝發(fā)電機(jī)組59臺(tái)、裝機(jī)容量571MW：2008年投運(yùn)的余熱發(fā)電生產(chǎn)線149條、安裝發(fā)電機(jī)組106臺(tái)、裝機(jī)容量975.2MW；2009年預(yù)計(jì)投運(yùn)的余熱發(fā)電生產(chǎn)線232條、安裝發(fā)電機(jī)組181臺(tái)、裝機(jī)容量1677MW：預(yù)計(jì)2009年投運(yùn)的余熱電站裝機(jī)總?cè)萘繉⒊^歷年的總和(見表3)。
表3 截止2008年年底已投入運(yùn)行的純低溫余熱電站
|
年份 |
生產(chǎn)線(條) |
機(jī)組(臺(tái)) |
裝機(jī)(MW) |
熟料設(shè)計(jì)產(chǎn)能(萬噸/年) |
|
1997～2005 |
13 |
14 |
50 |
1119 |
|
2006 |
15 |
14 |
65.5 |
1460 |
|
2007 |
86 |
59 |
571 |
10109 |
|
2008 |
149 |
106 |
975.2 |
15899 |
|
小計(jì) |
263 |
193 |
1661.7 |
28587 |
|
2009預(yù)計(jì) |
232 |
181 |
1676.8 |
2767 |
表4 2009年擬投運(yùn)的國外水泥余熱發(fā)電工程
|
國 別 |
生產(chǎn)線
(條) |
機(jī)組
(臺(tái)) |
裝機(jī)
(MW) |
熟料產(chǎn)能
(年/萬噸) |
|
泰 國 |
9 |
6 |
102.2 |
1819 |
|
巴基斯坦 |
9 |
4 |
52.6 |
100l |
|
印 度 |
7 |
5 |
48 |
880 |
|
越 南 |
2 |
2 |
22.5 |
388 |
|
土耳其 |
2 |
l |
18 |
310 |
|
菲律賓 |
1 |
l |
4.5 |
78 |
|
合 計(jì) |
34 |
22 |
247.8 |
4476 |
表5 余熱發(fā)電生產(chǎn)線運(yùn)行指標(biāo)匯總
|
指標(biāo)
項(xiàng)目 |
熟料熱耗
(kg/t) |
噸熟料余熱發(fā)電量
(kWh/t) |
余熱發(fā)電供電成本
(元/kWh) |
外購電價(jià)
(元/kWh)
|
|
目前設(shè)計(jì) |
|
37-42 |
0.12～0.16 |
0.5～0.6 |
|
安徽運(yùn)行數(shù)據(jù) |
115.5 |
37.35 |
0.06～0.08 |
0.51～0．64 |
|
浙江運(yùn)行數(shù)據(jù) |
120.48 |
29.91 |
0.09～0.25 |
0.54～0.66 |
|
山東運(yùn)行數(shù)據(jù) |
112.92 |
28.57 |
0.167～0.228 |
0.57～0.67 |
4．承接的國外水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目
我國純低溫余熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)過十幾年的開發(fā)、研究和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，其技術(shù)裝備水平無論是熱力循環(huán)系統(tǒng)還是國產(chǎn)化設(shè)備都已成熟。由于投資成本低，綜合服務(wù)能力強(qiáng)，使中國水泥窯余熱發(fā)電綜合技術(shù)裝備水平處于國際先進(jìn)行列，在國際市場(chǎng)上有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，近幾年水泥余熱發(fā)電技術(shù)迅速普及到亞洲各國。
2008年，中材節(jié)能公司在泰國SCG的3條生產(chǎn)線上投運(yùn)了2臺(tái)發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)為27MW；海螺集團(tuán)亦在泰國暹羅SKK工廠6號(hào)生產(chǎn)線上投運(yùn)了裝機(jī)為9.1MW的發(fā)電機(jī)組，從此開創(chuàng)了我國余熱發(fā)電技術(shù)的國外市場(chǎng)。值得一提的是，拉法基、海德堡等知名水泥公司在國外建廠，均選擇我國公司承擔(dān)建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)。繼中材節(jié)能和海螺以后，大連易世達(dá)、中信重機(jī)、杭州中科節(jié)能、昆明陽光基業(yè)均承接了國外工程。國際水泥余熱發(fā)電市場(chǎng)潛力很大，發(fā)展速度很快，預(yù)計(jì)2009年投運(yùn)的國外余熱發(fā)電工程裝機(jī)達(dá)247.8MW，是2008年的8倍。目前中材節(jié)能在埃及、希臘、韓國、馬來西亞等國家均洽談了余熱發(fā)電工程。
