一、目前國內水泥行業生產線的規模，按日（d）產量（t）分類，有1200t/d，2500t/d，5000t/d的窯外分解窯（干法）生產線。這種生產線的熱耗由原來的1400kcal/kg（每公斤水泥熟料所耗的熱量）降至~800kcal/kg。其水泥生產線排出的廢熱—窯尾（SP）廢氣溫度一般在330～340℃，窯頭（AQC）廢氣溫度一般在340～360℃范圍內。 
    
從國內水泥行業的潛力來看，市場前景非常廣闊，僅黑龍江省內水泥廠的規模來看，具體情況是小嶺水泥廠有1200t/d生產線一條，2500t/d生產線一條，賓州水泥廠有2500t/d生產線一條，牡丹江水泥廠有2500t/d生產線兩條，黑河有1200t/d生產線一條，佳木斯有1000t/d生產線一條，浩浪河有2000t/d生產線兩條等。 
    
這些水泥廠與國內外其它水泥企業一樣，都在向節能型企業轉化升級，在這一過程中必然要對其低溫余熱采用最佳利用方法—純低溫余熱發電方法—建余熱電站，使水泥生產的成本進一步降低。 
    
國外先進國家在上世紀80年代其國內的水泥生產裝備上發展了余熱發電技術，在當時的情況與國內現在的情況及條件類似，利用低參數系列的鍋爐、汽輪機及發電機來發電。它們的余熱利用水平，按每噸水泥計算約為32kw~38.4kw。（國內相對的發電水平一般在23kw~28kw之間）。 
    
國外的窯尾（SP）余熱鍋爐及窯頭（AQC）余熱鍋爐的技術特點是根據尾氣的溫度低的特點，其參數均為低壓（過熱蒸汽）鍋爐，鍋爐的受熱面均采用了擴展受熱面，即鰭片及翅片結構。鍋爐均立式布置，廢煙氣從鍋爐的頂部入口，下側部排出。它的水循環方式均為自然循環。窯尾的SP鍋爐的排煙溫度根據水泥工藝需要一般在220~230℃，窯頭的排煙溫度在90℃以下，充分利用了余熱，提高廢熱的利用率，其部分熱水采用閃蒸技術所產生的低壓蒸汽補入到汽輪發電機組中，提高了發電量。（汽輪機的汽耗小于國內同類汽輪機組）。總之，鍋爐立式布置，并采用自然循環方式，所以其受熱面（蒸發管束）布置方式較特殊，有別于其他鍋爐廠。 

針對國內的水泥廠（生產線的條件及特點）情況，所配置的鍋爐及發電機組來看較國外配置的鍋爐及發電機組水平是不一樣的。單講2500t/d機組國內一般配3000kw機組，哈鍋同國外的相同，配4200kw機組。 
   
 二、市場預測： 
   
 在上述報告中提到僅黑龍江省的水泥企業均有這么多水泥生產線，到現在為止，一條生產線也沒有配置發電系統。根據國內經濟形勢的發展，從今年開始陸續要上純低溫利用發電裝置，如哈爾濱水泥廠、小嶺水泥廠、牡丹江水泥廠等等。 
   
 從2002年開始浙江省(含江蘇省)內各個水泥企業在政府部門的協調和節約能源辦的督促下有70%廠家配置了這種設備?，F在已有廣東、安徽、河北、河南、山東、北京等省市的水泥企業也都在策劃上純低溫余熱發電系統（余熱電站）。水泥行業這種技術改造約需要10～15年時間才能完成。根據以往的技術發展及歷史經驗，水泥廠內帶補燃鍋爐的余熱發電節能裝備的研究，在“八五”期間攻關課題完成推廣后于2002年結束推廣發展，既約經歷了15年時間。 
    
