正本清源，堅(jiān)持余熱發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的正確發(fā)展方向

蔣明麟

(全國政協(xié)常委、民族宗教事務(wù)委員會(huì)副主任、國務(wù)院參事)

正本清源，堅(jiān)持余熱發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的正確發(fā)展方向

Radical Reformingly,insisting on Cogeneration Technology and the Right Direction of Cement Industry

蔣明麟

(全國政協(xié)常委、民族宗教事務(wù)委員會(huì)副主任、國務(wù)院參事)

2006年，隨著國家發(fā)改委提出“新建新型干法水泥生產(chǎn)線同時(shí)配套建設(shè)余熱發(fā)電”的明確要求，“十一五”期間，水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，進(jìn)步明顯。截至2010年，預(yù)計(jì)約有近700條生產(chǎn)線上配備了余熱發(fā)電項(xiàng)目，超過新型干法水泥生產(chǎn)線總量的50%。水泥余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和推廣已經(jīng)成為水泥行業(yè)落實(shí)國家節(jié)能減排政策的重要著力點(diǎn)。

2010年，在工業(yè)和信息化部發(fā)布的關(guān)于《新型干法水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)推廣實(shí)施方案》中，進(jìn)一步提出了在2010年至2013年的四年時(shí)間里，“在現(xiàn)有全國日產(chǎn)量2000t以上的新型干法水泥生產(chǎn)線中推廣實(shí)施水泥窯純低溫余熱發(fā)電改造項(xiàng)目，年發(fā)電量達(dá)120億kWh，形成427萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的節(jié)能能力，使日產(chǎn)量2000t以上的新型干法水泥生產(chǎn)線余熱發(fā)電配套率達(dá)到95%以上”的建設(shè)目標(biāo)。

回顧新中國成立以后水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的研究開發(fā)及推廣應(yīng)用歷程，大致可分為以下四個(gè)階段：

第一階段大致為建國初期至八十年代中后期，這30多年主要工作是開展了中空窯高溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的開發(fā)、推廣、應(yīng)用工作。參照上個(gè)世紀(jì)30年代日本引進(jìn)德國技術(shù)在我國東北、華北地區(qū)建設(shè)的中空窯高溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備，對(duì)老廠進(jìn)行改造，同時(shí)在老廠擴(kuò)建和部分新廠建設(shè)中得到應(yīng)用，累計(jì)投運(yùn)了約290條中空窯余熱發(fā)電系統(tǒng)，形成了不同主蒸汽參數(shù)、余熱鍋爐形式、裝機(jī)容量的高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，為我國開展水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

第二階段為1990年至1996年。“八五”期間，國家安排了水泥行業(yè)科技攻關(guān)課題“帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究開發(fā)”，主要內(nèi)容為采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)系列汽輪發(fā)電機(jī)組，回收水泥窯燒成系統(tǒng)400℃以下的廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電。該課題在1996年完成了攻關(guān)工作，形成了“帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)”。這項(xiàng)技術(shù)的研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用，為我國開發(fā)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

第三階段為1996年至2005年，對(duì)“帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)”的推廣和改進(jìn)。截至2005年底，利用該項(xiàng)技術(shù)，國內(nèi)有23個(gè)水泥廠36條1000～4000t/d預(yù)分解窯生產(chǎn)線上安裝了28臺(tái)帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)為45.36MW。與此同時(shí)，針對(duì)帶補(bǔ)燃爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)存在的問題，積極開展了“水泥窯純低溫余熱發(fā)電工藝及裝備技術(shù)的研究開發(fā)”工作。根據(jù)帶補(bǔ)燃鍋爐的水泥窯中低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，以日本KHI公司為寧國水泥廠4000t/d水泥窯提供的6480kW純低溫余熱電站的建設(shè)為契機(jī)，進(jìn)行消化吸收，基本形成了我國水泥窯純低溫余熱發(fā)電工藝技術(shù)裝備體系，分別于2001年、2003年利用我國自主研發(fā)的技術(shù)和國產(chǎn)設(shè)備，在2000t/d、1500t/d水泥窯上投運(yùn)了裝機(jī)容量分別為3MW、2.5MW的純低溫余熱電站。2001年至2005年我國水泥行業(yè)利用國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)在12條新型干法窯上，配套建設(shè)了裝機(jī)容量分別為2.0MW、3.0MW、6.0MW、7.0MW的純低溫余熱電站。