5．余熱發(fā)電機(jī)組運(yùn)行情況
中材節(jié)能公司受國家發(fā)改委委托，對(duì)余熱發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，已投運(yùn)的余熱發(fā)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行效率和設(shè)計(jì)值尚存在一定距離。以海螺集團(tuán)為主的安徽企業(yè)余熱發(fā)電運(yùn)行管理水平較高，電站的運(yùn)轉(zhuǎn)率也較高，基本反映目前我國余熱發(fā)電現(xiàn)狀和技術(shù)水平；浙江省余熱發(fā)電機(jī)組相對(duì)投運(yùn)較早，設(shè)計(jì)及裝備水平和目前相比，存在一定差距，因此平均發(fā)電量水平較低。但大部分企業(yè)實(shí)際熟料產(chǎn)量均比設(shè)計(jì)產(chǎn)量高出10%以上，相對(duì)燒成熱耗也較高。
四、純低溫余熱發(fā)電效益測(cè)算
1．經(jīng)濟(jì)效益
采用國產(chǎn)技術(shù)與裝備純低溫余熱發(fā)電項(xiàng)目投資，每千瓦裝機(jī)約6500～7000元左右。純低溫余熱發(fā)電的供電成本通常在0.12～0.16元/kWh之間(其中折舊費(fèi)占37%-39%，維修費(fèi)占25%-28%，其他費(fèi)用占18%～22%)。外購電價(jià)與供電成本的差價(jià)就是效益。余熱發(fā)電的供電可滿足水泥生產(chǎn)用電的三分之一到四分之一，噸水泥成本可降低l2～15元。投資回收期在3～4年之間。
根據(jù)中國建材聯(lián)合會(huì)信息部統(tǒng)計(jì)，2008年建材企業(yè)電力購進(jìn)價(jià)格平均比2007年上漲4分錢，即電力購進(jìn)價(jià)格平均為0.63元/kWh。余熱發(fā)電的供電成本平均按0.14元計(jì)算，每度電的利潤為0.49元。
2008年余熱發(fā)電創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益可以按裝機(jī)容量和噸熟料余熱發(fā)電量?jī)煞N方法進(jìn)行計(jì)算。若2008年投運(yùn)的機(jī)組能力發(fā)揮率按30%計(jì)算，機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)率按7000小時(shí)計(jì)算，2008年余熱發(fā)電量為71億kWh，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為34.8億元；若噸熟料余熱發(fā)電量按36 kWh計(jì)算，2008年投運(yùn)的發(fā)電機(jī)組相對(duì)應(yīng)熟料生產(chǎn)能力的發(fā)揮率仍按30%計(jì)算，熟料生產(chǎn)能力為l7947萬噸，發(fā)電量為64.7億kWh，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為31.7億元。
按第一種方法計(jì)算，機(jī)組實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)率高于7000小時(shí)，一般發(fā)電機(jī)組和水泥窯運(yùn)轉(zhuǎn)率基本相當(dāng)，可達(dá)到7400小時(shí)左右；按第二種方法計(jì)算，熟料實(shí)際生產(chǎn)能力超過設(shè)計(jì)能力l0%左右，所取的熟料值偏低，但噸熟料實(shí)際發(fā)電量平均達(dá)不到36 kWh。綜合各種因素，2008年余熱發(fā)電創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為33億元不會(huì)太離譜。
截止2008年11月水泥全行業(yè)利潤總額為270億元，預(yù)計(jì)全年利潤總額285億元。余熱發(fā)電創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益占全行業(yè)利潤總額的11.6%。
2．CDM效益
利用清潔發(fā)展機(jī)制項(xiàng)目(CDM)企業(yè)可獲得額外的收入，例如一條5000t/d生產(chǎn)線配套建設(shè)9MW余熱發(fā)電機(jī)組，每年約減排2萬多噸的CO2，按目前國際平均價(jià)格l0歐元計(jì)，每年可給企業(yè)增收約150～200萬元人民幣。
