改革开放三十年来，水泥工业取得了举世瞩目的成绩。新型干法水泥技术装备进入世界先进行列；科学发展、技术创新、节能减排成为全行业实际行动；水泥结构调整成绩斐然，到2008年底新型干法水泥比例突破了60%；世界知名水泥公司在我国落地生根；水泥工程总承包足迹遍及全球，带动机械装备大量出口。这些成绩的取得，为水泥工业的发展创造了辉煌。与此同时，“十一五”期间水泥纯低温余热发电，实现了跨越式发展，截止2008年有263条新型干法熟料生产线装有余热利用电站，装机总容量达到1662MW。到2010年水泥行业余热发电装机总容量将是近两个葛洲坝电站总装机容量，余热发电为水泥工业再次创造了辉煌。
水泥窑余热电站始建于大连水泥厂，1922~1923年该厂扩建第二条∮3×60M干法中空窑时，同时配套建设了高温余热发电机组，称为“水泥干法中空余热发电窑”。我国水泥窑余热发电技术的发展从第一个五年计划开始起步，经过半个多世纪的发展，水泥窑余热发电技术的研究、开发、推广、应用工作经历了四个阶段。
第一阶段为1953年至1989年。这30多年主要工作是开展了中空窑高温余热发电技术及装备的开发、推广、应用工作。首先参照上世纪三十年代日本引进德国技术在我国东北、华北地区建设的中空窑高温余热发电技术装备，对老厂做改造，同时在老厂扩建中得到应用。总计投运了约290条中空窑余热发电系统。形成了不同主蒸汽参数、余热锅炉形式、装机容量的高温余热发电窑系统。为我国开展水泥窑中低温余热发电技术及装备的研究开发奠定了坚实基础。
第二阶段为1990年至1996年。“八五”期间，国家安排了水泥行业科技攻关课题，其一是：《带补燃锅炉的中低温余热发电技术及装备的研究开发》，主要内容为采用国产标准系列汽轮发电机组，回收400℃以下废气余热进行发电。该课题在1996年完成了攻关工作，形成了《带补燃锅炉的水泥窑中低温余热发电技术》；这项技术的研究、开发、推广、应用，为我国开发水泥窑纯低温余热发电技术及装备工作积累了丰富的经验；其二是《水泥窑纯低温余热发电工艺及装备技术的研究开发》；其三是《纯低温余热发电技术装备——螺杆式膨胀机研究开发》。根据带补燃锅炉的水泥窑中低温余热发电技术应用的经验，以日本KHI公司为宁国水泥厂4000t/d水泥窑提供的6480KW纯低温余热电站的建设为契机，基本形成了我国水泥窑纯低温余热发电工艺技术装备体系。
第三阶段为1997年至2005年。推广、改进《带补燃锅炉的水泥窑中低温余热发电技术》和《水泥窑纯低温余热发电技术》。截止2005年底，利用《带补燃锅炉的水泥窑中低温余热发电技术》技术，国内有23个水泥厂36条1000～4000t/d预分解窑生产线台带补燃锅炉的中温余热发电机组，总装机为45.36MW。与此同时，分别于2001年、2003年利用我国自主研发的技术和国产设备，在2000t/d、1500t/d水泥窑上投运了装机容量分别为3 MW、2.5 MW的纯低温余热电站。2001年至2005年，我国水泥行业利用国产设备和技术在12条新型干法窑上，配套建设了装机容量分别为2.0MW、3.0MW、6.0MW、7 MW的纯低温余热电站。
第四阶段为2005年以后。由于水泥窑纯低温余热发电技术装备已经很成熟，进入了蓬勃发展阶段。大量的工程实践机会，给技术不停地改进革新提供了最佳的机遇。随着纯低温余热电站投入运行数量的增多，运作情况反过来指导了工艺技术装备的提高，使我国水泥窑纯低温余热发电技术装备更成熟可靠，也给我国这项技术达到世界领先水平提供了机遇。
将工业生产中排出的大量废气通过余热回收装置——余热锅炉将废热进行热交换回收，产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能向机械能的转换，从而带动发电机发电（见图1）。
在水泥熟料生产的全部过程中，水泥窑的窑头和窑尾产生大量废气（废热），在废气排出的地方安装余热锅炉，分别称为AQC锅炉（窑头炉）和SP锅炉（窑尾炉）。在余热锅炉内，废气与水进行热交换，使水产生一定温度和压力的过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮发电机组进行发电。
目前，我国水泥工业纯低温余热发电技术的核心内容是热力循环系统，热力循环方式主要有单压系统、闪蒸系统、双压系统三种基本模式，以及由此衍生的复合系统构成。理论和实践表明，以上三种热力系统的选择，应依据企业的详细情况来选择正真适合的系统，采用哪一种方式最合理，应依据热平衡计算、生产线规模、企业管理上的水准、投资高低等真实的情况，做综合比较后确定。
