煤炭是印度的主要能源，并将在未来很长一段时间内继续如此。大约70%的煤炭产量用于电力部门，其余用于钢铁，水泥和其他消费者。 该国报告的煤炭储量如表I和II所示：

煤炭储量

根据煤炭和褐煤工作组第十一五计划的报告，煤炭产量预计如下： 煤炭是印度水泥工业使用的基本燃料。虽然它主要提供必要的热量和温度，但煤中的灰分含量也与石灰石化学结合，有助于形成水泥熟料。当然，在印度，煤炭将在很长一段时间内继续成为主要燃料。 煤炭是根据煤炭公司和水泥公司之间的燃料供应协议（FSA）供应给水泥公司的，通常价格更便宜。此外，水泥厂通过FSA接收煤炭，也通过市场采购采购进口煤炭，石油焦，褐煤和煤炭等燃料。这是因为通过FSA接收的煤炭量总是远远少于其实际需求量。 关于水泥行业煤炭的一些要点如下：

• 煤炭是制造水泥的基本燃料。
• 煤炭供不应求。大约只有60%的总需求是由煤炭公司通过FSA提供的。
• 剩余的数量必须从其他来源采购，例如公开市场、电子拍卖、进口和使用石油焦，成本要高得多。
• FSA煤炭价格（已通知）在过去几年中上涨了数倍。
• 进口煤炭、石油焦和电子拍卖煤炭的采购价格是通知价格的几倍。
• 进口煤炭、石油焦和电子拍卖煤炭的价格正在飙升。电子拍卖价格通常是通知价格的两倍。
• 由于成本高，在经济的基础上采购燃料变得非常困难。

因此，水泥行业正在认真考虑使用替代燃料来制造熟料。这些替代燃料是什么？有关其类型、用途、所涉问题、现有经验、正在进行的试验、优缺点等的详细信息。在后面的段落中给出。 石油是一种替代燃料，已经在几个国家的水泥窑中使用。然而，由于其成本上升，大量现有的水泥厂已经从石油转向燃煤。此外，几乎没有新的水泥厂计划使用石油来加热其窑炉。因此，本文不讨论此选项。

石油焦

石油焦在包括印度在内的许多国家的水泥工业中被广泛用作补充燃料。 石油焦（全称石油焦）是原油精炼过程的残余产品。它具有高热值，但挥发性含量低，从而导致点火特性差。它是一种黑色固体，作为蒸馏较重石油原油的最终产品。 与煤相比，石油焦的硫和氮含量更高。表三给出了典型石油焦和典型印度煤的成分和热值的比较：

使用石油焦由于其低挥发性和高硫含量而存在某些问题。由于缺乏挥发物，石油焦必须非常精细地研磨，以使其完全燃烧，从而充分利用其较高的热值。高硫含量，在窑内造成操作问题。这个问题通常可以通过使用旁路系统来解决。 硫含量高达100%的石油焦，可60%用作燃料。硫含量在15%至20%之间的石油焦可用作燃料的<>%。但是，要利用硫含量较高的石油焦，需要一个可以抽取约<>-<>%窑气的旁路系统。 石油焦除了较高的热值外，还有一大优势，几乎是一种废品，其价格通常远低于煤炭。

轮胎芯片

轮胎碎屑或轮胎衍生燃料（TDF）于1970年代首次用于德国的水泥窑。几年后，美国的窑炉开始使用TDF，这被证明是一个相当受欢迎的步骤。目前，美国每年生产超过300亿条旧轮胎，其中约150.60亿条被转化为TDF，其水泥工业在其窑炉中使用了价值约25万条轮胎。 其他国家也很快开始使用TDF，包括英国，每年使用价值数百万条轮胎。 TDF有几个优点。首先，它大规模利用废物，否则这些废物将需要巨大的垃圾填埋场来处理。其次，它具有高热值，比优质煤多产生约5%的能量。第三，当用于代替高硫煤（印度煤的比例很高）时，它可以减少一氧化二氮（NOx）的排放。第四，它可以以碎屑的形式使用（最常见的是5厘米x 1厘米）或也可以作为整个轮胎使用。第五，如果正确送入窑中，TDF会产生更均匀的燃烧速率，从而延长用于衬窑的耐火砖的使用寿命。第六，每使用一公斤TDF，煤炭的使用量就减少了25.<>公斤。磨煤机的磨损成比例地减少。第七，轮胎中的钢材与熟料材料结合，从而产生更一致的最终产品。 看到TDF的优势，印度水泥工业要求环境和森林部（MoEF）允许其在水泥窑中使用。经过一段时间的拖延，MOEF终于允许在水泥窑中使用碎轮胎作为补充燃料。这一决定已传达给中央和州污染控制委员会。（CPCB和SPCB）。