截止2008年11月26日，國家發(fā)改委審批的CDM項(xiàng)目共1749個(gè)，其中水泥項(xiàng)目123個(gè)，共減排1771萬噸CO2。目前約有20個(gè)項(xiàng)目獲EB審批，減排29萬噸CO2。按交易價(jià)格10美元計(jì)算，每年給行業(yè)增收2200萬元人民幣左右，這個(gè)數(shù)目每年會(huì)成倍增長(zhǎng)。
3．環(huán)境效益
純低溫余熱發(fā)電的余熱鍋爐的降塵作用及窯頭冷卻機(jī)余熱鍋爐爐前配置的預(yù)除塵裝置，進(jìn)一步提高了收塵效果，具有一定的減排作用。經(jīng)計(jì)算5000t/d規(guī)模窯頭余熱鍋爐減排粉塵約為50.05t/a，窯尾余熱鍋爐減排粉塵為11.45t/a，合計(jì)每年減排粉塵為61.50t。也就是說9MW機(jī)組的兩臺(tái)鍋爐的降塵作用，使水泥窯年減排粉塵為61.50t。由此推算，2008年因余熱發(fā)電的投運(yùn)，使水泥窯廢氣粉塵排放量年減少了11357t。
水泥窯利用余熱發(fā)電滿足生產(chǎn)線部分供電需求，相當(dāng)于減少了燃煤發(fā)電量，等于減少了燃煤產(chǎn)生的SO2、CO2、NOx等有害氣體對(duì)大氣的污染。2008年水泥行業(yè)利用余熱發(fā)電量按71億kWh計(jì)，火力發(fā)電按360gce/kWh計(jì)，水泥行業(yè)余熱發(fā)電相當(dāng)減排CO2665萬噸；利用廢氣經(jīng)余熱鍋爐進(jìn)行熱交換后，排入大氣的溫度大幅度降低，從而減小了對(duì)周圍環(huán)境的熱污染。
五、余越發(fā)電市場(chǎng)潛力
據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，截止2008年底，已投產(chǎn)的新型干法熟料生產(chǎn)線為909條，熟料生產(chǎn)能力為74101萬噸。其中，2008年投產(chǎn)的生產(chǎn)線為107條，熟料生產(chǎn)能力為12843萬噸。截止2008年底，安裝余熱發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)線263條，另有3條生產(chǎn)線供熱和制冷，總計(jì)利用廢熱的生產(chǎn)線為266條。
“十一五”期間是新型干法熟料生產(chǎn)線發(fā)展最快時(shí)期，也是余熱發(fā)電發(fā)展最快時(shí)期。預(yù)計(jì)2009年投產(chǎn)的熟料生產(chǎn)線仍為100條左右，2010年有50條左右，屆時(shí)投產(chǎn)的新型干法熟料生產(chǎn)線預(yù)計(jì)為1050條左右，熟料生產(chǎn)能力為8.6億噸左右。這兩年投運(yùn)電站的生產(chǎn)線每年按250條計(jì)，屆時(shí)投運(yùn)電站的生產(chǎn)線預(yù)計(jì)為760余條，裝機(jī)容量達(dá)到5200MW。水泥余熱發(fā)電裝機(jī)相當(dāng)于1.9個(gè)葛洲壩電站的總裝機(jī)容量。
新型干法熟料生產(chǎn)線中約有200條左右不宜配套建設(shè)余熱電站，有100條熟料生產(chǎn)線建設(shè)余熱電站的任務(wù)將在“十二五”完成�！笆濉逼陂g，新型干法熟料生產(chǎn)線和余熱發(fā)電建設(shè)高峰已經(jīng)過去。但是，隨著余熱發(fā)電技術(shù)裝備的不斷創(chuàng)新，水平不斷提高，老機(jī)組的技術(shù)改造任務(wù)將不斷增多，余熱利用的方式和用途也不斷增多，屆時(shí)不宜建設(shè)余熱發(fā)電的生產(chǎn)線將會(huì)找到自己的用武之地，余熱利用仍然有一定潛在市場(chǎng)。
值得關(guān)注的是國際水泥余熱發(fā)電市場(chǎng)，除日本和我國臺(tái)灣以外，其他國家水泥余熱發(fā)電的普及率并不高，我國水泥余熱發(fā)電打入國際市場(chǎng)才剛剛起步，努力開拓國際市場(chǎng)，必然會(huì)帶來豐厚的收益，同時(shí)為保護(hù)地球做出貢獻(xiàn)。
近年來提供水泥余熱發(fā)電技術(shù)的設(shè)計(jì)公司，在廢熱利用上創(chuàng)新了技術(shù)，積累了經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)對(duì)象不應(yīng)只是水泥行業(yè)。中材節(jié)能在鋼鐵、化工、焦炭行業(yè)均承擔(dān)了余熱利用電站的建設(shè)；杭州中科節(jié)能利用玻璃窯爐余熱、垃圾廢氣進(jìn)行發(fā)電亦承擔(dān)了很多項(xiàng)目。行業(yè)外市場(chǎng)潛力很大，是值得大力開發(fā)的市場(chǎng)。
