煤電基地燃煤固廢資源化得探討

1、.PAGE ：.；PAGE 6煤電基地燃煤固廢資源化的有關(guān)問題我國煤電基地是在煤炭基地的根底上開展構(gòu)成的。煤炭基地的固廢物主要有煤研石、煤泥等。高熱值煤研石可發(fā)電, 低熱值煤研石制磚及燒制水泥等, 并作為礦區(qū)塌陷復(fù)墾的回填物。煤泥用于發(fā)電, 利用率達90% 以上。自上世紀(jì)70 年代開場, 一些大煤礦陸續(xù)建成了一些小容量的沸騰爐及循環(huán)流化床(CFB)電廠, 產(chǎn)出了小批量的(CFB)灰, 給礦區(qū)帶來一些新的污染。在各類大氣污染物中, 燃煤呵斥的污染最嚴(yán)重, 治理的義務(wù)最迫切。我國原煤灰分、硫分含量較高, 大部分煤的灰分為20%28%；硫分含量為0.1%10%。燃煤的污染主要是煤煙氣產(chǎn)生的污染, 包

2、括： 氮氧化物、硫氧化物、粉塵可吸人顆粒物、痕量有害元素如汞等。SO2、NOX是嚴(yán)重的污染物, 是治理的主要對象。大量煤炭固體廢物排放不僅占用大量土地，淹沒和破壞大面積農(nóng)田；而且對礦區(qū)的大氣、水體(地表水和地下水)和土壤產(chǎn)生污染；改動部分地域生態(tài)環(huán)境，使生態(tài)系統(tǒng)遭到擾亂，穩(wěn)定性降低等，使生態(tài)環(huán)境進入一個資源浪費與環(huán)境污染的惡性循環(huán)圈。雖然世界各國在煤炭固體廢物資源化利用方面進展了長期、大量研討開發(fā)，但受煤炭固體廢物本身物化性能的限制及經(jīng)濟技術(shù)開展程度的制約，煤炭固體廢物的資源化利用率不斷很低。目前，中國煤矸石的利用率僅為44。隨著固體廢物排放收費政策的實施，廢物排放企業(yè)將面臨宏大經(jīng)濟壓力。而隨

3、著固體廢物排放量的添加，人類面臨的環(huán)境壓力也將越來越大另外, 燃煤中粘土質(zhì)礦物, 也在不同爐溫下產(chǎn)出許多細(xì)微的粉塵粒(各類粉煤灰), 污染大氣和環(huán)境。另有少量有害痕量元素(如汞等) , 會產(chǎn)生累計沉淀污染的危害。因此迫切需求開發(fā)符合環(huán)境平安要求的固體廢物太宗處置與資源化技術(shù)。1 我國煤電基地燃煤固廢物及其利用1998年1月12日國務(wù)院國函【1998】5號文第四條的規(guī)定: “ 除以熱定電的熱電廠外, 制止在大中城市城區(qū)及近郊區(qū)新建燃煤火電廠 。自此, 我國大批燃煤電廠皆新建在我國20個大中型煤電基地內(nèi)?；刂屑扔刑卮笮兔悍蹱t電廠(PC鍋爐), 又有容量不等的中小型低熱值燃煤電廠(CFB鍋爐)。這

4、些鍋爐的熄滅工藝差別較大, 產(chǎn)出的粉煤灰種類多, 物性差別也很大。電廠脫硫后還產(chǎn)出脫硫石膏和脫硫灰渣, 再加上煤研石、煤泥等, 煤電基地成了我國固廢產(chǎn)出量最大污染最嚴(yán)重的地域, 但也是燃煤固廢資源化最好的用武之地。1.1煤電基地內(nèi)火電廠產(chǎn)出的幾種粉煤灰1.1.1電廠煤粉鍋爐產(chǎn)出低鈣普通粉煤灰(pc灰)此灰質(zhì)量相對穩(wěn)定, 用途較廣。其中I級灰、II 級灰已成為我國水電、鐵路工程、大型建筑及建材的搶手貨。當(dāng)灰中含有較高鋁、鐵等元素及稀有貴重金屬(如鍺)時, 那么應(yīng)首先實行高附加值提取工程。有的也可從灰中提取漂珠等。1.1.2循環(huán)流化床鍋爐(CBF)粉煤灰(CBF灰)CBF鍋爐多用低熱值燃料, 鍋爐