污泥

几种类型的污泥可用作水泥窑的替代燃料。这些包括油漆污泥、炼油厂（石油）污泥、污水处理厂 （ETP） 污泥和焦油废物。 在过去几年中，几家印度水泥公司在其窑炉中使用各种类型的污泥作为替代燃料进行了成功的工厂试验。这些试验是与各自的SPCB合作并在CPCB的监督下进行的。 这些试验的结果随后提交给了MoEF，后者现已批准在水泥窑中使用油漆污泥作为补充燃料。这种许可伴随着某些条件，包括每种情况下的强制植物试验。

生物量

这包括农业废物、食品工业废物和生物柴油废物。 常用的材料包括稻壳、锯末、动物粪便和木薯。

稻壳

大米是全球数十亿人消费的基本粮食。稻壳是米粒上不可食用的覆盖物。它在大米脱壳或碾磨过程中被去除。全世界每年生产约600亿吨稻谷。平均而言，稻谷由70-72%的大米，5-8%的麸皮和20-22%的外壳组成。因此，每年生产约120.20亿吨稻壳。其中大部分只是被燃烧摧毁或倾倒在某个地方。少量用作发电燃料，或用作动物粪便堆肥的膨胀剂。水泥行业可以很容易地使用工厂的散装稻壳作为窑燃料，尽管运输和储存可能会引起问题。稻壳对水泥行业还有一个优势。稻壳燃烧后会产生约<>%的灰烬。稻壳灰具有很高的火山灰活性，因此可以很容易地用于生产高质量的混纺织水泥。它是粉煤灰、炉渣或硅粉的绝佳替代品。

动物粪便

这些包括粪便和脂肪。粪便，尤其是牛粪，几个世纪以来一直被用作家庭燃料。但是，批量采购并不容易。然而，动物脂肪废物相对容易获得。这些可以从为肉类行业加工的工厂批量获得。事实上，多年来，几家欧洲水泥厂通过使用动物脂肪废料进行燃烧，节省了约20%的窑燃料。这些工厂主要位于法国和德国。

塑料袋

燃烧无处不在的塑料袋的问题在于，这通常是在800摄氏度左右完成的。在此温度下，聚乙烯（用塑料袋制造）的燃烧会产生有害气体。因此，通过燃烧塑料袋来处理塑料袋几乎被普遍禁止。因此，它们被埋在垃圾填埋场处理掉，在那里它们需要数百年才能分解。 然而，水泥窑在1200至1500摄氏度下运行，以生产熟料。在这些高温下，聚乙烯完全燃烧，不产生任何有毒气体。 中央邦的一些水泥厂已获得包括国家污染控制委员会在内的环境机构的许可，可以进行燃烧用过的聚乙烯袋作为补充燃料和煤炭的试验。

使用替代燃料时面临的问题

其中包括：

1. 分析
2. 质量平衡
3. 称量
4. 窑进料系统
5. 额外氧气的需求
6. 规章制度

分析

替代燃料通常含有有害元素，如汞镉、砷、铅和镍。燃烧含有这些有毒元素的材料受到严格的法律约束。许多国家不允许焚烧汞和镉含量超过百万分之0.5的产品。同样，为了安全燃烧，砷和铅也不允许超过10 ppm。因此，在使用替代燃料之前必须对其进行分析，以防止非法排放。 使用废燃料引起的另一个复杂问题是燃料批次的成分可能发生相当大的变化。这使得很难定义仅使用一种参考物质监测不同样品的方法。此外，认证标准物质（CRM）通常不适用于替代燃料中所含的大多数材料。虽然在这些情况下使用无标样方法可能会产生良好的结果，但对于极低的检测限（如汞和镉的要求），使用经认证的校准标准品的定量分析技术是必要的。 通常用于此类分析的方法是能量色散X射线荧光（XRF）光谱法，其细节超出了本文的范围。

