能源、环保是制约水泥工业发展的最大瓶颈，节能、降耗已经成为新型干法水泥企业新的追求目标。而水泥工业纯低温余热发电技术，既可以提高能源综合利用率，又可以降低新型干法水泥生产成本，保护环境。同时由于我国面临的能源紧缺的严峻形势，节能工作得到了国务院领导的高度重视，因此，不论从外部环境到企业内在需求，纯低温余热发电都具备了快速发展的条件，预计余热发电将成为水泥行业投资的新热点。  
    一、我国水泥工业余热利用现状  
    1.余热发电的发展历程  
    我国水泥窑余热发电大致经历了中空窑高温余热发电、预热器及预分解窑带补燃炉中低温余热发电、预热器及预分解窑低温余热发电三个发展阶段。  
    在20世纪50～70年代由于我国国民经济对水泥需求量的增加和电力供应紧张，为我国水泥窑余热发电的发展创造了条件，使水泥窑余热发电技术经历了第一个发展时期，70年代末80年代初完成了对日伪时期建设的余热发电窑的技术改造，并新建了若干条余热发电窑。80年代末至90年代初，在解决了余热锅炉所存在的许多重大技术问题和难题后，吨熟料余热发电量大于170kWh，运行成本0.08～0.12元/kWh，标志着我国中空窑余热发电技术达到了一个新的水平，为原有中空余热发电窑进行技术改造和新建一批类似生产线打下了良好的基础。  
    到90年代初，我国水泥工业以发展新型干法工艺为主。但由于国家对水泥的需求增加而电力供应紧张局面一时难于缓解，余热发电窑仍然有生存及发展的条件，主要以节能降耗、提高余热发电量、缓解供电不足的矛盾为目标，经历了第二个发展阶段。“八五”国家重大科技攻关课题“带补燃炉低温余热发电技术及装备的研究开发”的完成，以及在工程上的成功应用，形成了完整的综合利用电站的系统技术和装备，在充分回收利用水泥生产线低温余热的同时，配设环保型的循环流化床锅炉，燃用发热量小于3 000kcal/kg以下的劣质煤（煤矸石）进行发电或热电联供，循环流化床锅炉所产生灰渣全部回用于水泥生产。既为企业带来显著的经济效益，同时还具有显著的社会和环境效益，使我国水泥窑余热利用上了一个新水平。上述技术的发展均以提高发电量，缓解电力供应不足为主要目的，为我国水泥工业的发展作出了重要贡献。  
    随着人们节能和环保意识的提高，世界上单纯以余热利用为目的的预热器及预分解窑低温余热发电在80年代初有了较大发展，其水泥窑废气温度为350℃左右、熟料热耗为2 900～3 300kJ/kg，所配套的纯低温余热发电系统的发电能力为每吨熟料30～40kW，这对水泥企业资源综合利用，提高经济效益具有重大意义。在发达国家，特别是能源短缺地区，纯低温余热发电已被广泛应用。  
    我国的纯低温余热发电的研制起步较晚，始于80年代，经过几十年的发展，在一些地方开始应用。但与国际先进水平还有一定的差距。  
    一九九五年八月，国家计委、国家建材局与日本国新能源产业技术综合开发机构签订了水泥余热发电设备示范事业基本协定书，由日方无偿提供一套先进且成熟可靠的低温余热发电技术和设备用于中国现有水泥厂，通过科学论证和国内外专家的实地考察，日方提供的这套设备安装在宁国水泥厂4 000t/d生产线上，发电机装机容量为6 480kW。 通过该项目在宁国水泥厂的成功应用，充分说明新型干法水泥窑配套余热发电装置在技术上是完全可行的，它充分利用了水泥生产过程中产生的大量废气余热进行动力回收，每吨熟料可回收30～40kWh的电能，并且该系统能够长期稳定运行，相对水泥窑的运转率可达95％左右，发电成本非常低，相对外购电价可节约大量的购电费用。所以该项技术的应用，既可降低水泥的生产成本，提高企业的经济效益，又可以为国家节约大量的电能，减少环境污染，具有广阔的推广应用前景。  
    2.纯低温余热发电的现状  