三、哈鍋余熱鍋爐研制的現狀： 
   
 哈鍋在上世紀70年代開始已經研制水泥行業的余熱鍋爐，從低壓到中壓，蒸發量在5t/h至25t/h的鍋爐。 
在“八五”期間，同天津水泥設計研究院、魯南水泥廠、哈爾濱鍋爐廠，共同完成了“水泥廠內帶補燃鍋爐余熱發電裝備的研究”的科技攻關課題，使水泥廠的余熱利用水平有了較大的提高，并獲得了國家頒發的重大科技成果獎。在當時哈鍋推廣的這一系列產品有：牡丹江水泥廠、湖北葛洲壩水泥廠、河南七里崗水泥廠、浙江錢潮水泥廠、河南澠池水泥廠、福建永定水泥廠、冀東水泥廠、欒縣水泥廠、太行水泥廠等企業。在這一過程中，對用于純低溫余熱發電技術系統中的AQC鍋爐、SP鍋爐有了研制的技術基礎。 
   
 哈鍋工程公司按哈鍋業務劃分與委托，承擔對水泥的純低溫余熱鍋爐技術的研制工作，并確定了對純低溫綜合利用余熱鍋爐的選型原則： 
    新型干法窯外分解水泥生產的廢氣排放溫度一般在250℃～400℃之間，煙氣量一般在10×104～30×104Nm3/h之間。 
   
 例如，某水泥廠2500t/d水泥生產線的篦冷機所排出的廢氣量約Vr=165300 Nm3/h，溫度約380℃左右，相當于廢氣中含Q1=20431080Kcal/h的熱量，這一熱量相當于700t/d中空回轉窯的窯尾所排放廢氣的總熱量Q2（廢氣量約71593 Nm3/h，溫度約850℃），先假設該水泥廠另有一水泥生產線存在廢氣源排放點，其排煙溫度為850℃，當熱量Q2= Q1時，評價其二者的熱能回收價值。 
   
 假設二個廢氣氣源點的壓力均是常壓，且接近于理想氣體，取環境溫度To=25℃，計算它們各自所含的火用 
E1=Q1(1-LnT1 T2)=Q1(1-   298   653-298Ln653 298)=Q1×0.3037 
E2=Q2(1-   To   T1-ToLnT1 T2)=Q2(1-   298   123-298Ln1123  298)=Q2×0.64796 
    
可見雖然二者的熱量相等，但其火用的含量E2是E1的一半還多，所以熱量Q1和熱量Q2相比，熱量Q1的回收價值和潛力不如熱量Q2所以在熱量Q2的情況下回收廢熱（余熱），應該采用次中壓或中壓鍋爐產生較高品質的蒸汽，然后用作動力或發電，熱量Q1只能用來預熱鍋爐給水或制成熱水鍋爐用作采暖或制冷。 
    
上述的分析法是火用平衡的分析法。根據熱力學第二定律，確認自然過程具有方向性和不可逆性，亦即實際自然界發生的熱過程都是不可逆過程，這就給種種形式的能量之間相互轉換規定了限制，因而各種形式的能量轉換成有用功（火用）的能力是不同的，也即各種形式能量中的火用含量部分是不同的，火用是能量中能夠轉換成有效功的那部分能量。針對舉例工廠的實際情況及其附屬裝備（如汽輪發電機組）的實際能力，確定這臺余熱鍋爐（AQC余熱鍋爐）為次中壓鍋爐，即生產工作壓力為

2.45MPa，額定蒸汽溫度為350℃±5℃的上段（蒸發段）和生產部分給鍋爐給水加熱、部分供閃蒸汽用的下段（熱水段）的結構形式。 
   
 AQC余熱鍋爐在設計工況下，煙氣流量為165300Nm3/h，煙氣溫度為380℃，AQC余熱鍋爐排煙溫度約為110℃，其他參數如下： 
 
 哈鍋工程公司早在上世紀九十年代中末期年開始，尤其到2002年，已同天津水泥工業設計研究院，南京水泥工業設計研究院，都進行了技術合作，并取得了一定的成效，在2005年3月17日杭州會議（峰會）——純低溫余熱技術研討會后，研制出具有哈鍋特色的余熱鍋爐產品，為水泥廠的節能降耗做出了主要貢獻。 
  
