一、水泥窑纯低温余热发电背景随着水泥熟料煅烧技术的进展，兴盛国家水泥工业节能技术水平进展很快， 低温余热在水泥生产过程中被回收利用，水泥熟料热能利用率已有较大的提高但我国由于节能技术、装备水平的限制和节能意识影响，在窑炉工业企业中仍有大量的中、低温废气余热资源未被充分利用，能源铺张现象照旧格外突出型干法水泥熟料生产企业中由窑头熟料冷却机和窑尾预热器排出的 350℃左右废气，其热能大约为水泥熟料烧成系统热耗量的 35％，低温余热发电技术的应用， 可将排放到大气中占熟料烧成系统热耗 35％的废气余热进展回收，使水泥企业能源利用率提高到 95％以上工程的经济效益格外可观我国是世界水泥生产和消费的大国，近年来型干法水泥生产进展快速，技术、设备、治理等方面日渐成熟目前国内已建成运行了大量 2023t/d 以上熟料生产线，型干法生产线与其他窑型相比在热耗方面有显著的降低，但型干法水泥生产对电能的消耗和依靠照旧强劲，因此，型干法水泥总量的增长对水泥工业用电总量的增长起到了推动作用，确定程度上加剧了电能的供给紧急局面而目前国内运行的型干法水泥熟料生产线承受余热发电技术来节能降耗的企业极 少，再者，国内由于经济潜力增长加剧了电力短缺的冲突，刺激了煤电工程的增长，一方面煤电的进展会加速煤炭这种有限资源的开采、消耗，另一方面煤电生产产生大量的 CO2 等温室气体，加剧了对大气的环境污染。
因此在水泥业进展余热发电工程是行业及国家经济进展的必定此外，为了提高企业的市场竞争力， 扩大产品的盈利空间，国内的很多水泥生产企业在建设熟料生产线的同时，也纷纷规划实施余热发电工程随着世界经济快速进展、型节能技术的推广应用，充分利用有限的资源和进展水泥窑余热发电工程已经成为水泥业进展的一种趋势，也完全符合国家产业政策截至 2023 年，全国型干法熟料生产线为 934 条,熟料产能 7.6 亿吨, 估量到 2023 年全国型干法熟料生产线为 1080 条左右，熟料生产力气为 8.6 亿吨左右虽然在水泥行业余热发电推广和普及快速,除已建和在建外，到 2023 年全国还有 50%的全国型干法熟料生产线可以配置余热发电装置,假设以上型干法熟料线全部配套余热发电，每年可实现节电 270 亿度，相当于节约煤炭消耗 1000 万吨〔标煤〕，可减排 CO2 约 24400 万吨依据国家现行产业政策和“八部委”文件要求，截止 2023 年国内型干法水泥生产线配套建设纯低温余热电站的比例将到达 40％，即到 2023 年底以前还将有约 400 多座纯低温余热电站建成并投入运行二、型干法水泥窑纯低温余热发电的兴起1998 年 3 月，日本政府赠送的中国首套水泥纯低温余热发电机组在海螺建成投运，十年来，该工程取得了良好的社会和经济效益，起到了很好的示范作用。
海螺集团公司集成创，在原有的根底上，针对水泥工艺特性改进设计，自行研发 DCS 系统，共性化设计，国产扮装备所开发的纯低温水泥窑余热发电技术余热回收效率高、发电过程中无需补充燃料，不产生任何污染，已处于国际领先地位该技术是符合国家产业政策的绿色发电技术，是一种环保的、节能减排的、符合可持续进展要求的循环经济技术，经济效益也格外显著海螺集团水泥纯低温余热发电装机容量居全球水泥企业之首2023 年，海螺开头大规模建设余热发电工程，为了落实国家关于节能减排的号召和政策，担当应尽的社会责任，海螺引进川崎先进的余热发电技术，结合海螺的工程设计、设备成套力气、工程实施力气和调试运行阅历，和川崎成套设备工程株式会社合资成立了安徽海螺川崎工程和安徽海螺川崎节能设备制造， 以便更好的在中国推广纯低温余热发电技术2023 年 8 月，首条自主设计、自行成套的日产5000 吨水泥熟料余热发电工程在宁国水泥厂建成投运；到 09 年上半年，海螺集团内已建成投运 28 套余热发电机组，装机规模到达 465.5 兆瓦，在建机余热发电组 15 套，装机规模到达 162 兆瓦总装机规模到达 627 兆瓦,上述机组全部投运后年发电量 47.69 亿度，按火力发电同口径计算，年可以节约标煤 172 万吨，削减二氧化碳排放 413 万吨。