5、溫度為7501000 , 雜質(zhì)在爐內(nèi)僅處于軟化階段, 產(chǎn)出的粉煤灰不是晶體, 含炭量高(多數(shù)10%15%), 是成分復(fù)雜的混合物。運用到工程中, 往往理化性質(zhì)不穩(wěn)定, 影響運用效果。其渣的成分及運用效果好于飛灰。1.1.3循環(huán)流化床脫硫灰(CBF脫硫灰)CBF鍋爐脫硫時, 產(chǎn)出CBF 脫硫灰。此灰系由CBF灰加脫硫相?；旌隙伞Ｆ湫阅芨环€(wěn)定,同時出現(xiàn)水硬性、后期膨脹性等景象, 利用較復(fù)雜。1.1.4高鈣粉煤灰此灰多出如今燃用部分褐煤及次煙煤中。此灰運用時具水硬性及膨脹性, 運用須謹(jǐn)慎。1.2電廠脫硫副產(chǎn)物-脫硫石膏及亞硫酸鈣煤粉爐電廠法脫硫產(chǎn)出的脫硫石膏, 2021年的產(chǎn)量已近千萬t。脫硫石

6、膏目前的主要用途是替代天然石膏作水泥緩凝劑、建材制品、醫(yī)用、模具及高強度特種用途。但遭到市場需求量及銷售半徑等的限制。當(dāng)煤粉爐電廠運用干法脫硫時, 那么產(chǎn)出以亞硫酸鈣為主的脫硫灰渣, 其產(chǎn)出量在我國有百萬t左右, 至今未找出較好的用途, 多為堆積處置。2 我國燃煤固廢利用的兩個階段從粉煤灰資源化的開展來看, 大型煤電基地構(gòu)成前, 礦區(qū)只需小型CBF電廠。大中型電廠大部分在城市, 全國對粉煤灰的利用集中在PC灰。實現(xiàn)了PC灰在建材制品、水泥消費、硅工程及個別消費高附加值產(chǎn)品的利用。奠定了粉煤灰的實際和運用根底, 成熟了粉煤灰利用中假設(shè)干粉體技術(shù)及設(shè)備。奉獻是宏大的。這是第一個階段。隨著煤電基地的

7、構(gòu)成, 各類燃煤固廢產(chǎn)出量大, 新種類也越來越多。從體制上看, 基地中有2/3左右國有電廠, 實力較強, 規(guī)模大, 人才相對雄厚。對燃煤固廢特性的了解和研討相對較深, 資源化率高。而另有1/3左右的電廠隸屬煤礦、鋼鐵、化肥、金屬冶煉及大型私營企業(yè)等。這部分電廠規(guī)模較小、對燃煤固廢利用研討不夠、人才短缺, 堆積景象嚴(yán)重。電廠接近大中城市, 粉煤灰作為商品, 運輸及銷售半徑問題不突出,新建電廠在基地, 遠(yuǎn)離大中城市, 資源化產(chǎn)品遇到了市場、運距、二次污染、減少資源化過程中能耗的壓力越來越大。例如, 當(dāng)前許多行業(yè)將粉煤灰磨的越來越細(xì),設(shè)備從破碎機開展至管磨機?；业募?xì)度到達30m以下, 平均電耗分別為

