余热发电技术在中国水泥行业节能减排中的贡献
一、水泥生产和低温余热发电
1、水泥生产中的能源消耗和环境影响
水泥生产过程需要消耗大量的能源(煤或油)和天然矿物，而这些资源是不可再生的。如何降低水泥生产过程中原燃料的消耗是保证水泥工业可持续发展的最有效措施。水泥熟料煅烧过程需要较高的煅烧温度，消耗大量的天然能源——煤炭，每生产一吨水泥熟料约消耗120kg标煤/吨熟料，以2008年新型干法水泥熟料76000万吨计，年消耗约912O万吨标煤；每生产一吨水泥熟料约消耗电力8OkWh/t。在整个水泥生产成本中电费接近总成本的1/3。
除了能源消耗，在环境污染方面也带来一定的影响。粉尘排放量占我国工业行业粉尘排放总量的30%，C02的排放量占我国C02排放总量的20%，S02排放占全国的2．6%。
2、用余热发电技术降低生产成本和改善环境
水泥生产过程中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排掉的350℃以下废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的3O%以上。而充分利用这部分低温废气进行余热发电改造，已经成为目前国内水泥工业节能降耗的有效途径之一。低温余热发电是指在水泥回转窑的烧成系统，利用窑尾低温锅炉和熟料冷却机锅炉收集低温余热废气，通过汽轮机和发电机组进行发电，其发电成本0．15元/kWh，仅是电网电价的2 5%。整个发电过程既不增加任何新的燃料消耗，还减少了废气排放，改善了环境，降低了生产成本。
在世界金融危机的背景下，余热发电技术在水泥行业的推广应用不仅降低了生产成本和改善了环境污染，也大大增强了水泥企业的市场竞争能力，为水泥工业在节能减排方面做出了重大贡献，同时还带动了一大批余热发电装备制造产业。
二、国内外水泥行业的余热发电
1、国外纯余热发电应用情况
余热发电技术在发达国家从六十年代末期即开始研制，到七十年代中期，无论是热力系统还是装备都已进入实用阶段，此项技术的应用到八十年代初期达到了高潮，尤其是日本，技术较为成熟，不但在本国所有二十几条预分解窑水泥生产线上全部应用，并且出口到台湾、韩国等一些国家和地区。
2、中国水泥行业余热发电技术和装备情况
1995年日本新能源产业技术开发机构委托日本川崎重工业株式会社向中国全国水泥厂无偿提供一套技术成熟的中低温纯余热发电技术和设备，用于 4000t/d水泥熟料生产线，发电机装机容量6480kW。1998年投入运行，吨水泥熟料发电量达到3 3kWh/t。2002年，NEDO又向我国广西鱼峰集团柳州水泥厂提供了第二条示范项目，该项目利用3200t/d水泥窑余热建设装机容量为 5700kW的低温电站，运行后平均发电功率为5910 kW，吨熟料发电量达到35.6kWh/t。
2005年之前，中国水泥工程技术人员和锅炉行业一直进行低温发电的工艺技术研发和提高装备制造能力，余热发电技术和装备也在国内煤电能源价格急速攀升的背景下日趋完善，其市场也在新型干法水泥产能比重提高到35%情况下初步形成，大型水泥企业从增强市场竞争能力和节能减排的需要，主动积极应用余热发电技术。2005年8月底，我国开始有六座全部国产化技术和装备的水泥窑低温余热发电站投入运行。此后，技术迅速得到企业的大量应用，电站运行后，吨熟料发电量在28～38kWh，少部分达到38 kWh以上。
具有自主知识产权的中国余热发电技术和装备，无论在产品质量、技术经济指标上都接近国际先进水平，部分已达到国际领先水平，不仅满足了国内需要，成套技术和装备还成功出口国外。2OO9年中国将帮助国外建设并投入运行30多条水泥生产线的余热发电项目。
目前，国内约有15家专门从事水泥余热发电技术工程设计和装备加工的企业。
三、中国水泥行业余热发电现况
1、水泥的产量、规模
截止2008年末，我国水泥总产量约14亿吨。中国水泥的产量已连续多年占世界水泥总量的50%。这其中先进的新型干法水泥量约8．4亿吨，占总量的60%，其余为落后生产工艺的产量。按照人均年水泥消费量和市场需求预测，中国水泥最高总量约15亿吨。随着行业结构调整和淘汰落后水泥产能政策的推进，新型干法水泥产量的比重将占到总量的90%以上。中国国家统计局最新数字显示，2008年全国完成水泥投资达1051亿元，增幅高达60．8%，其中，四川省以全年累计89．78亿元的投资额度位列全国水泥投资排名之首，比上年同期增长l45%。
2、新型干法水泥生产线和规模分类
余热发电技术只能在新型干法水泥生产线上使用，尤其是日产水泥熟料生产线规模越大，经济效益和环境效益越可观。
到2008年底，初步统计我国新型干法水泥熟料生产线情况：
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日产2000吨以上594条生产线，加上日产2000吨以下337条生产线中的80%的日产1000吨以上的27O条，共864条新型干法水泥熟料生产线是可以进行余热发电项目的，涉及的熟料产能达7．33亿吨。
3、纯低温余热发电技术的应用情况
