天瑞集團現在投產運行的有18條水泥熟料生產線，2條2500t/d線、15條5000t/d線、1條目前世界上最大的12000t/d線，全部上有余熱發電系統。發電水平多數能穩定在月平均40kWh/t熟料以上，少數能穩定在41kWh/t熟料以上，與兄弟企業相比，天瑞水泥還有一定的差距，尚需進一步努力。

水泥窯余熱發電的潛力以及與窯系統之間的關系、優化空間等，筆者在此根據這幾年天瑞水泥搞余熱發電的實踐談點個人看法，以供參考。

1 余熱發電與小火電

余熱發電不是小火電，是一項利國且利民、環保且創效、既節約資源又減少排放的技術，屬于廢棄物的綜合利用范疇，應該大力提倡，應該足額享受到國家的各項優惠政策。

水泥窯余熱發電單就發電系統來講，與小火電有很多可以通用的設備，裝備上還屬于小火電的范疇，事實上比現在要淘汰的小火電還要小。

目前，我國正處在大量淘汰小火電的時期，這些被淘汰的設備經過一些適應性改造后，完全能夠滿足水泥窯余熱發電的要求，既避免了小火電淘汰中的浪費，又能降低余熱發電的建設投資，國家應該給予鼓勵。

應該說，天瑞水泥在這方面帶了個好頭，目前有5條水泥窯余熱發電系統采用了小火電廠的淘汰設備，實踐證明是完全可行的。降低了余熱發電的投資成本，也就是降低了余熱發電的建設門檻，更有利于余熱發電的推廣應用。

2 還有大量的低品質余熱未得到利用

有專家提出給余熱發電設置上限，以防企業為多發電變相補燃。其理由是：目前的純低溫余熱發電已經達到40kWh/t熟料，余熱幾乎挖掘殆盡，不補燃不可能再有大的進步了，再多發就不是余熱利用了。

就水泥行業來講，不但現有的余熱發電技術，有大量的低于200℃的低品質余熱未能利用，而且諸如窯筒體散熱、空壓機散熱等，也是一塊不小的資源，除少數企業冬季采暖利用了一部分外，大部分企業都白白地浪費掉了。

我們來看看水泥熟料在生產過程中的熱效率是多少，它浪費了多少能源，如果把這些浪費的能源全部轉換成電，它又能夠發多少電?

水泥熟料是由鈣質原料、硅質原料、鋁質原料、鐵質原料的混合物，經高溫煅燒形成的以硅酸鹽礦物為主的多相組成燒結體。在高溫熱力學條件下，物料經過了擴散分解反應、固相反應、液相燒結等多個主控反應過程。由于所用的原料不同，所得熟料的礦物組成有別，其理論熱耗一般波動在1630～1800 kJ范圍內(約390～430kcal)，這與所采用的生產工藝沒有關系。而我們現在的生產工藝，熟料熱耗能達到710kcal熟料就已經是先進水平了。也就是說：現在熟料燒成的熱效率約為 54.93%～60.56%，單位熟料浪費的熱能約為320～280kcal熟料，這些熱能折算成標煤約為45710～40000 g標煤/t熟料，按國家規定的發電對標系數350g/kWh折算，可發電130～114kWh/t熟料。

所以說，在水泥工藝沒有把熱耗降低到710×4.2kJ/t熟料以下之前，我們可以挖掘的潛力應在114kWh/t熟料以上，而我們現在采用的純低溫余熱發電才僅僅挖掘了40kWh/t熟料左右。所以，不能說我們今天的余熱發電技術已經到頂了，純低溫余熱發電不應該滿足于現狀，更不應該排斥其他非純低溫技術的采用。我們的思路應該再開闊一些，不能把剩余的多于70kWh/t熟料的能量白白的浪費了。比如說：首先是純低溫余熱發電技術的突破，把可利用的溫度再降低一些;能不能搞一些低品質發電，用于對供電質量要求不高的裝置上，比如一般的通風、照明、制冷、空調等;能不能搞一點不純低溫，用少量的其他綜合利用資源搞一點補燃，比如有機垃圾、煤矸石等;或者不發電，直接用汽輪機拖動設備;或者用于烘干、預熱等其他工藝。

3 余熱發電對主工藝的影響

中材節能公司的董總提出：“余熱發電的核心價值，是余熱利用，不是發電，不因發電犧牲主工藝的能效”，“建設余熱發電項目的最終目的，是安全穩定高效運行實現節能降耗”。董總講得非常好。

我們不應該拿發電多少與主工藝能效相比較，而應該用“余熱利用”和“節能降耗”與主工藝能效比較，必要時適當影響點主工藝能效未必就不合適。如果多發電增加的能效大于影響主工藝減少的能效，總的能效是增加的，有利于“余熱利用”和“節能降耗”，又有什么不可以呢?

