浅谈中国水泥余热发电的现况及市场前景
摘要：随着十一五期间新型干法熟料生产线的迅速发展，我国水泥余热发电也达到前所未有的发展时期，水泥市场需求日益增加，相应地带动了水泥行业外的广大市场。本文主要分析了中国水泥余热发电的现状，并结合国外水泥余热发电的成功经验，说明我国水泥余热发电市场潜力大，值得大力开发。
关键词：水泥 余热发电 现状 市场前景
一、水泥余热发电的概述
水泥工业作为一种资源性产业，是最具节能减排潜力，最能消耗各类工业固体废弃物、最能体现发展循环经济的行业之一。水泥工业余热发电主要采用水泥窑发电的原理，就是利用生产水泥的过程中所产生的大量的余热，利用窑头窑尾排放的废气进行余热发电，这样可以提高水泥生产的综合利用率，节能减排的效果非常明显。
我国主要是利用新型干法水泥窑纯低温余热发电技术，这是一种将水泥窑中低温废气转化为电能的新型节能技术，可以有效降低能源消耗，减轻工业生产带来的环境污染。目前，我国新型干法生产线已达到1000条以上，如果这些生产线全部配套余热发电，那么我国将实现节电近270亿千瓦时，等同于节约1000万吨的煤炭消耗，减少二氧化碳的排放量约2300万吨。由此看来，水泥工业利用余热发电在节能减排方面起到了很大的作用，未来几年水泥业利用余热发电项目会取得更好的经济效益。我国工业和信息化部发布了《水泥工业节能减排的指导意见》，其中出台了“十二五”节能减排的目标。在我国有关政策的推动下，加快水泥产业战略重组，推进节能减排，改进落后生产技术，使工业生产向更为环保、健康的方向发展。
二、中国水泥余热发电的现状
1、国内外水泥余热发电市场
根据我国第二次经济普查以及全国建筑材料联合会的统计数据，2008年我国水泥熟料生产能力达到13亿吨，其中新型干法水泥生产能力为8.1吨，立窑等其他熟料水泥的生产能力为4.9吨；水泥水泥生产能力将达到21亿，仍有4吨的淘汰空间。到2009年底，我国有近1000多条新型干法水泥生产线，生产能力9亿吨。我国新型干法生产线发展最为迅速的时期是“十一五”期间，也是余热发电发展最快的时期。“十二五”期间，新型干法熟料生产高峰期已过，但是还有4亿吨要淘汰的生产能力，需要将近200多条生产线进行弥补。如果“十二五”期间，每年投运60条生产线，那么按照每年2%的速度增长，新增的生产能力将近1亿吨，前三年的生产余热电站可以保证。
关于水泥余热发电与窑系统投料同步启动的技术
一、 基本情况概述
水泥余热发电是利用蓖冷机和预热器C1出口的烟风，与余热锅炉换热，产生蒸汽，冲动汽轮发电机组发电，余热发电传统开机启动方式是等待窑系统投料产量达到额定产量，蓖冷机各段料层厚度达到要求，窑头AQC炉，ASH炉取风烟温达到设计要求后，主蒸汽温度达到额定后，才能冲转汽轮机，现以大连易事达设计系统作为代表，本文详细说明利用窑尾SP中压锅炉产生的过热蒸汽，冲转汽轮机 ，达到余热发电与窑系统投料同步启动的效果。
二、 工艺流程对比
1.传统冲转开机方式
大连易事达设计系统为双压补气系统，一窑五炉，AQC中压、低压锅炉，SP中压、低压锅炉，ASH过热器炉，AQC中压锅炉与SP中压锅炉产生的蒸汽在中压分汽缸混合后进入ASH过热器，ASH过热器出口的蒸汽进入汽轮机。主蒸汽额定参数是，370℃，2.29Mpa。传统的开机冲转模式是，主蒸汽温度尽可能达到额定温度370℃，用ASH出口蒸汽冲转汽轮机即是额定参数冲转开机。
2.SP中压锅炉蒸汽同步冲转开机方式
当窑系统更换窑砖，预热器旋风筒浇注料施工，冷态开窑投料时，升温过程，加产过程往往非常缓慢，如果余热发电按传统冲转开机方式，需要等待蓖冷机风温达到要求，这个过程需要较长时间，消耗软水，疏水噪音影响环境。用SP中压锅炉产生的过热蒸汽冲转汽轮机，并网带负荷，待窑系统投料达到额定，蓖冷机各取风温度达到要求后，再将SP中压锅炉并入中压分汽缸，投入ASH过热器。
用SP中压过热蒸汽冲转的特点：