第四階段自2005年起至今。對(duì)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)和裝備不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善，已經(jīng)成熟，進(jìn)入了蓬勃發(fā)展階段。針對(duì)不同規(guī)模的新型干法水泥生產(chǎn)線，配置不同熱力循環(huán)系統(tǒng)和不同容量的發(fā)電裝置。大量的工程實(shí)踐機(jī)會(huì)，給技術(shù)不斷創(chuàng)新提供了最佳的機(jī)遇。隨著純低溫余熱電站投入運(yùn)行數(shù)量的增多，增加了我們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，促進(jìn)了工藝技術(shù)裝備的提高，使我國水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)裝備更加成熟可靠。

經(jīng)過六十多年的時(shí)間，在從事水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)研究開發(fā)、推廣應(yīng)用工作同志們的努力下，我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)取得了令世人矚目的成績(jī)，技術(shù)水平基本達(dá)到了國際先進(jìn)水平并廣泛應(yīng)用在國內(nèi)、國際水泥企業(yè)，為節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境、提高企業(yè)效益做出了重要貢獻(xiàn)。

追尋水泥工業(yè)的發(fā)展路徑，我們不難發(fā)現(xiàn)，水泥工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，都是在不斷探索既能生產(chǎn)滿足水泥產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量和環(huán)保要求，又能節(jié)約能源（熱能、電能）的技術(shù)、裝備（機(jī)械、電氣、自動(dòng)化）和管理的過程。水泥生產(chǎn)的工藝和技術(shù)裝備發(fā)展到今天，我們?nèi)栽诶^續(xù)為減少熱能、電能消耗，提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)保質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率等指標(biāo)做著不懈的努力。水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)是在現(xiàn)有水泥工藝和技術(shù)裝備的條件下，針對(duì)“在燒成系統(tǒng)仍然有一定量的可利用的熱能廢氣排出，應(yīng)如何采取技術(shù)手段把這部分多余的熱能利用起來”而提出和發(fā)展起來的技術(shù)，而并非要通過改變水泥工藝熱工過程去產(chǎn)生和達(dá)到水泥—電能聯(lián)產(chǎn)的目的。這是因?yàn)殡娔艿纳a(chǎn)其本身的技術(shù)進(jìn)步是巨大的，路徑是多樣的（絕非是燃煤蒸汽發(fā)電一種，燃?xì)廨啓C(jī)、水電、核電、風(fēng)電及太陽能發(fā)電、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、潮汐能發(fā)電等多種方式），特別是其中可再生能源發(fā)電的發(fā)展是很快的，即使是燃煤蒸汽發(fā)電技術(shù)，單位電能的煤耗也在逐步降低。

中國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展到了今天，隨著運(yùn)行時(shí)間的推進(jìn)，水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)也暴露出一些問題。其中最主要的問題是，無論是過去的外補(bǔ)燃型或是當(dāng)前的內(nèi)補(bǔ)燃型余熱發(fā)電技術(shù)，都是追求在正常水泥燒成系統(tǒng)所需的熱能外，通過增加化石燃料的消耗量，加大燒成系統(tǒng)的熱能供給，提高廢氣的品質(zhì)，從而達(dá)到既要滿足水泥熟料的煅燒需求，又要使排出的廢氣所含的熱能利用達(dá)到更高的效率，最終的目的是在當(dāng)?shù)孛?電價(jià)格比適當(dāng)?shù)那闆r下，使本企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。但從國家的角度來看，這種技術(shù)在化石能源的利用效率和溫室氣體排放等方面，就值得進(jìn)一步商榷。作為中國水泥余熱發(fā)電技術(shù)親歷親為的開發(fā)者和參與者，特在此提出以下觀點(diǎn)，與業(yè)內(nèi)專家共同探討。

（1）關(guān)于對(duì)煙氣分流法、過熱蒸汽法等內(nèi)補(bǔ)燃型水泥窯余熱發(fā)電的認(rèn)識(shí)。

煙氣分流法—水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)，該技術(shù)從理論上分析看是內(nèi)補(bǔ)燃型水泥窯余熱發(fā)電的技術(shù)方案之一，有其一定的特點(diǎn)，在理論上是可以探討的。但這個(gè)技術(shù)方案在理論和實(shí)踐上有兩個(gè)重要支點(diǎn)，一是預(yù)熱器高氣固比的工藝?yán)碚摵蛯?shí)踐；二是抽取預(yù)熱器高溫度的氣體，提高進(jìn)入余熱鍋爐（SP爐）的煙氣的品質(zhì)，從而提高余熱鍋爐的效率。有了這兩個(gè)技術(shù)支持點(diǎn)，就可以既滿足正常水泥生產(chǎn)生料預(yù)熱要求，又能通過熱交換效率的提高來達(dá)到補(bǔ)燃發(fā)電量的煤耗等于或低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

