余熱發電技術在中國水泥行業節能減排中的貢獻

一、水泥生產和低溫余熱發電

1、水泥生產中的能源消耗和環境影響

水泥生產過程需要消耗大量的能源(煤或油)和天然礦物，而這些資源是不可再生的。如何降低水泥生產過程中原燃料的消耗是保證水泥工業可持續發展的最有效措施。水泥熟料煅燒過程需要較高的煅燒溫度，消耗大量的天然能源——煤炭，每生產一噸水泥熟料約消耗120kg標煤/噸熟料，以2008年新型干法水泥熟料76000萬噸計，年消耗約912o萬噸標煤；每生產一噸水泥熟料約消耗電力8okwh/t。在整個水泥生產成本中電費接近總成本的1/3。

除了能源消耗，在環境污染方面也帶來一定的影響。粉塵排放量占我國工業行業粉塵排放總量的30%，c02的排放量占我國c02排放總量的20%，s02排放占全國的2．6%。

2、用余熱發電技術降低生產成本和改善環境

水泥生產過程中由窯頭熟料冷卻機和窯尾預熱器排掉的350℃以下廢氣，其熱量約占水泥熟料燒成系統總熱耗量的3o%以上。而充分利用這部分低溫廢氣進行余熱發電改造，已經成為目前國內水泥工業節能降耗的有效途徑之一。低溫余熱發電是指在水泥回轉窯的燒成系統，利用窯尾低溫鍋爐和熟料冷卻機鍋爐收集低溫余熱廢氣，通過汽輪機和發電機組進行發電，其發電成本0．15元/kwh，僅是電網電價的2 5%。整個發電過程既不增加任何新的燃料消耗，還減少了廢氣排放，改善了環境，降低了生產成本。

在世界金融危機的背景下，余熱發電技術在水泥行業的推廣應用不僅降低了生產成本和改善了環境污染，也大大增強了水泥企業的市場競爭能力，為水泥工業在節能減排方面做出了重大貢獻，同時還帶動了一大批余熱發電裝備制造產業。

二、國內外水泥行業的余熱發電

1、國外純余熱發電應用情況

余熱發電技術在發達國家從六十年代末期即開始研制，到七十年代中期，無論是熱力系統還是裝備都已進入實用階段，此項技術的應用到八十年代初期達到了高潮，尤其是日本，技術較為成熟，不但在本國所有二十幾條預分解窯水泥生產線上全部應用，并且出口到臺灣、韓國等一些國家和地區。

2、中國水泥行業余熱發電技術和裝備情況

1995年日本新能源產業技術開發機構委托日本川崎重工業株式會社向中國全國水泥廠無償提供一套技術成熟的中低溫純余熱發電技術和設備，用于 4000t/d水泥熟料生產線，發電機裝機容量6480kw。1998年投入運行，噸水泥熟料發電量達到3 3kwh/t。2002年，nedo又向我國廣西魚峰集團柳州水泥廠提供了第二條示范項目，該項目利用3200t/d水泥窯余熱建設裝機容量為 5700kw的低溫電站，運行后平均發電功率為5910 kw，噸熟料發電量達到35.6kwh/t。

2005年之前，中國水泥工程技術人員和鍋爐行業一直進行低溫發電的工藝技術研發和提高裝備制造能力，余熱發電技術和裝備也在國內煤電能源價格急速攀升的背景下日趨完善，其市場也在新型干法水泥產能比重提高到35%情況下初步形成，大型水泥企業從增強市場競爭能力和節能減排的需要，主動積極應用余熱發電技術。2005年8月底，我國開始有六座全部國產化技術和裝備的水泥窯低溫余熱發電站投入運行。此后，技術迅速得到企業的大量應用，電站運行后，噸熟料發電量在28～38kwh，少部分達到38 kwh以上。

具有自主知識產權的中國余熱發電技術和裝備，無論在產品質量、技術經濟指標上都接近國際先進水平，部分已達到國際領先水平，不僅滿足了國內需要，成套技術和裝備還成功出口國外。2oo9年中國將幫助國外建設并投入運行30多條水泥生產線的余熱發電項目。

目前，國內約有15家專門從事水泥余熱發電技術工程設計和裝備加工的企業。

三、中國水泥行業余熱發電現況

1、水泥的產量、規模

截止2008年末，我國水泥總產量約14億噸。中國水泥的產量已連續多年占世界水泥總量的50%。這其中先進的新型干法水泥量約8．4億噸，占總量的60%，其余為落后生產工藝的產量。按照人均年水泥消費量和市場需求預測，中國水泥最高總量約15億噸。隨著行業結構調整和淘汰落后水泥產能政策的推進，新型干法水泥產量的比重將占到總量的90%以上。中國國家統計局最新數字顯示，2008年全國完成水泥投資達1051億元，增幅高達60．8%，其中，四川省以全年累計89．78億元的投資額度位列全國水泥投資排名之首，比上年同期增長l45%。

2、新型干法水泥生產線和規模分類

余熱發電技術只能在新型干法水泥生產線上使用，尤其是日產水泥熟料生產線規模越大，經濟效益和環境效益越可觀。

到2008年底，初步統計我國新型干法水泥熟料生產線情況：

日產2000噸以上594條生產線，加上日產2000噸以下337條生產線中的80%的日產1000噸以上的27o條，共864條新型干法水泥熟料生產線是可以進行余熱發電項目的，涉及的熟料產能達7．33億噸。