纯低温余热发电主要设备及主要技术参数，以一般5000t/d水泥熟料生产线为例进行说明。规模相当的生产线可利用窑头、窑尾余热资源，建设一套装机容量为9MW的纯低温余热电站。主要设备有凝汽式汽轮机、发电机、SP余热锅炉和AQC余热锅炉，其主要技术参数指标见表2、3。
企业是否建设纯低温余热发电系统，应根据熟料生产线的真实的情况而定。生产线规模较小，当地电价较低，如青海地区小规模生产线，建设余热电站效益就不高；生产线利用污泥进行配料，需要大量废热对污泥进行烘干，经济效益很好；利用废热供暖、制冷，造福一方百姓，也是不错的选择。不管废气如何利用，经济帐一定要算。哪种废热利用方式效益最好，就是企业的最终选择。实践证明，已建设纯低温余热发电系统的企业经济效益均很好。
——条件允许时，企业应对生产线进行系统热工标定，对运行数据的稳定性及原因进行系统分析；
——在满足水泥生产的基本工艺自身余热的需要、不影响水泥窑的热工操作、不增加水泥熟料烧成热耗及电耗的前提下，最大限度获取利用余热资源；
——在建设新生产线设计中，不同步建设余热发电系统时，应在窑头和窑尾留有建设余热发电系统的余地。
水泥余热发电建设模式有三种。第一种为传统模式，由设计单位提供技术方案和电站设计，企业自己安排建设和管理。设计单位只承担设计，工作量较大，利润较薄，一些设计单位不愿意提供这种模式的服务。由于目前余热发电建设是买方市场，这种服务模式的比例逐年下降。
第二种为EPC模式，即工程总承包模式。目前水泥余热发电建设采用EPC（总承包）模式比较普遍，市场占有率大约60%左右。采用这种模式根本原因是水泥余热发电市场比较火爆，技术供应商希望以工程总承包方式承接任务；另一方面水泥生产企业对水泥余热发电的设备采购、技术管理比较生疏，这方面正是技术供应商的优势。一般都会采用EPC模式时将土建工程拿出去，由业主自行招标。
第三种模式为BOT模式。是一种由出资方建设——运营——转交的模式，也是今后的发展趋势。采用这种模式，水泥企业利用拥有废气资源优势，由电站的承建方全部投资进行建设和管理。公司能够解决造成的窘迫，近期能够得到优惠电价，最终能够得到电站。投资方依靠资金、技术、配套、CDM、管理等方面的优势，可以有效规避投资风险和取得短期较好经济效益。这种模式目前应用不够普遍，大概占10%左右。这种模式双方合作的条款是比较灵活的，关键是条款的内容双方均能接受。
3.3 已投运的纯低温余热发电机组及生产线年近十年间，水泥行业建设投运的纯低温余热发电新型干法生产线MW；进入“十一五”，水泥纯低温余热发电的建设加快速度进行发展，每年呈几何级数上升。2006年投运了15条生产线年投产的余热发电生产线年投运的余热发电生产线年预计投运的余热发电生产线年投运的余热电站装机总容量将超过历年的总和（见表4与图2、3）。
我国纯低温余热发电技术经过十几年的开发、研究和实际运行经验，其技术装备水平无论是热力循环系统还是国产化设备都已成熟。由于投资所需成本低，综合服务能力强，使中国水泥窑余热发电综合技术装备水平处于国际先进行列，在国际市场上有明显竞争优势，近几年水泥余热发电技术迅速普及到亚洲各国。
2008年，中材节能公司在泰国SCG的3条生产线MW；海螺集团亦在泰国暹罗SKK工厂6号生产线MW的发电机组，从此开创了我国余热发电技术的国外市场。值得一提的是，拉法基、海德堡等知名水泥公司在国外建厂，均选择我国公司承担建设余热发电系统。继中材节能和海螺以后，大连易世达、中信重机、杭州中科节能、昆明阳光基业均承接了国外工程。国际水泥余热发电市场潜力很大，发展速度很快，预计2009年投运的国外余热发电工程装机达247.8MW，是2008年的8倍。目前中材节能在埃及、希腊、韩国、马来西亚等国家均洽谈了余热发电工程。
中材节能公司受国家发改委委托，对余热发电机组的实际运作情况进行了调研，调研数据统计根据结果得出，已投运的余热发电机组实际运行效率和设计值尚存在一定距离。以海螺集团为主的安徽企业余热发电运行管理上的水准较高，电站的运转率也较高，基本反映目前我国余热发电现状和技
术水平；浙江省余热发电机组相对投运较早，设计及装备水平和目前相比，存在一定差距，因此平均发电量水平较低。但大部分企业实际熟料产量均比设计产量高出10%以上，相对烧成热耗也较高。4. 纯低温余热发电效益测算
采用国产技术与装备纯低温余热发电项目投资，每千瓦装机约6500～7000元左右。纯低温余热发电的供电成本通常在0.12~0.16元/kWh之间（其中折旧费占37%~39%，维修费占25%~28%，另外的费用占18%~22%）。外购电价与供电成本的差价就是效益。余热发电的供电可满足水泥生产用电的三分之一到四分之一，吨水泥成本可降低12～15元。投资回收期在3~4年之间。
