新型干法水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)中由窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾預(yù)熱器排出的350℃左右廢氣，其熱能大約為水泥熟料燒成系統(tǒng)熱耗量的35%，低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，可將排放到大氣中占熟料燒成系統(tǒng)熱耗35%的廢氣余熱進(jìn)行回收，使水泥企業(yè)能源以上。項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

發(fā)電模擬圖

我國是世界水泥生產(chǎn)和消費(fèi)的大國，近年來新型干法水泥生產(chǎn)發(fā)展迅速，技術(shù)、設(shè)備、管理等方面日漸成熟。目前國內(nèi)已建成運(yùn)行了大量2000t/d以上熟料生產(chǎn)線，新型干法生產(chǎn)線與其他窯型相比在熱耗方面有顯著的降低，但新型干法水泥生產(chǎn)對電能的消耗和依賴依然強(qiáng)勁，因此，新型干法水泥總量的增長對水泥工業(yè)用電總量的增長起到了推動作用，一定程度上加劇了電能的供應(yīng)緊張局面。而目前國內(nèi)運(yùn)行的新型干法水泥熟料生產(chǎn)線采用余熱發(fā)電技術(shù)來節(jié)能降耗的企業(yè)極少，再者，國內(nèi)由于經(jīng)濟(jì)潛力增長加劇了電力短缺的矛盾，刺激了煤電項(xiàng)目的增長，一方面煤電的發(fā)展會加速煤炭這種有限資源的開采、消耗，另一方面煤電生產(chǎn)產(chǎn)生大量的CO2等溫室氣體，加劇了對大氣的環(huán)境污染。因此在水泥業(yè)發(fā)展余熱發(fā)電項(xiàng)目是行業(yè)及國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然。此外，為了提高企業(yè)的市場競爭力，擴(kuò)大產(chǎn)品的盈利空間，國內(nèi)的許多水泥生產(chǎn)企業(yè)在建設(shè)熟料生產(chǎn)線的同時(shí)，也紛紛規(guī)劃實(shí)施余熱發(fā)電項(xiàng)目。

隨著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、新型節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用，充分利用有限的資源和發(fā)展水泥窯余熱發(fā)電項(xiàng)目已經(jīng)成為水泥業(yè)發(fā)展的一種趨勢，也完全符合國家產(chǎn)業(yè)政策。

截至2009年，全國新型干法熟料生產(chǎn)線為934條,熟料產(chǎn)能7.6億噸, 預(yù)計(jì)到2010年全國新型干法熟料生產(chǎn)線為1080條左右，熟料生產(chǎn)能力為8.6億噸左右。雖然在水泥行業(yè)余熱發(fā)電推廣和普及迅速,除已建和在建外，到2010年全國還有50%的全國新型干法熟料生產(chǎn)線可以配置余熱發(fā)電裝置,如果以上新型干法熟料線全部配套余熱發(fā)電，每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)電270億度，相當(dāng)于節(jié)約煤炭消耗1000萬噸（標(biāo)煤），可減排CO2約24400萬噸。

根據(jù)國家現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)政策和“八部委”文件要求，截止2010 年國內(nèi)新型干法水泥生產(chǎn)線配套建設(shè)純低溫余熱電站的比例將達(dá)到40%，即到2010 年底以前還將有約400多座純低溫余熱電站建成并投入運(yùn)行。

《 中國余熱發(fā)電行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析前瞻》分析，隨著國家節(jié)能減排力度不斷加碼，水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目的魅力日益顯著。預(yù)計(jì)，到2015年，我國余熱余壓發(fā)電要實(shí)現(xiàn)新增裝機(jī)2000萬千瓦。按照每千瓦造價(jià)5000元計(jì)算，“十二五”期間水泥余熱余壓發(fā)電將形成1000億元投資規(guī)模。

水泥余熱發(fā)電總布置圖

興起

1998年3月，日本政府贈送的中國首套水泥純低溫余熱發(fā)電機(jī)組在海螺建成投運(yùn)，十年來，該項(xiàng)目取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，起到了很好的示范作用。海螺集團(tuán)公司集成創(chuàng)新，在原有的基礎(chǔ)上，針對水泥工藝特性改進(jìn)設(shè)計(jì)，自行研發(fā)DCS系統(tǒng)，個(gè)性化設(shè)計(jì)，國產(chǎn)化裝備。所開發(fā)的純低溫水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)余熱回收效率高、發(fā)電過程中無需補(bǔ)充燃料，不產(chǎn)生任何污染，已處于國際領(lǐng)先地位。該技術(shù)是符合國家產(chǎn)業(yè)政策的綠色發(fā)電技術(shù)，是一種環(huán)保的、節(jié)能減排的、符合可持續(xù)發(fā)展要求的循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益也非常顯著。

海螺集團(tuán)水泥純低溫余熱發(fā)電裝機(jī)容量居全球水泥企業(yè)之首。2005年，海螺開始大規(guī)模建設(shè)余熱發(fā)電項(xiàng)目，為了落實(shí)國家關(guān)于節(jié)能減排的號召和政策，承擔(dān)應(yīng)盡的社會責(zé)任，海螺引進(jìn)川崎的余熱發(fā)電技術(shù)，結(jié)合海螺的工程設(shè)計(jì)、設(shè)備成套能力、項(xiàng)目實(shí)施能力和調(diào)試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，和川崎成套設(shè)備工程株式會社合資成立了安徽海螺川崎工程有限公司和安徽海螺川崎節(jié)能設(shè)備制造有限公司，以便更好的在中國推廣純低溫余熱發(fā)電技術(shù)。

