1 前言 
　　
水泥生產(chǎn)工藝，簡單來說就是“兩磨一燒”，即把石灰石等原料組成的生料先進(jìn)行初步粉磨，然后在窯內(nèi)進(jìn)行煅燒，燒成的熟料再添加復(fù)合材料進(jìn)行粉磨，形成了水泥。因此水泥工業(yè)是一個(gè)高能耗和高電耗的產(chǎn)業(yè)。我國的水泥工業(yè)基本上是從50年代初期開始起步的，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的蓬勃發(fā)展以及國家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)投入不斷加大，我國水泥工業(yè)的建設(shè)規(guī)模和技術(shù)水平有了長足的進(jìn)步，水泥的生產(chǎn)形式由立窯轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)窯，建設(shè)規(guī)模由100t/d、300t/d發(fā)展到5000t/d、8000t/d及10000t/d，水泥燃料熱耗也由原來的4600～6700kJ/kg降低到3000～3600kJ/kg。但即使如此，我國目前最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)工藝仍然有大量的350℃以下的低溫余熱不能被充分利用，其浪費(fèi)的熱量約占總輸入熱量的1/3左右。隨著水泥生產(chǎn)規(guī)模的加大，其造成的熱量浪費(fèi)更加驚人。并且最先進(jìn)的水泥生產(chǎn)工藝其生產(chǎn)電耗仍居高不下，大約為105～110kWh/t水泥熟料，水泥生產(chǎn)成本僅電費(fèi)一項(xiàng)就達(dá)40～50元/t，約占總成本的1/3。因此，回收水泥生產(chǎn)工藝過程中的余熱，用來發(fā)電并且回用于水泥生產(chǎn)本身，具有很現(xiàn)實(shí)的節(jié)能意義。 

2 目前水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀 
　　
2.1 水泥窯可利用的余熱參數(shù) 
　　
水泥生產(chǎn)工藝本身也在不斷進(jìn)行節(jié)能降耗的工作，比如在生料進(jìn)回轉(zhuǎn)窯之前加裝預(yù)熱器，利用水泥煅燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)行生料的預(yù)加熱或預(yù)分解，從而降低排煙溫度降低熱損失。目前預(yù)熱器普遍由過去的4級(jí)加到了5級(jí)，因此廢氣溫度比過去有所降低。在這種情況下，從水泥窯窯尾預(yù)熱器出口排出的煙氣參數(shù)為： 
　　風(fēng)量：1.4～1.6m3(標(biāo))/kg水泥熟料 
　　溫度：330℃ 
　　含塵：65g/m3(標(biāo)) 
　　從窯頭冷卻機(jī)排出的廢氣參數(shù)為： 
　　窯頭：1.1～1.3m3(標(biāo))/kg水泥熟料 
　　溫度：220℃ 
　　含塵：10g/ m3(標(biāo)) 
　　不同產(chǎn)量的水泥窯具有不同的余熱保有量。 
　　
2.2 帶補(bǔ)燃的資源綜合利用發(fā)電系統(tǒng) 
　　
資源的綜合利用，是我國的一項(xiàng)長期的重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，也是我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中一項(xiàng)長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針，對(duì)于節(jié)約資源、改善環(huán)境狀況、提高經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。 
　　
水泥生產(chǎn)過程中，有大量的余熱產(chǎn)生，并且高電耗，另外還需購買大量的灰渣作為復(fù)合材。而國家目前鼓勵(lì)煤矸石的綜合利用，并且非常重視環(huán)境保護(hù)。在這些前提下，建設(shè)充分利用水泥窯余熱，再加上適當(dāng)?shù)难a(bǔ)燃，燃用熱值小于12550kJ/kg煤矸石的資源綜合利用電站，具有重要的資源綜合利用意義：這樣的電站建成后，水泥窯的余熱可全部回收，補(bǔ)燃鍋爐可處理掉當(dāng)?shù)氐拇罅康拿喉肥?，補(bǔ)燃鍋爐產(chǎn)生的灰、渣可全部回用于水泥生產(chǎn)，做到零排放，電站發(fā)出的電可直接供給工廠使用，降低了輸配電的線損。在大幅度降低水泥生產(chǎn)成本的同時(shí)也為國家節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境，經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益均很顯著，為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略作出了努力。 
　　
為貫徹《國務(wù)院批轉(zhuǎn)國家經(jīng)貿(mào)委等部門關(guān)于進(jìn)一步開展資源綜合利用意見的通知》（國發(fā)[1996] 36號(hào)）等文件的精神，國家經(jīng)貿(mào)委于二○○○年七月下發(fā)了“關(guān)于印發(fā)《資源綜合利用電廠（機(jī)組）認(rèn)定管理辦法》的通知”，該辦法適用于全國所有的資源綜合利用電廠（機(jī)組）。該管理辦法中明確指出：資源綜合利用電廠（機(jī)組）是指利用余熱、余壓、城市垃圾、煤矸石（石煤、油母頁巖）、煤泥……等低熱值燃料生產(chǎn)電力、熱力的企業(yè)單位。該管理辦法進(jìn)一步明確指出：申報(bào)資源綜合利用電廠，必須具備①機(jī)組單機(jī)容量在500kW及以上，機(jī)組設(shè)備沒有超期服役或淘汰，②發(fā)供電質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，燃料屬于就近利用，③對(duì)廢棄物采取綜合利用措施，污染物實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放……。對(duì)于以煤矸石、煤泥作為燃料的資源綜合利用電廠，必須燃用煤矸石為主，且入爐燃料的低位發(fā)熱量不大于12550千焦/千克，必須使用循環(huán)流化床鍋爐，當(dāng)燃料應(yīng)用基含硫量超過1％時(shí)，應(yīng)采取脫硫措施；對(duì)于以工業(yè)余熱、余壓為工質(zhì)的資源綜合利用電廠，應(yīng)依據(jù)產(chǎn)生余熱、余壓的品質(zhì)和余熱量或生產(chǎn)工藝耗汽量和可利用的工質(zhì)參數(shù)確定工業(yè)余熱、余壓電廠的裝機(jī)容量，并且特別是指回收利用工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的可利用的熱能及壓差進(jìn)行發(fā)電的企業(yè)。 
　　
建設(shè)此類電站，需在窯頭預(yù)熱器塔架旁以及窯頭冷卻機(jī)旁加設(shè)余熱鍋爐，余熱鍋爐與水泥窯的相對(duì)位置關(guān)系見圖1，電站的原則性熱力配置見圖2。 


這類電站的建設(shè)投產(chǎn)，的確給水泥廠帶來了諸多好處。但是在運(yùn)行中，也出現(xiàn)了一些問題，如： 
　　
在運(yùn)行中，缺少必要的監(jiān)督，設(shè)計(jì)煤種為煤矸石，但是在實(shí)際運(yùn)行中，煤種的變化范圍很大，劣質(zhì)煤、好煤都可能使用。 
　　
余熱回收系統(tǒng)，因其操作要配合水泥生產(chǎn)進(jìn)行，操作上比一般電廠復(fù)雜。并且水泥廠在余熱回收方面沒能建立適當(dāng)?shù)墓膭?lì)措施，因此帶來余熱投入率低于設(shè)計(jì)值。 
　　
這類電站的建立實(shí)際上在降低了水泥廠生產(chǎn)成本的同時(shí)，也減少了電力系統(tǒng)的收入，因此在目前的體制下，此類電站在一定程度上受到了有關(guān)部門的抵制。