孔祥忠：余熱發(fā)電技術(shù)在中國水泥行業(yè)節(jié)能減排中的貢獻(xiàn)

中國水泥協(xié)會秘書長 孔祥忠

　　一、水泥生產(chǎn)和低溫余熱發(fā)電

　　1、水泥生產(chǎn)中的能源消耗和環(huán)境影響

　　水泥生產(chǎn)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(chǎn)過程中原燃料的消耗是保證水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)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(chǎn)一噸水泥熟料約消耗120kg標(biāo)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(biāo)煤；每生產(chǎn)一噸水泥熟料約消耗電力8OkWh/t。在整個水泥生產(chǎn)成本中電費接近總成本的1/3。

　　除了能源消耗，在環(huán)境污染方面也帶來一定的影響。粉塵排放量占我國工業(yè)行業(yè)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(fā)電技術(shù)降低生產(chǎn)成本和改善環(huán)境

　　水泥生產(chǎn)過程中由窯頭熟料冷卻機(jī)和窯尾預(yù)熱器排掉的350℃以下廢氣，其熱量約占水泥熟料燒成系統(tǒng)總熱耗量的3O%以上。而充分利用這部分低溫廢氣進(jìn)行余熱發(fā)電改造，已經(jīng)成為目前國內(nèi)水泥工業(yè)節(jié)能降耗的有效途徑之一。低溫余熱發(fā)電是指在水泥回轉(zhuǎn)窯的燒成系統(tǒng)，利用窯尾低溫鍋爐和熟料冷卻機(jī)鍋爐收集低溫余熱廢氣，通過汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)電成本0．15元/kWh，僅是電網(wǎng)電價的2 5%。整個發(fā)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(huán)境，降低了生產(chǎn)成本。

　　在世界金融危機(jī)的背景下，余熱發(fā)電技術(shù)在水泥行業(yè)的推廣應(yīng)用不僅降低了生產(chǎn)成本和改善了環(huán)境污染，也大大增強(qiáng)了水泥企業(yè)的市場競爭能力，為水泥工業(yè)在節(jié)能減排方面做出了重大貢獻(xiàn)，同時還帶動了一大批余熱發(fā)電裝備制造產(chǎn)業(yè)。

　　二、國內(nèi)外水泥行業(yè)的余熱發(fā)電

　　1、國外純余熱發(fā)電應(yīng)用情況

　　余熱發(fā)電技術(shù)在發(fā)達(dá)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(tǒng)還是裝備都已進(jìn)入實用階段，此項技術(shù)的應(yīng)用到八十年代初期達(dá)到了高潮，尤其是日本，技術(shù)較為成熟，不但在本國所有二十幾條預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線上全部應(yīng)用，并且出口到臺灣、韓國等一些國家和地區(qū)。

　　2、中國水泥行業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)和裝備情況

　　1995年日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)機(jī)構(gòu)委托日本川崎重工業(yè)株式會社向中國全國水泥廠無償提供一套技術(shù)成熟的中低溫純余熱發(fā)電技術(shù)和設(shè)備，用于4000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量6480kW。1998年投入運行，噸水泥熟料發(fā)電量達(dá)到3 3kWh/t。2002年，NEDO又向我國廣西魚峰集團(tuán)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(shè)裝機(jī)容量為5700kW的低溫電站，運行后平均發(fā)電功率為5910 kW，噸熟料發(fā)電量達(dá)到35.6kWh/t。

　　2005年之前，中國水泥工程技術(shù)人員和鍋爐行業(yè)一直進(jìn)行低溫發(fā)電的工藝技術(shù)研發(fā)和提高裝備制造能力，余熱發(fā)電技術(shù)和裝備也在國內(nèi)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(chǎn)能比重提高到35%情況下初步形成，大型水泥企業(yè)從增強(qiáng)市場競爭能力和節(jié)能減排的需要，主動積極應(yīng)用余熱發(fā)電技術(shù)。2005年8月底，我國開始有六座全部國產(chǎn)化技術(shù)和裝備的水泥窯低溫余熱發(fā)電站投入運行。此后，技術(shù)迅速得到企業(yè)的大量應(yīng)用，電站運行后，噸熟料發(fā)電量在28～38kWh，少部分達(dá)到38 kWh以上。