2006年8月，首條自主設(shè)計(jì)、自行成套的日產(chǎn)5000噸水泥熟料余熱發(fā)電項(xiàng)目在寧國水泥廠建成投運(yùn)；到09年上半年，海螺集團(tuán)內(nèi)已建成投運(yùn)28套余熱發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到465.5兆瓦，在建機(jī)余熱發(fā)電組15套，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到162兆瓦。總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到627兆瓦,上述機(jī)組全部投運(yùn)后年發(fā)電量47.69億度，按火力發(fā)電同口徑計(jì)算，年可以節(jié)約標(biāo)煤172萬噸，減少二氧化碳排放413萬噸。

到2009年5月，安徽海螺川崎工程有限公司還向其他國內(nèi)外20家水泥企業(yè)集團(tuán)進(jìn)行了推廣應(yīng)用，共97套機(jī)組，涉及156條水泥熟料生產(chǎn)線，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1334.6兆瓦，上述項(xiàng)目全部建成后預(yù)計(jì)年發(fā)電量101.48億度，將減排 880萬噸，節(jié)約標(biāo)煤365.5萬噸，環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

其中國內(nèi)除海螺外，海螺川崎工程公司還向其他14家水泥企業(yè)進(jìn)行了推廣，涉及71條水泥熟料生產(chǎn)線配套余熱發(fā)電項(xiàng)目，共49套機(jī)組,裝機(jī)規(guī)模達(dá)到618兆瓦。余熱發(fā)電市場已覆蓋到全國21個(gè)省、市。

其中在國外，承擔(dān)了泰國、巴基斯坦等國水泥企業(yè)共11條水泥熟料生產(chǎn)線配套的6套余熱發(fā)電總包工程項(xiàng)目，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到90兆瓦。

技術(shù)介紹

一、發(fā)電技術(shù)

是直接對水泥窯在熟料煅燒過程中窯頭窯尾排放的余熱廢氣進(jìn)行回收，通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽帶動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。一條日產(chǎn)5000噸水泥熟料生產(chǎn)線每天可利用余熱發(fā)電21-24萬度，可解決約60%的熟料生產(chǎn)自用電，產(chǎn)品綜合能耗可下降約18%，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約2.5萬噸，減排二氧化碳約6萬噸。水泥純低溫余熱發(fā)電技術(shù)是指在新型干法水泥熟料生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中，通過余熱回收裝置——余熱鍋爐將水泥窯窯頭、窯尾排出大量的低品位廢氣余熱進(jìn)行熱交換回收，產(chǎn)生過熱蒸汽推動汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)熱能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，從而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，所發(fā)電能供水泥生產(chǎn)過程中使用。

二、主要設(shè)備配置

1、窯頭采用余熱鍋爐（或熱交換器），簡稱為AQC爐，國內(nèi)都為立式；國外也是。

2、窯尾采用余熱鍋爐（或熱交換器），國內(nèi)大多采用的是立式，簡稱SP鍋爐，安徽海螺川崎工程有限公司采用的是臥式，簡稱PH鍋爐；國外為臥式。臥式鍋爐和立式鍋爐的性能比較見下表：

上表中的換熱端差是指鍋爐入口廢氣溫度與過熱器出口蒸汽溫度之間的差值，其值越小，表明鍋爐過熱器換熱充分，傳熱效率高，蒸汽熱焓高，熱能利用率高。PH鍋爐換熱端差約為10℃，而SP鍋爐的換熱端差接近30℃。

3、汽輪機(jī)，國內(nèi)采用補(bǔ)汽凝汽式汽輪機(jī)；國外為混壓式汽輪機(jī)。

4、發(fā)電機(jī)，國內(nèi)采用空冷式發(fā)電機(jī)；國外也是。

5、水處理設(shè)備。

6、循環(huán)冷卻設(shè)備。

7、DCS控制設(shè)備。

三、熱力系統(tǒng)

常用的有單壓不補(bǔ)汽、閃蒸（單壓補(bǔ)汽）、雙壓補(bǔ)汽余熱發(fā)電三種方式；

1、單壓不補(bǔ)汽系統(tǒng)指窯頭余熱鍋爐和窯尾余熱鍋爐產(chǎn)生相近參數(shù)的主蒸汽，混合后進(jìn)入汽輪機(jī)；窯頭余熱鍋爐生產(chǎn)的熱水供窯頭余熱鍋爐蒸汽段和窯尾余熱鍋爐。國內(nèi)的技術(shù)代表有中材節(jié)能—天津院和南京凱盛公司。

2、雙壓補(bǔ)汽系統(tǒng)指余熱鍋爐生產(chǎn)較高壓力和較低壓力的蒸汽，分別進(jìn)入汽輪機(jī)的高、低壓進(jìn)汽口。國內(nèi)的技術(shù)代表有洛陽中信和大連易事達(dá)。

3、閃蒸系統(tǒng)指鍋爐產(chǎn)生一定壓力的主蒸汽和熱水，主蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)高壓進(jìn)汽口，熱水經(jīng)過閃蒸，生產(chǎn)低壓的飽和蒸汽，補(bǔ)入補(bǔ)汽式汽輪機(jī)的低壓進(jìn)汽口。國內(nèi)的技術(shù)代表有安徽海螺川崎工程有限公司。