截止2008年有263条新型干法熟料生产线装有余热利用电站，装机总容量达到1662MW。从2006年开始，余热发电技术在水泥企业的应用呈加速之势，从国内设计、加工和施工的现有能力分析，今后每年最多完成投运生产线150～170条左右是有可能的。
截止2008年底已投入运行的纯低温余热电站表
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四、水泥行业低温余热发电的效益分析和前景预测
1、经济效益估算
余热发电项目投资为每千瓦装机约7000元左右。低温余热发电的供电成本通常在0．12～0．16元/kWh，外购电价普遍在0．5～0．65元/kWh。余热发电的供电可满足水泥生产用电的1/3～1/4，吨水泥成本可降低12～15元。投资回收期在3～4年之间。
以单条5000 t/d水泥熟料生产线为例：
年设计水泥熟料产能150万吨，以现有平均吨熟料发电34kWh计算，年发电5100多万kWh。扣除系统自耗电7%，年可供电4700万kWh，相当于节约标煤1．9万吨(按供电煤耗404g标煤/kWh计算)，减少CO2排放约4万t，年减少 SO2排放约40吨，年减少NOx排放约140~E巨。按电网电价0．55元/kWh，余热发电成本0．15元/kWh计，单条生产线年电价差：1880 万元，以项目投资6500万元计算，投资回收期约3．5年。
按吨水泥熟料平均发电34kWh计算，2008年底投运的263条生产线，在不考虑当年新投产生产线运转率打折的情况下，28587万吨水泥熟料当年余热发电97亿kWh，扣除系统自耗电7%，年可供电90．21亿kWh，相当于节约标准煤365万吨，减少CO2排放约765万吨，年减少SO2排放约7623吨，年减少NOx排放约26800吨，企业节约电费38．8亿元。
2、社会效益预测
2008年，我国新型干法水泥熟料产量7．56亿吨，有可能改造余热发电项目的7．33亿吨，如果有80%的新型干法水泥生产线进行低温余热发电改造，则年发电量约199亿度，按照电站自用电率7%计算，其年供电量约为185亿度，如按供电煤耗 404g标煤/kWh计算，相当于年节约747万吨标煤，为水泥生产企业带来约80亿元经济效益。可见，水泥行业在新型干法水泥熟料生产线上实施低温余热发电具有很好的环保、社会效益，对我国实现节约型社会具有重要的现实意义。
3、低温余热发电的CDM项目开发
水泥行业CDM项目的开发主要集中在余热发电领域，截止2009年2月6日，中国水泥行业已有24个项目在联合国清洁发展机制执行理事会(CDM EB)获得注册，而中国国家发展改革委批准的水泥行业CDM项目更是多达167个。其中有152个项目是余热发电。
中国水泥行业CDM项目统计(截至2009年2月6日)
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五、对水泥行业纯低温余热发电支持的政策和建议
1、低温余热回收发电是国家节能环保产业支持项目、是符合国家关于节约资源、保护环境及可持续发展的方针政策的。国家并且规定，对于容量大于1000千瓦的余热电站，应该无条件上网并给予优惠上网电价。国家发改委在2008年5月颁布的《国家重点节能技术推广目录(第一批)》文件中又一次明确提到《水泥窑低温余热发电技术》。如果能增加国家财政部门和环保部门的政策支持，将更有利于水泥企业投资余热发电技术的积极性，与企业、行业和国家都有利。
2、财政部、国家发改委2007年8月10日财建[2007]371号出台的《节能企业改造财政奖励资金管理办法》，根据《办法》规定，节能量达到1万吨标准煤以上的节能改造项目才可获得中央财政的奖励，每节约1吨标准煤将获200～250元，奖励。此项政策虽然鼓励了企业投资改造老生产线，而对新线建设同时上余热发电项目并没有支持和奖励，不能体现对余热发电的整体技术支持。
3、中国水泥协会对行业的规划、许多项目的实施长期有着跟踪调查研究，定期公布每月的行业经济运行报告，推广各种水泥节能技术，与国际上同业有着广泛的交流，仅推广低温余热发电技术就召开过全国两次现场经验技术交流会。协会有能力为政府部门在支持余热发电方面提供全方位的服务。建议政府部门有必要委托仂、会对已完成纯低温余热发电改的总体情况进行一次全面评估，以便核实政府支持水泥行业纯低温余热发电技术后的成果，为下一步的支持提供基础数据。
4、就纯低温余热发电项目的实施过程中，各地企业普遍反映在并网时都遇到一定的问题。诚然，这是行业之间利益的矛盾。为能更顺利的支持水泥行业的纯低温余热发电节能项目，国家发改委、财政部有必要会同电网部门联合下文，进一步明确支持水泥行业的纯低温余热发电技术推进。
5、对于司‘能进行余热发电的新型干法水泥生产线，加上今后几年新线的建设，水泥行业的余热发电至少还要6年以上的持续投入。因此，对水泥行业纯低温余热发电的政策支持应该继续延续。
6、在5000t/d水泥生产线上采用粉磨节能技术改造，年节电也可达到2800kWh，相当年节约标准煤1．13万吨，应该也享受国家节煤奖励。
(作者为中国水泥协会秘书长)
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