發電專業主要考慮的應該是如何多發電，不應該害怕對主工藝造成影響而束縛了手腳。至于是否對主工藝造成影響，發電專業可以向主工藝專業作出提醒，在征求主工藝專業意見后由主工藝專業定奪。因為隔行如隔山，是否對主工藝造成影響，只有主工藝專業才能說得清楚，即使有影響，主工藝專業還可能有其他的補救措施，這不是發電專業的優勢。

只有兩個專業加強溝通、優勢互補，才能最終找到最佳的能效平衡點。

4 余熱發電與熟料燒成煤耗

這是大家爭論已久的問題，因為兩者互相有一定的影響，特別在對一條線的運行考核上，是以多發電為主還是以降煤耗為主，筆者認為要根據具體情況具體分析，要互相兼顧，不應該因為重視這一方面而否定了另一方面。放之四海而皆準的真理，對局部的具體情況往往不是最佳的方案。

冀東(290.67元/噸，0%)(290.67元/噸，0%)水泥在考核上提出了“熟料標煤耗發電量”的概念，用于某條線的前后對比，考核其是否取得進步，是一個不錯的想法。但對于集團內不同生產線的對比，就顯出了他的局限性，由于其工藝、裝備、原燃材料不盡相同，決定了他們的煤耗不可能相同，當煤耗降不下來時更應該多發電，更有條件多發電，如果強制的控制發電量，只能是造成人為的浪費而已。

冀東水泥提出“熟料標煤耗發電量”的本意是：“防止為提高發電量多燒煤，在降低煤耗的基礎上多發電”。后半句是對的，但前半句值得商榷。為什么要“防止為提高發電量多燒煤”呢?國家規定的發電對標系數為350g/kWh，如果因為多燒了300g煤而多發了2kWh的電，又有什么不可以呢?事實上這種可能性是存在的。

在運行考核上，海螺(295.04元/噸，-0.14%)(295.04元/噸，-0.14%)水泥的提法更科學一些：對2005年以前建設的窯，考核指標為40kWh/t熟料;2005年以后建成的非第四代篦冷機窯，考核指標為37kWh/t熟料;2005年以后建成的第四代篦冷機窯，考核指標為34kWh/t熟料。根據技術裝備水平的先進程度，考慮他們具有的潛力大小，分別設置不同的考核指標，才具有可操作性，才不至于造成考核誤導。舉一個極端的例子，設計為四級預熱器的窯，可以發到44～46kWh/t熟料，而設計為五級預熱器的窯最多也就能發40～42kWh/t熟料，不能按同一個“熟料標煤耗發電量”來考核。

前面講過，目前即使配套了余熱發電的水泥窯，仍然有大量的低品質余熱未能被利用，所以中材的董總才搞什么“朗肯循環”。但在“朗肯循環”成熟以前怎么辦?我們能不能利用少量的高溫余熱(導致少量的煤耗增加)來帶動，或者說激發一部分低溫余熱的利用呢(產出大于投入)?這一點，琉璃河的余熱發電已經給出了一個肯定的答案，是可以有所作為的。

我們不應該把自己禁錮在“余熱發電” 這個小概念上，而必須把自己放在“余熱利用”這個大概念中。就現有的水泥窯和純低溫余熱發電技術水平，正常的余熱利用應該在40kWh/t熟料左右，再增加發電量就會導致煤耗的增加。參照國家規定的350g/kWh的發電對標系數，作為集團化的管理考核，為引導各公司尋求最佳的能效平衡點，應“以40kWh/t為基數，每多發一度電獎勵300g/t熟料的煤耗指標”，讓各公司根據自己的實際情況追求最佳能效。

進一步講，在余熱發電上，大家都比較避諱“補燃”這個概念，實際上，對于“補燃(或變相補燃)”，不應該全盤否定。如果“補燃”能增加綜合能效就可以適當補燃;再說，補燃不一定是燒煤，生活垃圾、木業垃圾、矸石煤泥、工業有機垃圾、農業秸稈稻殼、食品工業的排渣等，都可以作為補燃的材料，既避免了這些垃圾對環境的影響，又增加了單靠余熱發電沒有用完的低溫余熱的利用，不是很好嗎?國家在政策上應該鼓勵多種綜合利用技術和多種環保措施的組合使用。