8、3020kwh/t, 本錢高達1520元/t, 且細(xì)度與能耗指數(shù)成反比上升。宏大的能耗高本錢, 多數(shù)企業(yè)無法接受。因此, 如何在基地將多種類原狀固廢用好, 是當(dāng)前最迫切的問題。隨著2003年電廠脫硫, 脫硫石膏、亞硫酸鈣及CBF脫硫灰的利用也日益突出。我們以為, 處理上述矛盾的原那么只能是:就地、就近、大用量、可繼續(xù)、低本錢、有效益地用好電廠各類原狀固廢, 使其功能化、產(chǎn)業(yè)化。這即進人煤電基地固廢資源化的第二個階段。其中在第二個階段很重要的研討是試圖經(jīng)過煤矸石獲取生物氣。假設(shè)煤矸石礦井下填充可以獲取生物氣，不僅可以處理大量煤矸石地上堆放呵斥的各種環(huán)境經(jīng)濟問題，也可以獲取生物氣這種能源。但是由于

9、煤、煤矸石的難生物分解性，有研討人員引入了接種物，而接種物的引入以及微生物降解后的發(fā)酵液能夠會對地下水呵斥影響。這兩個階段的區(qū)別在于, 前階段主要研討的是以PC灰為代表的需經(jīng)過二次運輸、二次加工的各種資源化技術(shù)。新階段的特征是除少數(shù)灰仍要經(jīng)二次加工利用外, 多數(shù)直接利用原狀固廢, 盡量減少長間隔 (超越10km輸漿濃度不變的運距)二次運送及二次加工, 實現(xiàn)就地、就近、大用量、可繼續(xù)、低本錢的利用原那么。這個階段并不排斥前階段已有的各項成果。而是一個運用固廢種類更多、用量更大、本錢更低、污染更小、更有利于煤電基地實施循環(huán)經(jīng)濟和固廢資源化、更加順應(yīng)煤電基地生態(tài)文明建立的新階段。3燃煤固廢資源化在煤

10、電基地的情況本著就地、就近、大用量、可繼續(xù)、低本錢的思緒和原那么, 經(jīng)過10多年的研討與實際, 已探求出了固廢在煤電基地的一些用途：3.1煤礦井下防治煤自燃的平安工程我國有50%的煤自燃礦井。隨著開采深度添加, 煤層地溫不斷上升, 又將有20%左右的新礦煤自燃。長期以來,國內(nèi)外多以黃泥漿為主體進展煤自燃防治。今后, 粉煤灰等固廢可以作為防滅火資料。一個年產(chǎn)300萬t的煤礦, 年耗原狀粉煤灰約6萬t以上(要加PCAS外加劑)。一年可少挖68畝地, 節(jié)約黃土(78萬t)3.2 井下放射砼及沿空送巷、留巷工程為了煤巖層壓裂后的穩(wěn)定及加固支護, 需求在煤巖壁上放射砼漿 為了減少巷道的掘進量、緩解采掘接

11、續(xù)矛盾, 煤礦山正在推行運用沿空送巷、留巷工程。需求大量的新型膠凝支護資料。固廢復(fù)配后可替代部分水泥, 當(dāng)其作為井下支護資料運用時, 對固廢的化學(xué)成分、物理性能及含碳量有要求。這項工程至少年耗固廢約2萬t以上(有的可達34萬t) 。3.3 在建筑和水利工程上的運用基地有大量空場要填充后上蓋建筑物, 另有攔河壩、貯灰壩工程, 井下有分層開采、沿空護巷、大型隔離墻及采空區(qū)充填等工程, 皆可利用固廢復(fù)配物作為填充料, 用量宏大。3.4 “三下開采及地面塌陷減沉充填“ 三下 開采及地面塌陷減沉充填當(dāng)煤層處于河流、湖泊下, 鐵路及重要公路下, 城鎮(zhèn)及村莊下開采時, 為了減少地表下沉危及地面上述地物的平安

