對水泥工業(yè)余熱發(fā)電狀況的探討

1 國內(nèi)水泥行業(yè)余熱利用勢在必行 

經(jīng)國務(wù)院同意，國家發(fā)展改革委員會于2004/11/30發(fā)布了我國第一個《 節(jié)能中長期專項規(guī)劃 》。根據(jù)國情，節(jié)能是我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的一項長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，也是當(dāng)前一項極為緊迫的任務(wù)。為推動全社會開展節(jié)能降耗，緩解能源瓶頸制約，建設(shè)節(jié)能型社會，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)全面建設(shè)小康社會的宏偉目標(biāo)，該規(guī)劃針對 “ 十一五 ”，重點規(guī)劃了到 2010 年節(jié)能的節(jié)能目標(biāo)和發(fā)展重點，并提出 2020 年的目標(biāo)。 

1）  宏觀節(jié)能量指標(biāo)：到 2010 年每萬元 GDP 能耗由 2002 年的 2.68 噸標(biāo)準(zhǔn)煤下降到 2.25 噸標(biāo)準(zhǔn)煤， 2003-2010 年年均節(jié)能率為 2.2% ，形成的節(jié)能能力為 4 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 

2020 年每萬元 GDP 能耗下降到 1.54 噸標(biāo)準(zhǔn)煤， 2003-2020 年年均節(jié)能率為 3% ，形成的節(jié)能能力為 14 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于同期規(guī)劃新增能源生產(chǎn)總量 12.6 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的 111% ，相當(dāng)于減少二氧化硫排放 2100 萬噸。 

2 )  主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗指標(biāo)： 2010 年總體達(dá)到或接近 20 世紀(jì) 90 年代初期國際先進(jìn)水平，其中大中型企業(yè)達(dá)到本世紀(jì)初國際先進(jìn)水平； 2020 年達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平；對水泥產(chǎn)業(yè)規(guī)定的單位能耗指標(biāo)如下： 
  
 
為實現(xiàn)國家發(fā)展改革委員規(guī)定的上述能耗指標(biāo)，除了在水泥生產(chǎn)工藝上繼續(xù)努力挖掘潛力外，有效地挖掘和合理地利用水泥生產(chǎn)工藝過程中廢棄的熱量也是實現(xiàn)上述戰(zhàn)略目標(biāo)的重要途徑之一。對水泥生產(chǎn)企業(yè)來說,達(dá)到上述指標(biāo)能使噸水泥的生產(chǎn)成本大幅下降,對降低生產(chǎn)成本和提高企業(yè)競爭力大有裨益。 

2 當(dāng)前國內(nèi)水泥行業(yè)余熱利用狀況 
根據(jù)對現(xiàn)場熱工測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，當(dāng)前水泥生產(chǎn)工藝對熱能的利用狀況是： 

1）利用率低，相對于國外87%左右的先進(jìn)記錄，國內(nèi)低于60%。 
造成當(dāng)前水泥生產(chǎn)工藝熱能利用率不高的主要原因有： 
-  設(shè)備熱能綜合利用率低 
-  生產(chǎn)工藝對熱能的利用不合理 

2）  隨著燃料成本上漲，水泥市場價格競爭壓力大； 

3）  多種因素制約了水泥生產(chǎn)工藝在節(jié)能領(lǐng)域中的技術(shù)創(chuàng)新； 

即使在水泥行業(yè)技術(shù)較為先進(jìn)的新型干法水泥生產(chǎn)線中，就其過程能量組合使用的現(xiàn)狀而言，被水泥熟料生產(chǎn)利用的熱量也低于總輸入熱量的60%。倘若將可以通過過程能量優(yōu)化進(jìn)一步節(jié)約的能量考慮在內(nèi)，目前水泥熟料生產(chǎn)能利用的熱量占總輸入熱量的百分?jǐn)?shù)將為更低。為徹底改變水泥生產(chǎn)能耗偏高的狀態(tài)，水泥行業(yè)的科研、設(shè)計和生產(chǎn)人員對熟料生產(chǎn)線不斷地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，對水泥生產(chǎn)工藝也作了不斷地改進(jìn)。與此同時，盡管水泥行業(yè)的科技人員也對利用水泥生產(chǎn)工藝過程中廢棄的能量來發(fā)電作了不懈的努力，但我國水泥行業(yè)在利用余熱發(fā)電方面始終沒有脫離長期停留在低水平重復(fù)的困境。 