5 熱力系統的優化

“余熱發電”與“火力發電”相比，相同點都是發電，但余熱發電沒有太多的新東西，而且裝備也要小得多，不會有太多的問題。

所不同的是，一個是“余熱”，一個是“火力”，主要區別在熱力系統的不同上。進一步講就是熱源的不同，“余熱”這個熱源與“火力”相比，品質要低得多，利用起來要復雜得多，這才是搞好余熱發電的關鍵所在。

目前的水泥窯純低溫余熱發電，熱力系統采用較多的是 “雙壓系統”和“窯尾蒸汽到窯頭進一步加熱”的設計，應該說比以前優化了許多，也取得了明顯的效果，但還有進一步優化的空間。主要是窯頭余熱的進一步細分，把短缺的優質余熱分離出來，用于鍋爐的關鍵部位，比如：

(1)在篦冷機篦上的二三段之間加隔墻，防止三段低溫廢氣串入對二段中溫廢氣的貧化;

(2)將余熱發電在篦冷機上的取風口一分為二，實現高溫廢氣與中溫廢氣的分開使用，進一步提高鍋爐的蒸發能力;

(3)在篦冷機的低溫區增加一個取風口，作為煤磨用風的主風源，原中溫區取風口僅作調節溫度使用，把原來用于煤磨烘干的中溫風讓給發電;

(4)利用窯頭排放的廢氣(還有100多℃)作為篦冷機一二段的冷卻風源，抬高余熱發電的取風溫度，也減少了廢氣排放;

(5)進一步增加篦冷機一二段的料層

(6)如有必要，可在三次風管內或窯頭罩內增設蒸發器，或直接取少量的三次風或二次風用于鍋爐的蒸發段，或采用有利于綜合利用的補燃措施。

6 結束語

水泥窯余熱發電技術是國家實行節能減排的一項重大技術，不僅給企業帶來極大的經濟效益，在環保方面也帶來極大的社會效益。但在余熱發電運行中，還有非常大潛力可挖。我們應該從各個方面入手，不斷優化系統，提高余熱發電潛力，做到把“余熱利用”和“節能降耗”放在首位，實現經濟效益與社會效益雙豐收。

【水泥人網】天瑞集團現在投產運行的有18條水泥熟料生產線，2條2500t/d線、15條5000t/d線、1條目前世界上最大的12000t/d線，全部上有余熱發電系統。發電水平多數能穩定在月平均40kWh/t熟料以上，少數能穩定在41kWh/t熟料以上，與兄弟企業相比，天瑞水泥還有一定的差距，尚需進一步努力。

水泥窯余熱發電的潛力以及與窯系統之間的關系、優化空間等，筆者在此根據這幾年天瑞水泥搞余熱發電的實踐談點個人看法，以供參考。

1 余熱發電與小火電

余熱發電不是小火電，是一項利國且利民、環保且創效、既節約資源又減少排放的技術，屬于廢棄物的綜合利用范疇，應該大力提倡，應該足額享受到國家的各項優惠政策。

水泥窯余熱發電單就發電系統來講，與小火電有很多可以通用的設備，裝備上還屬于小火電的范疇，事實上比現在要淘汰的小火電還要小。

目前，我國正處在大量淘汰小火電的時期，這些被淘汰的設備經過一些適應性改造后，完全能夠滿足水泥窯余熱發電的要求，既避免了小火電淘汰中的浪費，又能降低余熱發電的建設投資，國家應該給予鼓勵。

應該說，天瑞水泥在這方面帶了個好頭，目前有5條水泥窯余熱發電系統采用了小火電廠的淘汰設備，實踐證明是完全可行的。降低了余熱發電的投資成本，也就是降低了余熱發電的建設門檻，更有利于余熱發電的推廣應用。

2 還有大量的低品質余熱未得到利用

有專家提出給余熱發電設置上限，以防企業為多發電變相補燃。其理由是：目前的純低溫余熱發電已經達到40kWh/t熟料，余熱幾乎挖掘殆盡，不補燃不可能再有大的進步了，再多發就不是余熱利用了。

就水泥行業來講，不但現有的余熱發電技術，有大量的低于200℃的低品質余熱未能利用，而且諸如窯筒體散熱、空壓機散熱等，也是一塊不小的資源，除少數企業冬季采暖利用了一部分外，大部分企業都白白地浪費掉了。

我們來看看水泥熟料在生產過程中的熱效率是多少，它浪費了多少能源，如果把這些浪費的能源全部轉換成電，它又能夠發多少電?