12、及為了減少對農(nóng)田的破壞, 皆要求煤礦開采時采取塌陷減沉措施, 需求大量充到關(guān)鍵巖層下的填料(如粉煤灰、水泥、砂子、煤殲石等)。此法是煤礦今后的技術(shù)方向, 用的越來越多。固廢物消納量將是宏大的。3.5 防治礦井水患時的運用有的礦井為了預(yù)防底板灰?guī)r承壓水的突出, 及上伏第四系含水層和厚層砂巖中的靜貯水, 要進展巖層注漿加固及含水層的改造工程。加固底板、填充裂隙、堵死各種溶洞。這些工程需大量運用水泥硅。經(jīng)實際證明, 在水泥硅中摻入一定比例的粉煤灰, 不僅可以節(jié)約水泥, 而且可以提高防治水患的效果。粉煤灰取代水泥和沙子的比例可達到10%25%。3.6 塌陷地復(fù)墾井工開采時地表將塌陷, 其深度變化在煤層

13、開采厚度的30%70%之間, 回填復(fù)墾原來采用的是黃土、砂石, 如今可以利用固廢作為復(fù)墾時回填的主要資料, 節(jié)約了復(fù)墾造地的本錢, 減少了耕地發(fā)掘和由此帶來的負(fù)面影響。以固廢作為回填資料必需對其進展放射性、重金屬、痕量元素等的檢測和處置, 確保對周圍環(huán)境及小流域內(nèi)的水源、空氣、環(huán)境不呵斥新的危害與污染。當(dāng)回填資料運用煤研石和粉煤灰時, 還要有防止煤研石和高含炭12%粉煤灰自燃的措施。3.7 農(nóng)、林、草種植基地塌陷復(fù)墾面積大。在其上的農(nóng)、林種植, 不能從外地搬運黃土、熟土來進展。將固廢進展復(fù)配, 添加外加劑, 制造“ 人造土壤 是可行的。我公司自0 1 0 年以來就先后在三個煤礦塌陷地、研石山等

14、地處, 進展了小范圍的農(nóng)、林、草種植, 試種勝利, 有收獲。是改善基地環(huán)境、改善工農(nóng)關(guān)系、建立調(diào)和礦區(qū)的重要舉措。 關(guān)于建材磚、塊、板、粒、砂漿消費問題 在基地利用固廢消費各種建材, 因靠電廠近, 有電有過熱蒸汽可用, 場地問題相對較小, 消費本錢較低, 具一定優(yōu)勢。但當(dāng)前消費建材, 不是技術(shù)、設(shè)備問題, 主要是市場問題。是以廠為圓心, 銷售半徑內(nèi)市場的容量及可否繼續(xù)需求的問題, 應(yīng)謹(jǐn)慎為好。在建材的工程上,選擇的順序以建粉煤灰砂漿廠、粉煤灰陶粒廠。粉煤灰加氣砼廠各種粉煤灰磚廠為好。而且一個煤電基地建議集中建12個廠足夠。3.9 對于利用固廢物消費高附加值產(chǎn)品的問題這個問題要根據(jù)固廢物的化學(xué)成

15、分而定, 是可遇不可求的。條件適宜, 如內(nèi)蒙托克托電廠粉煤灰中含AL2O3。高達48%以上, 投資興建了消費氧化鋁工程。對于提鐵、脫炭等工程也應(yīng)視條件而定, 不可草率。粉煤灰在污水處置和煙氣脫硫中的運用任務(wù)正在展開。粉煤灰在高分子制品中的運用附加值較高, 具有成為聚合物填料的潛質(zhì), 但也存在一些缺陷, 如顏色、外表性能等方面。綜上所述, 煤電基地搞好燃煤固廢資源化要充分思索每個基地本身的特點, 在嚴(yán)厲弄清基地中電廠種類數(shù)量, 產(chǎn)出固廢的種類、質(zhì)量、工程特性的根底上, 結(jié)合基地內(nèi)各個礦山在平安、消費等方面需求進展的工程工程綜合思索, 要最大限制地滿足工程工程的功能要求。立足礦山, 就地、就近、大