值得探討的是，目前無論在理論上還是在實(shí)踐上，預(yù)熱器高氣固比，還屬于不斷的理論研究和實(shí)踐完善之中。一是在減少溫度較高的窯尾氣體通過量的情況下（不論是雙系列，還是單系列），水泥生料能否達(dá)到改造前的預(yù)熱溫度？是否會(huì)影響分解爐和窯系統(tǒng)的正常工作？在實(shí)踐中，據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)研究單位反映，在陜西某地按照預(yù)熱器高氣固比理論設(shè)計(jì)的新型干法水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)很不穩(wěn)定，仍處于試驗(yàn)階段；二是由于改造后，進(jìn)入余熱鍋爐（SP爐）的廢氣量減少，盡管廢氣的溫度較之改造前有所提高，換熱效率有所提高，廢氣總熱能是否會(huì)減少？從而使配套的鍋爐和汽輪機(jī)裝機(jī)容量的減少，這需要經(jīng)過仔細(xì)核算拿出科學(xué)的數(shù)據(jù)來。因?yàn)閺钠髽I(yè)的角度看，發(fā)電能力的減少，在一定的煤/電比價(jià)的前提下，就意味著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的降低。如果是這樣，推廣方面也有一定的局限。

關(guān)于采用過熱蒸汽法的內(nèi)補(bǔ)燃的水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是在已有的水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用在水泥窯的窯門罩和三次風(fēng)管分別抽取溫度更高的熱風(fēng)，通過過熱蒸汽爐的熱交換過程，來進(jìn)一步提高進(jìn)入發(fā)電機(jī)組的的蒸汽品質(zhì)，從而提高發(fā)電機(jī)組的能力。

（2）關(guān)于水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向問題。

在當(dāng)前形勢(shì)下，政府職能部門和水泥行業(yè)都要對(duì)我國水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析，肯定所取得的成績(jī)，正視所存在的問題，堅(jiān)持正確的，擯棄和糾正錯(cuò)誤之處。我個(gè)人對(duì)當(dāng)前水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向有以下三點(diǎn)意見：

一要正本清源。真正使水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)突出“純余熱利用”的概念，走一條科學(xué)可持續(xù)發(fā)展之路。不要為一時(shí)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益而改變我們發(fā)展水泥窯余熱發(fā)電的基本目的，通過各種補(bǔ)燃方式增加化石燃料的消耗和溫室氣體的排放量，這樣做對(duì)國家的全局利益和節(jié)能減排工作是不利的。

二要加大科研開發(fā)力度。在“純余熱”的概念下，通過加大科研開發(fā)，研究新的熱能循環(huán)流程，提高余熱鍋爐、汽輪機(jī)和整個(gè)余熱發(fā)電的工作效率。要加大對(duì)低沸點(diǎn)工質(zhì)在水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用研究，使更低品質(zhì)的廢氣得到利用。這方面歐洲幾個(gè)水泥生產(chǎn)大國已有很好的應(yīng)用實(shí)例。

三要繼續(xù)加大水泥生產(chǎn)的節(jié)能減排工作。人對(duì)事物的認(rèn)識(shí)沒有終點(diǎn)，水泥工藝和裝備的技術(shù)進(jìn)步?jīng)]有終結(jié)。我們要在現(xiàn)有取得巨大進(jìn)步的基礎(chǔ)上，繼續(xù)在水泥工藝各個(gè)環(huán)節(jié)和每項(xiàng)技術(shù)裝備，加大科研開發(fā)力度，力爭(zhēng)有更大的節(jié)能減排的進(jìn)展和效果。

隨著水泥生產(chǎn)科技水平的提高，窯尾和冷卻機(jī)的廢氣所帶走的熱能將會(huì)在原有的基礎(chǔ)上減少，廢氣的品質(zhì)會(huì)降低，這將對(duì)水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)提出更大的挑戰(zhàn)。我們要堅(jiān)持水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)的正確方向，把我國的水泥窯純低溫余熱發(fā)電技術(shù)提高到一個(gè)更高的水平，為水泥產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排作出更大的貢獻(xiàn)。

TQ172.625.9

A

1001-6171（2012）04-0021-02

通訊地址：國務(wù)院參事室，北京 100006；

2012-06-13；

沈 穎