水泥熟料是由鈣質原料、硅質原料、鋁質原料、鐵質原料的混合物，經高溫煅燒形成的以硅酸鹽礦物為主的多相組成燒結體。在高溫熱力學條件下，物料經過了擴散分解反應、固相反應、液相燒結等多個主控反應過程。由于所用的原料不同，所得熟料的礦物組成有別，其理論熱耗一般波動在1630～1800 kJ范圍內(約390～430kcal)，這與所采用的生產工藝沒有關系。而我們現在的生產工藝，熟料熱耗能達到710kcal熟料就已經是先進水平了。也就是說：現在熟料燒成的熱效率約為 54.93%～60.56%，單位熟料浪費的熱能約為320～280kcal熟料，這些熱能折算成標煤約為45710～40000 g標煤/t熟料，按國家規定的發電對標系數350g/kWh折算，可發電130～114kWh/t熟料。

所以說，在水泥工藝沒有把熱耗降低到710×4.2kJ/t熟料以下之前，我們可以挖掘的潛力應在114kWh/t熟料以上，而我們現在采用的純低溫余熱發電才僅僅挖掘了40kWh/t熟料左右。所以，不能說我們今天的余熱發電技術已經到頂了，純低溫余熱發電不應該滿足于現狀，更不應該排斥其他非純低溫技術的采用。我們的思路應該再開闊一些，不能把剩余的多于70kWh/t熟料的能量白白的浪費了。比如說：首先是純低溫余熱發電技術的突破，把可利用的溫度再降低一些;能不能搞一些低品質發電，用于對供電質量要求不高的裝置上，比如一般的通風、照明、制冷、空調等;能不能搞一點不純低溫，用少量的其他綜合利用資源搞一點補燃，比如有機垃圾、煤矸石等;或者不發電，直接用汽輪機拖動設備;或者用于烘干、預熱等其他工藝。

3 余熱發電對主工藝的影響

中材節能公司的董總提出：“余熱發電的核心價值，是余熱利用，不是發電，不因發電犧牲主工藝的能效”，“建設余熱發電項目的最終目的，是安全穩定高效運行實現節能降耗”。董總講得非常好。

我們不應該拿發電多少與主工藝能效相比較，而應該用“余熱利用”和“節能降耗”與主工藝能效比較，必要時適當影響點主工藝能效未必就不合適。如果多發電增加的能效大于影響主工藝減少的能效，總的能效是增加的，有利于“余熱利用”和“節能降耗”，又有什么不可以呢?

發電專業主要考慮的應該是如何多發電，不應該害怕對主工藝造成影響而束縛了手腳。至于是否對主工藝造成影響，發電專業可以向主工藝專業作出提醒，在征求主工藝專業意見后由主工藝專業定奪。因為隔行如隔山，是否對主工藝造成影響，只有主工藝專業才能說得清楚，即使有影響，主工藝專業還可能有其他的補救措施，這不是發電專業的優勢。

只有兩個專業加強溝通、優勢互補，才能最終找到最佳的能效平衡點。

4 余熱發電與熟料燒成煤耗

這是大家爭論已久的問題，因為兩者互相有一定的影響，特別在對一條線的運行考核上，是以多發電為主還是以降煤耗為主，筆者認為要根據具體情況具體分析，要互相兼顧，不應該因為重視這一方面而否定了另一方面。放之四海而皆準的真理，對局部的具體情況往往不是最佳的方案。

冀東(290.67元/噸，0%)(290.67元/噸，0%)水泥在考核上提出了“熟料標煤耗發電量”的概念，用于某條線的前后對比，考核其是否取得進步，是一個不錯的想法。但對于集團內不同生產線的對比，就顯出了他的局限性，由于其工藝、裝備、原燃材料不盡相同，決定了他們的煤耗不可能相同，當煤耗降不下來時更應該多發電，更有條件多發電，如果強制的控制發電量，只能是造成人為的浪費而已。

冀東水泥提出“熟料標煤耗發電量”的本意是：“防止為提高發電量多燒煤，在降低煤耗的基礎上多發電”。后半句是對的，但前半句值得商榷。為什么要“防止為提高發電量多燒煤”呢?國家規定的發電對標系數為350g/kWh，如果因為多燒了300g煤而多發了2kWh的電，又有什么不可以呢?事實上這種可能性是存在的。