1）補(bǔ)燃式余熱發(fā)電 
補(bǔ)燃式余熱發(fā)電是水泥行業(yè)科技人員利用水泥生產(chǎn)工藝過程中廢棄的能量來發(fā)電的一種嘗試。它將我國發(fā)電行業(yè)五十年代應(yīng)用的小容量、低參數(shù)、成熟的火電系統(tǒng)和技術(shù)，在國家政策的鼓勵下，揉合了我國八十年代逐漸發(fā)展的、可燃用劣質(zhì)燃料的小容量循環(huán)流化床技術(shù)，在水泥熟料生產(chǎn)線上總成。它利用了部分水泥生產(chǎn)工藝過程中廢棄的熱量，或加熱鍋爐給水，或?qū)Σ糠诛柡驼羝M(jìn)行過熱，達(dá)到對余熱部分利用的目的。這種發(fā)電系統(tǒng)和裝備對我國發(fā)電行業(yè)業(yè)外人員而言，具有技術(shù)風(fēng)險小的優(yōu)點。特別在地區(qū)性電力供應(yīng)不足的請況下得到了業(yè)主的認(rèn)可。但是從我國電力供應(yīng)的長期規(guī)劃角度和發(fā)電系統(tǒng)和裝備的節(jié)能效果來說，地區(qū)性電力供應(yīng)不足是暫時現(xiàn)象，但系統(tǒng)熱耗要較當(dāng)前電網(wǎng)偏高許多，系統(tǒng)過程能量的優(yōu)化余地較大，補(bǔ)燃式發(fā)電系統(tǒng)的存在也會使水泥熟料生產(chǎn)系統(tǒng)的綜合可用率下降。這種余熱利用方式不但不能被國家節(jié)能政策所鼓勵，而且也會對水泥熟料的正常生產(chǎn)和業(yè)主投入資金的回收產(chǎn)生不利影響。 

2）純低溫余熱發(fā)電 
隨著技術(shù)引進(jìn)和國家政策的引導(dǎo)，當(dāng)前純低溫發(fā)電方式正在得到水泥行業(yè)業(yè)主越來越多的認(rèn)可。在不影響水泥熟料產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量的前提下，通過對余熱的技術(shù)性利用獲得最大量化的電力自給，從而實現(xiàn)噸熟料熱耗降低的效果，這越來越成為整個水泥行業(yè)利用純低溫發(fā)電方式降低能耗的追逐目標(biāo)。但是，作為業(yè)主，尚存如下疑慮。 

(1) 跨行業(yè)文化背景的差異 
電力生產(chǎn)和水泥生產(chǎn)具有不同的產(chǎn)業(yè)文化背景，水泥生產(chǎn)的業(yè)主出于對主業(yè)的保護(hù)，對從未接觸過的電力生產(chǎn)設(shè)備的安全性、對電力生產(chǎn)過程管理上可能會帶來的影響資金按計劃回收等眾多因素，存在疑慮。 

(2) 有限的發(fā)電量對業(yè)主缺乏吸引力 

由于缺乏專業(yè)技術(shù)研發(fā)能力，目前國內(nèi)在水泥工業(yè)中已建、在運的余熱發(fā)電裝置對水泥生產(chǎn)工藝中廢棄熱量的利用尚處于初級階段。在利用過程能量技術(shù)對汽水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化、適應(yīng)水泥余熱回收的低溫壓余熱鍋爐的設(shè)計理念以及對高效、低耗汽輪發(fā)電組的發(fā)掘利用方面均有相當(dāng)?shù)牟粶?zhǔn)確性。致使同樣的投資金額達(dá)不到業(yè)主期待的發(fā)電量和投資回收期待值，影響了業(yè)主對余熱回收項目投資的決心。 

(3) 發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)的成熟性 

在水泥廠已投運的余熱發(fā)電設(shè)備和系統(tǒng)裝置中，不斷被發(fā)現(xiàn)的眾多不完善之處，是水泥行業(yè)業(yè)主對利用發(fā)電方式進(jìn)行余熱回收利用的又一個重要疑慮。根據(jù)我們的調(diào)查，目前在已投運裝置中暴露出的眾多不完善之處造成的后果，都同系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備運行的安全和可靠性相關(guān)。究其根源是對發(fā)電技術(shù)系統(tǒng)的成熟性缺乏研究。 