六、余熱發(fā)電建設(shè)存在問題及建議
1．行業(yè)自身問題
企業(yè)為追求發(fā)電效益，要求技術(shù)供應(yīng)方(設(shè)計(jì)單位)盡量提高發(fā)電量，并以噸熟料發(fā)電量指標(biāo)的高低確定合作方。設(shè)計(jì)單位為迎合企業(yè)的意愿，在廢氣取氣點(diǎn)上做文章，其途徑和手段是和三次風(fēng)爭(zhēng)風(fēng)或獲取其它水泥生產(chǎn)用的高溫氣體。這種做法雖然可以提高一些發(fā)電量，但是造成單位熟料熱耗隨之提高。
目前噸熟料發(fā)電量大多數(shù)在35～38kWh/t-cl之間，與理論計(jì)算值38～42kWh/t-cl還有較大的差距，應(yīng)進(jìn)一步研究提高純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)熱效率的途徑和措施，在不增加熟料單位熱耗的前提下，謀求從篦冷機(jī)、預(yù)熱器和窯頭胴體等處獲取少量高溫氣體來提高噸熟料余熱發(fā)電能力，進(jìn)一步提升余熱發(fā)電技術(shù)水平，提高余熱發(fā)電系統(tǒng)熱效率。
利用余熱的方式均集中在余熱發(fā)電上，欠缺對(duì)余熱利用的其他方式的研究，造成所有生產(chǎn)線的佘熱利用，不管規(guī)模大小，都擁擠在一條通道上。企業(yè)可以根據(jù)自身實(shí)際情況，擇優(yōu)選擇利用廢熱方式，供氣、供暖、制冷、烘干、出售等。
2．政策問題
2006年國家發(fā)改委發(fā)文要求，新建新型干法水泥生產(chǎn)線同時(shí)配套建設(shè)余熱發(fā)電。據(jù)此重慶市政府要求，新建新型干法水泥生產(chǎn)線，都要同時(shí)配套建設(shè)佘熱發(fā)電裝置，否則不予批準(zhǔn)。這種絕對(duì)的要求，其實(shí)欠科學(xué)和合理。余熱發(fā)電是利用窯頭和窯尾的廢熱，鍋爐和發(fā)電機(jī)組的選擇是根據(jù)廢氣量和溫度量身定制的。擴(kuò)建生產(chǎn)線時(shí)，可參照原生產(chǎn)線運(yùn)行情況和熱工標(biāo)定資料，完全新建只能參照同規(guī)模生產(chǎn)線進(jìn)行確定，由于設(shè)備選型、原燃料條件、管理水平的不同，可能造成不匹配，影響效率的發(fā)揮。何時(shí)建設(shè)余熱發(fā)電不應(yīng)一刀切，由企業(yè)視具體情況而定更科學(xué)。
水泥余熱發(fā)電是非常有效的節(jié)能減排途徑，因此國家給予節(jié)能財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)。但是2006年以后建設(shè)的生產(chǎn)線配套余熱發(fā)電，其節(jié)能不予獎(jiǎng)勵(lì)，在政策上有失公允。
有些省份相關(guān)政府主管部門，擔(dān)心企業(yè)變相用煤發(fā)電，規(guī)定按企業(yè)生產(chǎn)線規(guī)模批準(zhǔn)發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量，但是有些早期投產(chǎn)的生產(chǎn)線窯頭、窯尾廢氣溫度較高由于裝機(jī)容量不足，造成廢氣利用率不高。
水泥余熱發(fā)電是我國十大節(jié)能工程之一。水泥廠余熱發(fā)電原則是并網(wǎng)不上網(wǎng)，所發(fā)電量全部自用。目前水泥廠余熱發(fā)電并網(wǎng)仍然是老大難問題，有的企業(yè)甚至將并網(wǎng)問題反映到省長(zhǎng)，依然得不到解決。此問題基本上可以定性為普遍存在的問題。國家發(fā)改委應(yīng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)解決，制定余熱發(fā)電并網(wǎng)(審批、管理費(fèi)、優(yōu)惠政策等)管理辦法。
為規(guī)范水泥廠余熱發(fā)電的設(shè)計(jì)工作，《水泥工廠純低溫余熱發(fā)電設(shè)計(jì)規(guī)范》正在編制之中，針對(duì)業(yè)內(nèi)以噸熟料發(fā)電量評(píng)價(jià)發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)象，還應(yīng)抓緊編制余熱發(fā)電技術(shù)評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)。
來源：中國建材報(bào)