在運行考核上，海螺(295.04元/噸，-0.14%)(295.04元/噸，-0.14%)水泥的提法更科學一些：對2005年以前建設的窯，考核指標為40kWh/t熟料;2005年以后建成的非第四代篦冷機窯，考核指標為37kWh/t熟料;2005年以后建成的第四代篦冷機窯，考核指標為34kWh/t熟料。根據技術裝備水平的先進程度，考慮他們具有的潛力大小，分別設置不同的考核指標，才具有可操作性，才不至于造成考核誤導。舉一個極端的例子，設計為四級預熱器的窯，可以發到44～46kWh/t熟料，而設計為五級預熱器的窯最多也就能發40～42kWh/t熟料，不能按同一個“熟料標煤耗發電量”來考核。

前面講過，目前即使配套了余熱發電的水泥窯，仍然有大量的低品質余熱未能被利用，所以中材的董總才搞什么“朗肯循環”。但在“朗肯循環”成熟以前怎么辦?我們能不能利用少量的高溫余熱(導致少量的煤耗增加)來帶動，或者說激發一部分低溫余熱的利用呢(產出大于投入)?這一點，琉璃河的余熱發電已經給出了一個肯定的答案，是可以有所作為的。

我們不應該把自己禁錮在“余熱發電” 這個小概念上，而必須把自己放在“余熱利用”這個大概念中。就現有的水泥窯和純低溫余熱發電技術水平，正常的余熱利用應該在40kWh/t熟料左右，再增加發電量就會導致煤耗的增加。參照國家規定的350g/kWh的發電對標系數，作為集團化的管理考核，為引導各公司尋求最佳的能效平衡點，應“以40kWh/t為基數，每多發一度電獎勵300g/t熟料的煤耗指標”，讓各公司根據自己的實際情況追求最佳能效。

進一步講，在余熱發電上，大家都比較避諱“補燃”這個概念，實際上，對于“補燃(或變相補燃)”，不應該全盤否定。如果“補燃”能增加綜合能效就可以適當補燃;再說，補燃不一定是燒煤，生活垃圾、木業垃圾、矸石煤泥、工業有機垃圾、農業秸稈稻殼、食品工業的排渣等，都可以作為補燃的材料，既避免了這些垃圾對環境的影響，又增加了單靠余熱發電沒有用完的低溫余熱的利用，不是很好嗎?國家在政策上應該鼓勵多種綜合利用技術和多種環保措施的組合使用。

5 熱力系統的優化

“余熱發電”與“火力發電”相比，相同點都是發電，但余熱發電沒有太多的新東西，而且裝備也要小得多，不會有太多的問題。

所不同的是，一個是“余熱”，一個是“火力”，主要區別在熱力系統的不同上。進一步講就是熱源的不同，“余熱”這個熱源與“火力”相比，品質要低得多，利用起來要復雜得多，這才是搞好余熱發電的關鍵所在。

目前的水泥窯純低溫余熱發電，熱力系統采用較多的是 “雙壓系統”和“窯尾蒸汽到窯頭進一步加熱”的設計，應該說比以前優化了許多，也取得了明顯的效果，但還有進一步優化的空間。主要是窯頭余熱的進一步細分，把短缺的優質余熱分離出來，用于鍋爐的關鍵部位，比如：

(1)在篦冷機篦上的二三段之間加隔墻，防止三段低溫廢氣串入對二段中溫廢氣的貧化;

(2)將余熱發電在篦冷機上的取風口一分為二，實現高溫廢氣與中溫廢氣的分開使用，進一步提高鍋爐的蒸發能力;

(3)在篦冷機的低溫區增加一個取風口，作為煤磨用風的主風源，原中溫區取風口僅作調節溫度使用，把原來用于煤磨烘干的中溫風讓給發電;

(4)利用窯頭排放的廢氣(還有100多℃)作為篦冷機一二段的冷卻風源，抬高余熱發電的取風溫度，也減少了廢氣排放;

(5)進一步增加篦冷機一二段的料層

(6)如有必要，可在三次風管內或窯頭罩內增設蒸發器，或直接取少量的三次風或二次風用于鍋爐的蒸發段，或采用有利于綜合利用的補燃措施。

6 結束語

水泥窯余熱發電技術是國家實行節能減排的一項重大技術，不僅給企業帶來極大的經濟效益，在環保方面也帶來極大的社會效益。但在余熱發電運行中，還有非常大潛力可挖。我們應該從各個方面入手，不斷優化系統，提高余熱發電潛力，做到把“余熱利用”和“節能降耗”放在首位，實現經濟效益與社會效益雙豐收。