3、純低溫余熱發電技術的應用情況

截止2008年有263條新型干法熟料生產線裝有余熱利用電站，裝機總容量達到1662mw。從2006年開始，余熱發電技術在水泥企業的應用呈加速之勢，從國內設計、加工和施工的現有能力分析，今后每年最多完成投運生產線150～170條左右是有可能的。

截止2008年底已投入運行的純低溫余熱電站表

四、水泥行業低溫余熱發電的效益分析和前景預測

1、經濟效益估算

余熱發電項目投資為每千瓦裝機約7000元左右。低溫余熱發電的供電成本通常在0．12～0．16元/kwh，外購電價普遍在0．5～0．65元/kwh。余熱發電的供電可滿足水泥生產用電的1/3～1/4，噸水泥成本可降低12～15元。投資回收期在3～4年之間。

以單條5000 t/d水泥熟料生產線為例：

年設計水泥熟料產能150萬噸，以現有平均噸熟料發電34kwh計算，年發電5100多萬kwh。扣除系統自耗電7%，年可供電4700萬kwh，相當于節約標煤1．9萬噸(按供電煤耗404g標煤/kwh計算)，減少co2排放約4萬t，年減少 so2排放約40噸，年減少nox排放約140~e巨。按電網電價0．55元/kwh，余熱發電成本0．15元/kwh計，單條生產線年電價差：1880 萬元，以項目投資6500萬元計算，投資回收期約3．5年。

按噸水泥熟料平均發電34kwh計算，2008年底投運的263條生產線，在不考慮當年新投產生產線運轉率打折的情況下，28587萬噸水泥熟料當年余熱發電97億kwh，扣除系統自耗電7%，年可供電90．21億kwh，相當于節約標準煤365萬噸，減少co2排放約765萬噸，年減少so2排放約7623噸，年減少nox排放約26800噸，企業節約電費38．8億元。

2、社會效益預測

2008年，我國新型干法水泥熟料產量7．56億噸，有可能改造余熱發電項目的7．33億噸，如果有80%的新型干法水泥生產線進行低溫余熱發電改造，則年發電量約199億度，按照電站自用電率7%計算，其年供電量約為185億度，如按供電煤耗 404g標煤/kwh計算，相當于年節約747萬噸標煤，為水泥生產企業帶來約80億元經濟效益。可見，水泥行業在新型干法水泥熟料生產線上實施低溫余熱發電具有很好的環保、社會效益，對我國實現節約型社會具有重要的現實意義。

3、低溫余熱發電的cdm項目開發

水泥行業cdm項目的開發主要集中在余熱發電領域，截止2009年2月6日，中國水泥行業已有24個項目在聯合國清潔發展機制執行理事會(cdm eb)獲得注冊，而中國國家發展改革委批準的水泥行業cdm項目更是多達167個。其中有152個項目是余熱發電。

中國水泥行業cdm項目統計(截至2009年2月6日)

五、對水泥行業純低溫余熱發電支持的政策和建議

1、低溫余熱回收發電是國家節能環保產業支持項目、是符合國家關于節約資源、保護環境及可持續發展的方針政策的。國家并且規定，對于容量大于1000千瓦的余熱電站，應該無條件上網并給予優惠上網電價。國家發改委在2008年5月頒布的《國家重點節能技術推廣目錄(第一批)》文件中又一次明確提到《水泥窯低溫余熱發電技術》。如果能增加國家財政部門和環保部門的政策支持，將更有利于水泥企業投資余熱發電技術的積極性，與企業、行業和國家都有利。

2、財政部、國家發改委2007年8月10日財建[2007]371號出臺的《節能企業改造財政獎勵資金管理辦法》，根據《辦法》規定，節能量達到1萬噸標準煤以上的節能改造項目才可獲得中央財政的獎勵，每節約1噸標準煤將獲200～250元，獎勵。此項政策雖然鼓勵了企業投資改造老生產線，而對新線建設同時上余熱發電項目并沒有支持和獎勵，不能體現對余熱發電的整體技術支持。

3、中國水泥協會對行業的規劃、許多項目的實施長期有著跟蹤調查研究，定期公布每月的行業經濟運行報告，推廣各種水泥節能技術，與國際上同業有著廣泛的交流，僅推廣低溫余熱發電技術就召開過全國兩次現場經驗技術交流會。協會有能力為政府部門在支持余熱發電方面提供全方位的服務。建議政府部門有必要委托仂、會對已完成純低溫余熱發電改的總體情況進行一次全面評估，以便核實政府支持水泥行業純低溫余熱發電技術后的成果，為下一步的支持提供基礎數據。

4、就純低溫余熱發電項目的實施過程中，各地企業普遍反映在并網時都遇到一定的問題。誠然，這是行業之間利益的矛盾。為能更順利的支持水泥行業的純低溫余熱發電節能項目，國家發改委、財政部有必要會同電網部門聯合下文，進一步明確支持水泥行業的純低溫余熱發電技術推進。

5、對于司‘能進行余熱發電的新型干法水泥生產線，加上今后幾年新線的建設，水泥行業的余熱發電至少還要6年以上的持續投入。因此，對水泥行業純低溫余熱發電的政策支持應該繼續延續。

6、在5000t/d水泥生產線上采用粉磨節能技術改造，年節電也可達到2800kwh，相當年節約標準煤1．13萬噸，應該也享受國家節煤獎勵。

(作者為中國水泥協會秘書長)