到 2023 年 5 月，安徽海螺川崎工程还向其他国内外 20 家水泥企业集团进展了推广应用，共 97 套机组，涉及 156 条水泥熟料生产线，装机规模到达 1334.6 兆瓦，上述工程全部建成后估量年发电量 101.48 亿度，将减排 880 万吨，节约标煤 365.5 万吨，环保效益和经济效益格外显著其中国内除海螺外，海螺川崎工程公司还向其他 14 家水泥企业进展了推广，涉及 71 条水泥熟料生产线配套余热发电工程，共 49 套机组,装机规模到达 618兆瓦余热发电市场已掩盖到全国 21 个省、市其中在国外，担当了泰国、巴基斯坦等国水泥企业共 11 条水泥熟料生产线配套的 6 套余热发电总包工程工程，装机规模到达 90 兆瓦二、水泥窑纯低温余热发电技术介绍1、水泥窑余热发电技术是直接对水泥窑在熟料煅烧过程中窑头窑尾排放的余热废气进展回收，通过余热锅炉产生蒸汽带动汽轮发电机发电一条日产 5000 吨水泥熟料生产线每天可利用余热发电 21-24 万度，可解决约 60%的熟料生产自用电，产品综合能耗可下降约 18%，每年节约标准煤约 2.5 万吨，减排二氧化碳约 6 万吨水泥纯低温余热发电技术是指在型干法水泥熟料生产线生产过程中，通过余热回收装置——余热锅炉将水泥窑窑头、窑尾排出大量的低品位废气余热进展热交换回收，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能向机械能的转换，从而带动发电机发出电能，窑头锅炉所发电能供水泥生产过程中使用。
三、目前国内预分解水泥窑承受纯低温余热发电的主机设备配置主要为：1、窑头承受余热锅炉〔或热交换器〕，简称为 AQC 炉，国内都为立式；国外也是2、窑尾承受余热锅炉〔或热交换器〕，国内大多承受的是立式，简称 SP 锅炉，安徽海螺川崎工程承受的是卧式，简称 PH 锅炉；国外为卧式卧式锅炉和立式锅炉的性能比较见下表：PH 锅炉 SP 锅炉工质循环 强制循环 自然循环方式小，现场 大，现场体积 布置便利 布置不方便重量 轻 重废气流淌 废气流淌的方向和 的方向和积灰 换热管垂 换热管水直，不易 平，易积积灰，清 灰，清灰灰效果好 难度大维护量 少 多换热端差 小 大蒸发量 比立式高 比卧式低15%~30% 15%~30%换热效率 比立式高 比卧式低8%~10% 8%~10%上表中的换热端差是指锅炉入口废气温度与过热器出口蒸汽温度之间的差 值，其值越小，说明锅炉过热器换热充分，传热效率高，蒸汽热焓高，热能利用率高PH 锅炉换热端差约为 10℃，而 SP 锅炉的换热端差接近 30℃3、汽轮机，国内承受补汽凝汽式汽轮机；国外为混压式汽轮机4、发电机，国内承受空冷式发电机；国外也是5、水处理设备6、循环冷却设备。
7、DCS 把握设备四、常用的余热发电热力系统常用的有单压不补汽、闪蒸〔单压补汽〕、双压补汽余热发电三种方式；1、单压不补汽系统指窑头余热锅炉和窑尾余热锅炉产生相近参数的主蒸汽， 混合后进入汽轮机；窑头余热锅炉生产的热水供窑头余热锅炉蒸汽段和窑尾余热锅炉柜内的技术代表有中材节能—天津院和南京凯盛公司2、双压补汽系统指余热锅炉生产较高压力和较低压力的蒸汽，分别进入汽轮机的高、低压进汽口国内的技术代表有洛阳中信和大连易事达3、闪蒸系统指锅炉产生确定压力的主蒸汽和热水，主蒸汽进入汽轮机高压进汽口，热水经过闪蒸，生产低压的饱和蒸汽，补入补汽式汽轮机的低压进汽口国内的技术代表有安徽海螺川崎工程五、案例介绍纯低温余热发电技术的关键问题，一是面对中、低品位的热源如何提高发电效率；二是余热锅炉如何适应低温的、含尘浓度高的废气，由于废气温度低就要增加换热面积，废气的含尘浓度高会带来传热性能降低，并加快设备磨损，尤其是窑头余热锅炉的磨损，甚至恶性堵灰事故造成的系统牢靠性降低一条 4500t/d 熟料生产线窑尾预热器及窑头熟料冷却机废气余热联合生产低压过热蒸汽进展发电设计指标如下：发电机装机容量： 10 MW设计小时发电功率： 9000 kW年向水泥厂供电： 6361×10kWh废气余热资源表内容 4500t/d 熟料生产线窑尾废气参数 窑尾废气量 360，000Nm/h窑尾废气温度 330℃窑尾废气负压 7000mmH2O 窑尾锅炉出口温度 213℃ 窑尾废气含尘度 80g/Nm窑头废气参数 窑头废气量 222，000Nm/h窑头废气温度 360℃窑头废气含尘浓度 30/Nm通过对上表生产线废气余热资源表的分析、热平衡计算，余热发电机组设计发电量为 9000kW。
生产工艺是一个能量转化的过程给水通过 PH 余热锅炉和 AQC 余热锅炉， 将 4500t/d 水泥熟料生产线排放的低温余热的热能进展回收，使其转化为蒸汽， 再通过蒸汽管道导入蒸汽轮机，在汽轮机中热能转化为动能，使汽轮机转子高速旋转，驱动发电机转动，从而转化为最终的产品 电能。