　　具有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國余熱發(fā)電技術(shù)和裝備，無論在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上都接近國際先進(jìn)水平，部分已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，不僅滿足了國內(nèi)需要，成套技術(shù)和裝備還成功出口國外。2OO9年中國將幫助國外建設(shè)并投入運行30多條水泥生產(chǎn)線的余熱發(fā)電項目。

　　目前，國內(nèi)約有15家專門從事水泥余熱發(fā)電技術(shù)工程設(shè)計和裝備加工的企業(yè)。[Page]

　　三、中國水泥行業(yè)余熱發(fā)電現(xiàn)況

　　1、水泥的產(chǎn)量、規(guī)模

　　截止2008年末，我國水泥總產(chǎn)量約14億噸。中國水泥的產(chǎn)量已連續(xù)多年占世界水泥總量的50%。這其中先進(jìn)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(chǎn)工藝的產(chǎn)量。按照人均年水泥消費量和市場需求預(yù)測，中國水泥最高總量約15億噸。隨著行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和淘汰落后水泥產(chǎn)能政策的推進(jìn)，新型干法水泥產(chǎn)量的比重將占到總量的90%以上。中國國家統(tǒng)計局最新數(shù)字顯示，2008年全國完成水泥投資達(dá)1051億元，增幅高達(dá)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(chǎn)線和規(guī)模分類

　　余熱發(fā)電技術(shù)只能在新型干法水泥生產(chǎn)線上使用，尤其是日產(chǎn)水泥熟料生產(chǎn)線規(guī)模越大，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益越可觀。

　　到2008年底，初步統(tǒng)計我國新型干法水泥熟料生產(chǎn)線情況：

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

　　3、純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用情況

　　截止2008年有263條新型干法熟料生產(chǎn)線裝有余熱利用電站，裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到1662MW。從2006年開始，余熱發(fā)電技術(shù)在水泥企業(yè)的應(yīng)用呈加速之勢，從國內(nèi)設(shè)計、加工和施工的現(xiàn)有能力分析，今后每年最多完成投運生產(chǎn)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(yè)低溫余熱發(fā)電的效益分析和前景預(yù)測

　　1、經(jīng)濟(jì)效益估算

　　余熱發(fā)電項目投資為每千瓦裝機(jī)約7000元左右。低溫余熱發(fā)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(fā)電的供電可滿足水泥生產(chǎn)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。[Page]

　　以單條5000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線為例：

　　年設(shè)計水泥熟料產(chǎn)能150萬噸，以現(xiàn)有平均噸熟料發(fā)電34kWh計算，年發(fā)電5100多萬kWh?？鄢到y(tǒng)自耗電7%，年可供電4700萬kWh，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤1．9萬噸(按供電煤耗404g標(biāo)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(wǎng)電價0．55元/kWh，余熱發(fā)電成本0．15元/kWh計，單條生產(chǎn)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(fā)電34kWh計算，2008年底投運的263條生產(chǎn)線，在不考慮當(dāng)年新投產(chǎn)生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)率打折的情況下，28587萬噸水泥熟料當(dāng)年余熱發(fā)電97億kWh，扣除系統(tǒng)自耗電7%，年可供電90．21億kWh，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)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(yè)節(jié)約電費38．8億元。

　　2、社會效益預(yù)測

　　2008年，我國新型干法水泥熟料產(chǎn)量7．56億噸，有可能改造余熱發(fā)電項目的7．33億噸，如果有80%的新型干法水泥生產(chǎn)線進(jìn)行低溫余熱發(fā)電改造，則年發(fā)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(biāo)煤/kWh計算，相當(dāng)于年節(jié)約747萬噸標(biāo)煤，為水泥生產(chǎn)企業(yè)帶來約80億元經(jīng)濟(jì)效益。可見，水泥行業(yè)在新型干法水泥熟料生產(chǎn)線上實施低溫余熱發(fā)電具有很好的環(huán)保、社會效益，對我國實現(xiàn)節(jié)約型社會具有重要的現(xiàn)實意義。