(1)蒸汽升压升温过程中,利用低参数蒸汽进行暖管暖机,并随着蒸汽参数的升高逐步提高机组的转速,待发电机并网后逐步增加负荷。
(2)汽轮机暖管、暖机与锅炉升压、升温过程同时进行,与额定参数启动方式比较,可提前并网带负荷,但定速时缸温不高,需在低负荷下进行暖机。
三、 技改措施及新增设备
1. SP中压锅炉加装二排过热器管排，将SP中压蒸锅炉汽温度从240℃，提高到290～300℃。
水泥生产及余热发电工艺流程
1.原料准备：
水泥的主要原料包括石灰石、粘土、煤炭和铁矿石等。这些原料经过粉碎、混合和储存后，形成称为原料料堆的物料贮存库。
2.煤炭烧烤：
煤炭是水泥生产过程中的重要燃料，主要用于熟料（可烧成水泥的原料）的回转窑燃烧。在煤炭烧烤过程中，煤炭经过烘干、烧结和脱硫等处理，形成高温燃烧所需的热能。
3.煤炭燃烧：
煤炭在熟料窑中被点燃，在高温下进行燃烧，产生大量的能量。同时，煤炭的燃烧会产生废气，包括二氧化碳、氮氧化物和硫化物等。为了减少环境污染，需要对煤炭燃烧过程进行控制和治理。
4.熟料制备：
原料料堆中的原料通过称重、配比和研磨等工艺，进入窑炉进行熟化反应。在窑炉中，原料在高温条件下发生化学反应，最终形成水泥熟料。
5.熟料烧成：
熟料在回转窑中经过烘干、预热和煅烧等过程，使其在高温中充分烧结，形成成品水泥熟料。同时，熟料烧成过程中产生的热能被回收利用，用于生活热水供应和余热发电。
6.煤炬： 煤炬是指烧制过程中煤粉和熟料的混合物，其主要作用是提供燃料和热能。煤炭粉碎后与熟料混合，形成煤炬，通过窑炉进入烧结过程。
7.水泥磨磨煤：
熟料烧成后，形成的水泥熟料经过水泥磨磨煤工序，与适量石膏一起磨成水泥粉末。水泥磨磨煤是水泥生产过程中的最后一道工序，在这个过程中通过添加适量的石膏，调整水泥的硫铝酸盐含量，以控制水泥凝固时间。
8.余热发电：
水泥生产过程中熟料窑产生的高温热气和窑外的余热可以通过余热发电系统进行回收利用，产生电能，减少能源浪费。余热发电系统通常包括余热锅炉、蒸汽发生器和发电机组。余热锅炉将烟气中的热能转化为蒸汽，然后传递给蒸汽发生器，通过发电机组将蒸汽转化为电能。
以上就是水泥生产及余热发电的工艺流程。水泥生产产生的废气、废水和尾渣等需要经过处理和利用，以减少对环境的污染。余热发电系统的引入不仅可以提高能源利用率，还可以降低碳排放和降低生产成本，具有重要的经济和环境效益。
电价对水泥企业成本的影响
据悉，电力约占水泥生产成本的27％。广发证券行业研究员谢永元认为，按照平均每吨水泥耗费100度电计算，电价每上涨2.5分钱，每吨水泥生产成本将提高2.5元，上升幅度约1.2％。
电价上调直接增加了上市公司生产成本，影响其业绩。记者采访的海螺水泥称，因电价上调而增加的每吨生产成本为1元多，下半年预计生产量为5000多万吨，累计增加成本5000多万元。受此影响，如果下半年水泥销售价格保持不变，每股收益将大概减少0.03元。此外，根据广发证券的研究报告，冀东水泥下半年的预计生产量为1100万吨，耗电约11亿度，电价上涨将使公司生产成本上升约2750万元，不考虑水泥价格变化，每股收益将减少0.02元；华新水泥下半年的预计产量为1400万吨，耗电14亿度，电价上涨将使公司成本上升约3500万元，不考虑未来水泥价格变化，每股收益将减少0.09元。
谢永元认为，水泥企业关键在于成本的向下游传导。从目前看，由于行业集中度的提高、行业自律的加强，以及供求关系的改善，行业已具备一定的成本转嫁能力。数据表明，5月份，在煤炭价格飙升的推动下，水泥价格同比上涨约9％，为311.3元/吨。分析人士认为，随着此次电力价格的上调以及煤炭价格的继续上涨，水泥价格将进一步上升。
电价上调同时促使企业节能减排，并为行业发展创造出良好空间。记者了解到，目前多家水泥行业上市公司都开始积极进行节能技改，在生产线上全面推广安装纯低温余热发电技术。谢永元表示：“纯低温余热发电技术对成本节约的影响是很大的，大概生产一吨水泥能节省十四五块钱。”