目前國內(nèi)從事水泥余熱發(fā)電領(lǐng)域的單位以水泥行業(yè)的科技人員為主。盡管他們能對余熱鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)制訂定貨技術(shù)規(guī)格書并能配合鍋爐廠進(jìn)行鍋爐方案設(shè)計，但是由于行業(yè)的差異，他們自身對這些設(shè)備缺乏深入的認(rèn)識和獨立的研發(fā)能力。從市場角度，整個發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)的技術(shù)發(fā)展隨著機(jī)組向大容量、超大容量以及高參數(shù)、超高參數(shù)發(fā)展，長期以來忽視了在低參數(shù)、小容量發(fā)電設(shè)備以及相關(guān)的輔機(jī)領(lǐng)域發(fā)展技術(shù)儲備和聚集研發(fā)力量，再加上對水泥行業(yè)的特殊性缺乏了解，導(dǎo)致所供設(shè)備在現(xiàn)場發(fā)生影響機(jī)組安全、可靠運行的因素比比皆是的現(xiàn)象就不足為奇了。經(jīng)分析，這些在現(xiàn)場出現(xiàn)的影響機(jī)組安全、可靠運行的因素具有一個共同的特點，它們的發(fā)生，均非因缺乏高科技，只要發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)能和水泥行業(yè)科技人員在工程之初就能密切結(jié)合，根據(jù)水泥行業(yè)的特殊要求，對相關(guān)技術(shù)和設(shè)備作必要改進(jìn)，認(rèn)真執(zhí)行發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和行規(guī)就都可以加以解決。 

(4) 合理發(fā)電指標(biāo)評判標(biāo)準(zhǔn)的制訂 

業(yè)主一旦決定對水泥生產(chǎn)線作技術(shù)改造，利用其生產(chǎn)工藝中的棄熱發(fā)電，合理的發(fā)電指標(biāo)對業(yè)主投資的決定會起很大促進(jìn)作用。目前在水泥行業(yè)中通常使用的指標(biāo)，在某些情況下會對業(yè)主的決心起到負(fù)面影響。對水泥行業(yè)余熱利用制定合理的發(fā)電指標(biāo)評判標(biāo)準(zhǔn)需盡快進(jìn)行。 

(5) 符合市場經(jīng)濟(jì)的供需經(jīng)濟(jì)合同的保證 

在市場經(jīng)濟(jì)條件下，符合市場經(jīng)濟(jì)的供需經(jīng)濟(jì)合同既是業(yè)主和工程承包方雙方權(quán)益保證的依據(jù)，又是推動供貨方技術(shù)發(fā)展、設(shè)備改進(jìn)的驅(qū)動力。據(jù)調(diào)查，在利用水泥余熱發(fā)電的所有國內(nèi)在運機(jī)組的商務(wù)合同中，在業(yè)主和工程承包方之間幾乎無一例外的都未將發(fā)電指標(biāo)列入工程承包方所必須承擔(dān)的義務(wù)范圍。我們認(rèn)為，這也就是我國水泥行業(yè)余熱利用為什麼長期以來停留在低水平重復(fù)的主要原因之一。 

3． 對國內(nèi)水泥行業(yè)利用余熱發(fā)電的建議 

作為長期從事發(fā)電設(shè)備行業(yè)工作，熟悉發(fā)電技術(shù)但對水泥生產(chǎn)行業(yè)陌生的人士，面對國內(nèi)現(xiàn)有的余熱發(fā)電技術(shù)和設(shè)備，有信心通過跨行業(yè)的技術(shù)嫁接，盡快改變我國水泥行業(yè)在利用余熱發(fā)電領(lǐng)域的現(xiàn)狀，特提出下列建議供業(yè)內(nèi)人士參考。 

1）打破行業(yè)約束，實現(xiàn)水泥-發(fā)電行業(yè)科技人員的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，發(fā)揮各自的專業(yè)特長和優(yōu)勢，共同分階段實現(xiàn)國家對2020年水泥行業(yè)的節(jié)能要求和滿足水泥企業(yè)在市場經(jīng)濟(jì)中的競爭需要。 

2）在實現(xiàn)水泥-發(fā)電行業(yè)科技人員強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的基礎(chǔ)上，在不影響水泥熟料產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量的前提下，共同挖掘水泥生產(chǎn)工藝中可利用的熱源；共同推動小容量、低參數(shù)余熱發(fā)電技術(shù)和設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步，以達(dá)到在噸熟料熱耗降低的前提下為水泥企業(yè)創(chuàng)造最大量化電力輸出的目的。 

3）鼓勵和推動電力行業(yè)的規(guī)范和行規(guī)進(jìn)入水泥余熱發(fā)電項目實踐。徹底改變目前人們對小容量、低參數(shù)工程項目和設(shè)備以及與之相關(guān)的技術(shù)進(jìn)步不受重視的狀態(tài)。 

4）鼓勵和推動符合市場經(jīng)濟(jì)的供需經(jīng)濟(jì)合同，制定有利于推動工程承包方和設(shè)備制造方技術(shù)進(jìn)步和業(yè)主方權(quán)益的合同條款。