16、用量、可繼續(xù)、低本錢、有效益地把多種固廢用于礦山, 并仔細(xì)地貫徹節(jié)能減排的要求。4 存在問題及建議4.1 存在問題4.1.1在管理體制上, 煤電基地中電廠、礦山及其它用灰企業(yè)隸屬不同指點系統(tǒng)。有關(guān)指點對固廢資源化的重要性、價值及做法認(rèn)識不一致, 基地內(nèi)固廢的排放與利用各算各帳, 不能結(jié)合起來一致思索, 沒有一個協(xié)調(diào)的組織管理體制。妨礙了基地燃煤固廢資源化的工作。4.1.2 由于地理位置不同, 市場需求不同, 當(dāng)?shù)乜萍奸_展程度不同, 煤電基地之間因區(qū)域不同, 燃煤固廢資源化的開展及程度差別懸殊。4.1.3 電廠與上下游企業(yè)(如礦山等)脫節(jié), 互不了解, 科研單位及大專院校介人不夠, 致使電廠對礦

17、山可否消納燃煤固廢心中無數(shù), 而礦山也很少仔細(xì)研討電廠燃煤固廢物的根底性能及運用到礦山平安、消費方面的可行性, 許多工程仍在大量運用黃土、水泥、砂子。4.1.4 電廠、礦山對燃煤固廢利用工程缺乏自主創(chuàng)新認(rèn)識, 多仍圍繞社會上常見工程硬找出路, 如建材等。而對礦山大量平安、消費工程中如何替代天然資源及開發(fā)燃煤固廢新功能, 滿足礦山需求方面下功夫不夠。已有工程規(guī)模小, 反復(fù)建立多, 投人不夠, 科技含量低, 難以實現(xiàn)燃煤固廢就地、就近、大用量、可繼續(xù)、低本錢、有效益的資源化原那么。4.1.5基地中能溝通“排放、運用燃煤固廢的復(fù)合型人才極缺, 現(xiàn)有任務(wù)人員相關(guān)知識及溝通上下游產(chǎn)業(yè)的才干急待培訓(xùn)提高。

18、目前, 國內(nèi)在環(huán)保技術(shù)方面尚不成熟, 工程總承包才干差, 缺系統(tǒng)設(shè)計技術(shù), 不能完善的進展系統(tǒng)設(shè)計。缺可供成套設(shè)備、施工、安裝、調(diào)試和管理一條龍效力的才干及相應(yīng)的工程公司。4.1.6 國家有關(guān)支持利廢減排的政策, 面對燃煤固廢的新變化, 急待補充完善。同時, 有些地方政府未能較好執(zhí)行國家制定的扶持政策, 運用單位本錢偏高, 難以調(diào)動運用的積極性。4.2 建議 4.2.1 在煤電基地首先要提高認(rèn)識, 各系統(tǒng)皆要認(rèn)識到大力提倡直接運用原狀燃煤固廢、減少二次運輸、二次加工的重要意義及價值。在國家政策上, 對直接大量運用原狀燃煤固廢的支持獎勵應(yīng)更高, 扶持力度更大，真正實現(xiàn)就地、就近、大用量、可繼續(xù)、低本錢、有 原那么。在貫徹“ 誰污染、誰治理 的方針時, 對一些無才干治污的排出單位, 可以提倡“誰污染, 誰治理的方針, 讓有才干的單位利用他們所出資金真正進展治污任務(wù)。4.2.2 基地內(nèi)電廠、礦山、企業(yè)的燃煤固廢資源化任務(wù)，建立一致協(xié)調(diào)、規(guī)劃機制, 并制定配套的政策措施,適當(dāng)加大有關(guān)投人, 讓產(chǎn)出單位、運用單位雙雙受害。4.2.3 對處于不同區(qū)域的基地采取不同的方針、政策及做法組織電廠、礦山等上下游企業(yè)與科研單位 對接, 集中力量研討基地內(nèi)礦山消納燃煤固廢的艱苦工程工程, 搞