我們在這方面發揚原有的技術長處的同時，積極引進消化國外同行業的先進技術，使鍋爐產品的性能質量、運行質量更加完善。 
    以下是我們按上述余熱鍋爐的選型原則，所設計制造的窯頭及窯尾余熱鍋爐簡圖及設計參數： 
2500t/d水泥線用余熱鍋爐SP爐的參數（HG-F6285-SP）： 
總煙氣量：180000～195000Nm3/h 
入鍋爐煙溫：V′=～350℃ 
出鍋爐煙溫：V″=～220℃ 
鍋爐工作壓力：Pe=1.35MPa 
蒸汽溫度：tn=320℃ 
鍋爐蒸發量：D=20t/h 
2500t/d水泥線窯頭用余熱鍋爐AQC爐的參數（HG-F11000-AQC）： 
總煙氣量：80000～100000Nm3/h 
入鍋爐煙溫：V′=250～360℃ 
出鍋爐煙溫：V″=90～100℃ 
鍋爐工作壓力：Pe=1.35MPa 
蒸汽溫度：tn=310～320℃ 
鍋爐產汽量：D=7.5～8t/h 
熱水段：進水水溫：56℃ 
        出水水溫：180℃ 
        通水量：28t/h 

5000t/d水泥線窯頭用余熱鍋爐AQC爐的參數（HG-F28000-AQC）： 
總煙氣量：220000～240000Nm3/h 
入鍋爐煙溫：V′=360～380℃ 
出鍋爐煙溫：V″=90～100℃ 
鍋爐工作壓力：Pe=1.27MPa 
蒸汽溫度：tn=330℃ 
鍋爐產汽量：D=25t/h 
熱水段：進水水溫＜90℃ 
        出水水溫150℃ 
        通水量：54t/h 
5000t/d水泥線用余熱鍋爐SP爐的參數（HG-F9500-SP）： 
總煙氣量：～340000Nm3/h 
入鍋爐煙溫：V′=～330℃ 
出鍋爐煙溫：V″=～220℃ 
鍋爐工作壓力：Pe=1.27MPa 
蒸汽溫度：tn=～300℃ 
水給溫度：tgs=～150℃ 
鍋爐蒸發量：D=28.4t/h 
    四、國外先進國家對水泥上的余熱利用技術早在上世紀80年代開始研究開發，并應用于水泥廠上。它的總體余熱利用效率及噸熟料發電水平遠高于國內水平。我們引進技術的重點：一是總體（水泥廠）熱力分析及熱平衡方法；二是余熱鍋爐的結構、布置方式等；三是高效的閃蒸器；四是汽輪機技術。在這一過程中已同南京水泥院和天津水泥院合作，掌握水泥廠熱力分布情況，進而進行合理的熱力分析及平衡計算，確定關鍵設備的技術參數。 
   
 五、對水泥廠而言，以2500t/d線為例，按國內水平，余熱電站初投資約為2300萬元（人民幣）包括土建等用，按國外合作后的余熱電站的初投資約為2940萬元（人民幣）。國內水泥廠目前建設電站約用2-3年收回全部初期投資，同國外合作后按其模式建的余熱電站約用1.8～2.5年回收初期投資。 
我們引進和合作開發的技術要點主要是水泥廠的總體布置。熱力分析及熱平衡方法，余熱鍋爐（AQC,SP）,閃蒸器，汽輪機等技術。 
    
針對水泥廠純低溫余熱綜合利用，按照前述火用平衡法的原則，在目前的窯尾及窯頭的廢氣溫度的前提下，所設計的余熱鍋爐的介質為水的時候，完全能夠產出低參數的蒸汽來發電。 
   
 在不久的將來，水泥行業的生產工藝進一步發展，水泥生產的熱耗進一步降低，水泥生產線的窯頭及窯尾所排出的廢氣溫度進一步降低至270℃時，所配置的余熱鍋爐（以水為介質時）只能制成熱水鍋爐或采暖或制冷，另一方面其后（窯頭、窯尾）所配置的余熱鍋爐的介質采用低沸點的（有機或無機）液體時，配以特殊（介質）的汽輪發電機來發電，使鍋爐排出溫度低于90℃或更小，使余熱利用率進一步提高。這一技術和領域的開發與涉足，符合國家長期科技開發規劃，符合建立和諧社會的需要，是再生能源、循環經濟、提高能源利用效率，利國利民，提高企業經濟效益的主要途徑，必須下功夫抓好，并加以推進落實。