2008年余热发电创造的经济效益可以按装机容量和吨熟料余热发电量两种办法来进行计算。若2008年投运的机组能力发挥率按30%计算，机组的运转率按7000小时计算，2008年余热发电量为71亿kWh，创造的经济效益为34.8亿元；若吨熟料余热发电量按36 kWh 计算，2008年投运的发电机组相对应熟料生产能力的发挥率仍按30%计算，熟料生产能力为17947万吨，发电量为64.7亿kWh，创造的经济效益为31.7亿元。
按第一种方法计算，机组实际运转率高于7000小时，一般发电机组和水泥窑运转率基本相当，可达到7400小时左右；按第二种方法计算，熟料实际生产能力超出原有设计能力10%左右，所取的熟料值偏低，但吨熟料实际发电量平均达不到36 kWh。综合各种各样的因素，2008年余热发电创造的经济效益为33亿元不会太离谱。
利用清洁发展机制项目（CDM）企业可获得额外的收入，例如一条5000t/d生产线MW余热发电机组，每年约减排2万多吨的CO2，按目前国际平均价格10欧元计，每年可给企业增收约150～200万元人民币。
纯低温余热发电的余热锅炉的降尘作用及窑头冷却机余热锅炉炉前配置的预除尘装置，进一步提升了收尘效果，具有一定的减排作用。经计算5000t/d规模窑头余热锅炉减排粉尘约为50.05t/a，窑尾余热锅炉减排粉尘为11.45t/a，合计每年减排粉尘为61.50t。也就是说9MW机组的两台锅炉的降尘作用，使水泥窑年减排粉尘为61.50t。由此推算，2008年因余热发电的投运，使水泥窑废气粉尘排放量年减少了11357 t。
水泥窑利用余热发电满足生产线部分供电需求，相当于减少了燃煤发电量，等于减少了燃煤产生的SO2、CO2、NOx等有害化学气体对大气的污染。2008年水泥行业利用余热发电量按71亿kwh计，火力发电按360gce/kwh计，水泥行业余热发电相当减排CO2 665万吨；利用废气经余热锅炉进行热交换后，排入大气的温度大幅度降低，从而减小了对周围环境的热污染。
据数字水泥网统计，截止2008年底，已投产的新型干法熟料生产线投产的生产线年底，安装余热发电机组的生产线条生产线分别为烘干污泥、供热和供气，总计利用废热的生产线条。
新型干法熟料生产线条左右不宜配套建设余热电站，有220条熟料生产线建设余热电站的任务将在“十二五”完成。“十二五”期间，新型干法熟料生产线和余热发电建设高峰已逝去。但是，随着余热发电技术装备的不停地改进革新，水准不断提高，老机组的技术改造任务将不断增多，余热利用的方式和用途也不断增多，届时不宜建设余热发电的生产线将会寻找自我的用武之地，余热利用仍然有一定潜在市场。
企业为追求发电效益，要求技术供应方（设计单位）尽量提高发电量，并以吨熟料发电量指标的高低确定合作方。设计单位为迎合企业的意愿，在废气取气点上做文章，其途径和手段是和三次风争风或获取其它水泥生产用高温气体。这种做法虽能提高一些发电量，但是造成单位熟料热耗随之提高。
目前吨熟料发电量大多数在35~38kWh/t-cl之间，与理论计算值38~42kWh/t-cl还有较大的差距，应进一步研究提高纯低温余热发电系统热效率的途径和措施，在不增加熟料单位热耗的前提下，谋求从蓖冷机、预热器和窑头胴体等处获取少量高温气体来提高吨熟料余热发电能力，逐步提升余热发电技术水平，提高余热发电系统热效率。
2006年国家发改委发文要求，新建新型干法水泥生产线同时配套建设余热发电。据此重庆市政府要求，新建新型干法水泥生产线，都要同时配套建设余热发电装置,否则不予批准。这种绝对的要求，其实欠科学和合理。余热发电是利用窑头和窑尾的废热，锅炉和发电机组的选择是根据废气量和温度量身定做的。扩建生产线时，可参照原生产线运作情况和热工标定资料，完全新建只能参照同规模生产线进行确定，由于设备选型、原燃料条件、管理上的水准的不同，会造成不匹配，影响效率的发挥。何时建设余热发电不应一刀切，由企业视详细情况而定更科学。
水泥余热发电是我国十大节能工程之一。水泥厂余热发电原则是并网不上网，所发电量全部自用。目前水泥厂余热发电并网仍然是老大难问题，有的企业甚至将并网问题反映到省长，依然得不到解决。此问题基本上可以定性为都会存在的问题。国家发改委应统筹协调解决，制定余热发电并网(审批、管理费、优惠政策等)管理办法。
注：在余热发电项目统计中，得到了中材节能、海螺集团、大连易世达、南京凯盛、中信重机、杭州中科节能、南京院、成都院、合肥院、昆明阳光基业、香港节能、成都四通等公司的热情支持，对他们的帮助表示感谢。