    纯低温余热发电是完全利用余热，无外加热源的发电系统，即利用出预热器350℃的烟气余热产生低压过热蒸汽，并将出篦冷机的烟气出口前移，以获得350℃左右的烟气，可产生饱和热水和低压过热蒸汽。该系统的特点是系统简单，便于管理。  
    目前，国外水泥窑纯余热发电系统的比例是很高的。20世纪80年代以来，先进工业国家也正是一直这样做的，如日本70%的水泥企业在新型干法生产线上都设置有余热发电系统，水泥工业余热发电量占自身用电量的比例，在1995年就已经达到43%。  
    在国内，经过十几年的开发、研究和若干实际工程投产运行，对于水泥窑余热发电来讲，纯低温余热发电技术无论是热力循环系统还是设备（国产化）都已成熟可靠，尤其是补汽式汽轮机的研制成功，使我国余热发电技术及装备除了汽轮机本体效率比日本略低外，总体上的技术水平已经赶上国际先进工业国家，为我国众多的不同窑型水泥生产厂提供了可供选择的余热发电技术及装备。  
    对于余热发电技术，无论是循环系统、循环工质、还是各种专用设备（余热锅炉、补燃锅炉、汽轮机、锅炉给水除氧设备等）仍然有进一步发展、提高的余地，同时也存在着余热发电技术如何与水泥熟料煅烧技术进一步结合,以开发出带有纯低温余热发电的更加节能的新型干法水泥生产系统的问题。将水泥生产设备的节电技术与余热发电技术结合起来,开发出每公斤综合能耗（热耗及电网供电量）仅相当于3 500kJ热能的带有纯低温余热发电的新型干法水泥生产技术是现实的、也是可能的。  
    水泥窑纯低温余热发电完全符合国家的相关产业政策，是21世纪的新技术产业，推广应用的前景十分广阔；该系统设备的初投资额较大，水泥窑纯低温余热发电在我国水泥行业推广应用，对提高我国的能源利用水平，保护环境起到积极的促进作用，发电机组必须通过并网才能保证供电质量，但发电机组的输出电力，工厂自发自用，即“并网不上网”，确保工厂的经济效益，相关电力行业应有政策予以充分的支持。  
    必须大力推进低温余热发电技术的国产化，在保证系统运行可靠性的前提下，必须降低设备的造价，减少投资成本，最有效的手段是扩大技术合作，加强研发力度，从而逐步实现该技术的国产化。从能源利用率的角度来讲，水泥生产过程中消耗的能源有效利用率仅为60％，其余40％的能量随废气排放到大气中，余热发电建成后，可将排放掉的38％的废气余热进行回收，使工厂的能源利用率提高到95％以上，为工厂的可持续发展创造了有利条件。从环境保护角度来讲，减少了二氧化碳的排放量。这对减少温室效应、保护生态环境起着积极的促进作用。  
    80年代末，根据水泥工业节能降耗提高企业经济效益的需要,结合新型干法水泥熟料煅烧技术的发展、水泥生产过程中的废气余热温度已降至450℃以下的条件，国家在“八·五”期间安排了重大科技攻关项目《水泥厂中低温余热发电工艺及装备的研究开发》工作。但是，从事水泥工业技术工作的人员，仅研究如何降低熟料热耗及水泥电耗的工作，而从事余热发电技术工作的人员致力于如何提高余热利用率，提高余热发电量的研究工作。没有哪一个部门研究如何将水泥工艺技术与余热发电技术有机地结合起来，以寻求最低的水泥综合能耗及最佳的经济效益问题。由于我国的行业分割造成该项技术得不到相关电力行业的充分支持，因此纯低温余热发电系统没有很快地得到应用并发展起来。  
    3.余热发电存在的问题  
    我国中空水泥窑余热发电已有长达近80年的历史，带补燃锅炉的预分解窑余热发电已运行了10多年，而不带补燃锅炉的预分解窑中、低温余热发电已6年有余，总结我国水泥窑余热发电的经验，对于加强和提高余热发电系统及主要设备的研究开发工作，提供与新型干法水泥生产规模配套的中低温余热发电系列设备，有着重要的现实意义。  
    就我国水泥余热发电的现状，主要存在以下三方面的问题：其一是水泥企业余热发电与电力行业相协调的问题，政府应加强这方面的协调。同时鼓励发展余热发电的相关税收、投资等优惠政策应尽快出台；其二是技术装备国产化，降低造价，提高热