质量平衡

这是估计所用交替燃料成分中不同材料对最终生产的熟料的影响的过程。然后可以采取纠正措施减少或消除不需要的特征。水泥公司面临的几个实际问题，他们打算使用替代燃料，将解释平衡质量可能需要什么。 一家水泥公司曾经想评估在其窑炉中燃烧铝工业的废锅衬里的影响。衬里由碳组成，最初用于衬里用于生产铝的电解槽。这些电池中使用的电解质是冰晶石，其中一些被吸收到衬里中，这意味着它们具有高钠和氟化物含量。碳衬垫本身具有良好的热值，燃烧衬垫的预期价格很有吸引力;但是钠和氟化物对熟料有什么影响呢？并且是否需要安装旁路。如果是这样，绕道需要多大？ 回答这些问题需要发展质量和能量平衡。质量和能量平衡是必需的，因为随着燃料混合物的变化，输入到窑的总能量必须保持恒定。用废锅衬里或其他替代燃料代替煤炭，在向窑炉输入的能量方面直接一对一地替代吗？可能不是，因为粒径和挥发性含量的差异会影响窑内的热释放特性。 另一家公司，一家欧洲公司，正在受雇在其窑中大规模燃烧动物骨头。焚烧骨头产生了大量的五氧化二磷。这种气体对熟料矿物学的影响在当时是完全未知的。因此，在开始实际大规模使用骨头之前，经过了几次试验和随后的窑炉改造。

称量

一旦选择了替代燃料，就必须计算出将其送入窑炉的速度。显然，一旦确定了这个速率，就必须考虑称重选项。这些将主要取决于替代燃料的类型和窑输送系统的设计。一般来说，称重是使用适当位置的称重传感器以电子方式完成的。

窑给料系统

替代燃料从储存筒仓通过传送带送入窑中。进料系统必须能够在窑温下成功运行。还应确保窑内没有烟气泄漏。而且，当然，它应该能够以正确的数量和所需的间隔供给燃料。通常，这些系统由许多由气缸操作的瓣阀组成。它们还可以包含防堵塞气枪。

额外氧气的需求

任何燃烧过程都需要氧气。虽然空气是最常见的氧气来源，但它并不是最有效的，因为它还含有约79%的氮气。空气中的氮气会吸收体积，吸收热量并降低火焰温度。添加纯氧（富氧）通过提高火焰温度和可用热量来改善整个燃烧过程。在窑内，氧气增强了燃烧区的控制，提高了窑的稳定性。 使用氧气来改善替代燃料的燃烧已被证明可以减少或消除排放偏移并提高火焰温度。由此改进的燃烧区控制使操作员能够以更一致的速率保持进料和燃烧。随着时间的推移，窑稳定性的提高转化为更多的产量、更高的燃料替代率和更低的运营成本。根据替代燃料的价值，增加替代可能导致净负燃料成本（包括氧气成本）。 必须根据所需的数量、时间和窑炉设计适当地注入额外的氧气。

规章制度

已经提到可能给替代燃料的潜在使用者带来问题的各种法律。在印度，这些包括地方当局、中央和邦污染控制委员会以及环境和森林部要求的许可。 其他国家的水泥制造商也面临类似的问题，特别是因为污染控制规范和法律因国家而异，有时因州而异。这通常会对试图将业务扩展到海外的水泥公司的计划产生不利影响。

甲烷

几乎整个世界都看到了垃圾填埋场数量的巨大增长。这些地点通常位于城镇的郊区，通常迎合其中产生的家庭和城市垃圾。 垃圾填埋场因产生大量甲烷气体而臭名昭著。这种气体通常会被浪费，只会增加大气污染。在水泥窑中使用这种甲烷作为替代燃料的空间很大。 事实上，位于堪萨斯城（美国）郊外的一家拉法基工厂已经在使用来自附近两个垃圾填埋场的甲烷气体，使用地下管道系统。因此，该工厂每年可节省约8，000吨煤炭。它已计划在短期内开发第三个垃圾填埋场，最终每年节省20万吨煤炭。

全球储蓄

许多国家的水泥制造商已经使用替代燃料好几年了。根据现有的最新数字，用替代燃料替代石油和煤炭的百分比见表四。 总之，作者高兴地注意到，印度水泥工业对替代燃料的使用正在增加。这方面的最新进展是建造一个现代化的废物处理厂，以生产用于水泥窑的替代燃料。该工厂位于拉贾斯坦邦的阿杰梅尔，由钦奈的Tecpro Systems Pvt. Ltd建造，作为BOOT（建造，拥有，运营，转让）项目。技术帮助由德国的MVW Lechtenberg提供。该工厂的选址由阿杰梅尔市政府提供，每天还提供250吨生活垃圾，用于加工成替代燃料。这些废物是免费提供的。