　　3、低溫余熱發(fā)電的CDM項目開發(fā)

　　水泥行業(yè)CDM項目的開發(fā)主要集中在余熱發(fā)電領(lǐng)域，截止2009年2月6日，中國水泥行業(yè)已有24個項目在聯(lián)合國清潔發(fā)展機(jī)制執(zhí)行理事會(CDM EB)獲得注冊，而中國國家發(fā)展改革委批準(zhǔn)的水泥行業(yè)CDM項目更是多達(dá)167個。其中有152個項目是余熱發(fā)電。

　　中國水泥行業(yè)CDM項目統(tǒng)計(截至2009年2月6日)

　　五、對水泥行業(yè)純低溫余熱發(fā)電支持的政策和建議

　　1、低溫余熱回收發(fā)電是國家節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)支持項目、是符合國家關(guān)于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的方針政策的。國家并且規(guī)定，對于容量大于1000千瓦的余熱電站，應(yīng)該無條件上網(wǎng)并給予優(yōu)惠上網(wǎng)電價。國家發(fā)改委在2008年5月頒布的《國家重點節(jié)能技術(shù)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(fā)電技術(shù)》。如果能增加國家財政部門和環(huán)保部門的政策支持，將更有利于水泥企業(yè)投資余熱發(fā)電技術(shù)的積極性，與企業(yè)、行業(yè)和國家都有利。

　　2、財政部、國家發(fā)改委2007年8月10日財建[2007]371號出臺的《節(jié)能企業(yè)改造財政獎勵資金管理辦法》，根據(jù)《辦法》規(guī)定，節(jié)能量達(dá)到1萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上的節(jié)能改造項目才可獲得中央財政的獎勵，每節(jié)約1噸標(biāo)準(zhǔn)煤將獲200～250元，獎勵。此項政策雖然鼓勵了企業(yè)投資改造老生產(chǎn)線，而對新線建設(shè)同時上余熱發(fā)電項目并沒有支持和獎勵，不能體現(xiàn)對余熱發(fā)電的整體技術(shù)支持。

　　3、中國水泥協(xié)會對行業(yè)的規(guī)劃、許多項目的實施長期有著跟蹤調(diào)查研究，定期公布每月的行業(yè)經(jīng)濟(jì)運行報告，推廣各種水泥節(jié)能技術(shù)，與國際上同業(yè)有著廣泛的交流，僅推廣低溫余熱發(fā)電技術(shù)就召開過全國兩次現(xiàn)場經(jīng)驗技術(shù)交流會。協(xié)會有能力為政府部門在支持余熱發(fā)電方面提供全方位的服務(wù)。建議政府部門有必要委托仂、會對已完成純低溫余熱發(fā)電改的總體情況進(jìn)行一次全面評估，以便核實政府支持水泥行業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)后的成果，為下一步的支持提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　4、就純低溫余熱發(fā)電項目的實施過程中，各地企業(yè)普遍反映在并網(wǎng)時都遇到一定的問題。誠然，這是行業(yè)之間利益的矛盾。為能更順利的支持水泥行業(yè)的純低溫余熱發(fā)電節(jié)能項目，國家發(fā)改委、財政部有必要會同電網(wǎng)部門聯(lián)合下文，進(jìn)一步明確支持水泥行業(yè)的純低溫余熱發(fā)電技術(shù)推進(jìn)。

　　5、對于司‘能進(jìn)行余熱發(fā)電的新型干法水泥生產(chǎn)線，加上今后幾年新線的建設(shè)，水泥行業(yè)的余熱發(fā)電至少還要6年以上的持續(xù)投入。因此，對水泥行業(yè)純低溫余熱發(fā)電的政策支持應(yīng)該繼續(xù)延續(xù)。

　　6、在5000t/d水泥生產(chǎn)線上采用粉磨節(jié)能技術(shù)改造，年節(jié)電也可達(dá)到2800kWh，相當(dāng)年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1．13萬噸，應(yīng)該也享受國家節(jié)煤獎勵。