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燃煤电厂粉煤灰:等待挖掘的“富矿”

来源: 中国电力新闻网 日期:13.07.09 [发表评论]
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——燃煤电厂粉煤灰利用创新情况调查

  编者按随着火电装机容量的不断攀升,粉煤灰排放量也在逐年增加。如何提高粉煤灰综合利用率,促进资源循环利用,减少粉煤灰对环境的污染一直是国内外研究的热点问题。本期遴选了三家在粉煤灰利用方面取得显著成效的发电厂和资源综合利用企业,以此为蓝本,展示我国在粉煤灰利用价值提取、利用途径转化、技术路径选择等方面所做的探索与创新。

  昔日废物变黄金

  对粉煤灰加以利用有三个阶段:初级阶段是将粉煤灰利用起来,节能降本;中级阶段是实现粉煤灰综合利用,打通企业内循环链条;高级阶段是提取粉煤灰产品出售,创造出更高价值。

  粉煤灰是火力发电厂煤炭燃烧过程中遗留下来的未充分燃烧的物质,主要包括从烟筒排出的飞灰、除尘器中排出的细灰和燃烧炉中排出的灰渣。粉煤灰排放目前大多是湿排,需耗用大量的水。据估算,当前我国粉煤灰排放量每年超过1.6亿吨,历年累积堆放总量已达10亿吨以上,排灰用水每年达10亿多吨。废弃的灰渣不但占用土地,而且造成严重的环境污染。如能将其加以利用,既节能节地,且化害为利、变废为宝。

  以往,河北兴泰发电公司在生产过程中产生的大量粉煤灰通过泵房进入大沙河北岸贮灰场;燃烧产生的固态渣由水力排渣排入输灰系统;产生的飞灰,则通过除尘排入灰沟。最后再采用灰渣排方式,用水力输送到离厂约8千米的大沙河贮灰场。由于原除灰排污系统采用水力冲灰,冲灰水的灰水比约为1:13左右,冲灰量约1680万立方米,除灰系统用水每小时达2500立方米。远距离输送,不仅消耗大量的电能,而且排入贮灰场的冲灰水经自然沉淀,造成下游农作物污染。又因综合利用率较低,排出的固体废物占用大量土地,对地下及周围环境产生较大影响。

  为了解决上述问题,兴泰发电公司多年来一直在探索粉煤灰综合利用的有效途径,以降低生产成本,实现环境和资源保护的目的。该公司经过多方考察和调查研究发现:在粉煤灰湿排方式下,虽然可以提取出价值更高的粉煤灰产品——漂珠,但是漂珠的产量极少,而干排粉煤灰经适当的分  选加工,可生产出一种具有高附加值的建筑材料——微珠。而且,干排除灰方式不仅可以节省大量的水资源,还可以保持粉煤灰的活性,提高粉煤灰的可利用价值。综合各种考虑,兴泰发电公司机组最终采用了干灰正压浓相气力集中除灰方式,在2004年投资3600万元对全厂的冲灰水系统进行了改造,增建了冲灰水浓缩池,项目建成仅一年就取得显著成效,使装机耗水率由2001年的0.93下降到2005年的0.60。此项技改工程不仅使灰水比由过去的1:13降低到目前的1:3,年节水量约600万立方米,同时可提取1000吨漂珠及250000吨灰渣,全年创造效益1860多万元。

  至于业内极为关注的粉煤灰微珠分选,兴泰发电公司选择采用低正压输送方式。整个分选及输送系统主要由空压机房、除尘器下设备、输送管线、微珠库、输送配电室及集控室六部分组成。经除尘器收集到的粉煤灰被气力传送到旋风分离器,由于粉煤灰中不同等级微珠产品的粒径及质量不同,在旋风分离器中受离心力及重力作用被分选成不同等级商品粉煤灰分别被收集进细灰库和粗灰库。为提高对细灰的收集效果,在分选系统的后部安装布袋除尘品对细灰进行二次收集,所收集到细灰也通过管道进入细灰库。其生产工艺流程可总结为:原灰库→给料装置→系统主管道→分选机→收集器→布袋除尘器→细灰库。

  整个粉煤灰分选系统是闭路循环运行,既提高了商品粉煤灰的产量,又减少了环境污染。(何卫东)

  改变被闲置的命运

  提取粉煤灰,再加工转化成更高的价值产品,为电厂的粉煤灰利用找到了一条极佳路径,也为粉煤灰利用产业实现商业化提供了可能性。

  走进位于内蒙古呼和浩特托克托工业园区的大唐国际再生资源开发有限公司,从行政办公楼向东望去,远处是一条巨龙般的大坝。

  “那儿存放的就是大唐托克托电厂产生的粉煤灰。”大唐国际高铝煤炭研发中心常务副总经理、国家能源高铝煤炭开发利用重点试验室主任孙俊民介绍说,过去的处理办法就是露天堆放,既占用土地,又污染环境。

  然而,一个偶然的发现改变了粉煤灰的命运。

  2003年大唐托电1、2号机组投产后,烟气粉尘排放始终达不到环保要求。当时在清华大学煤清洁燃烧国家工程技术中心工作的孙俊民专程到电厂考察,系统采集了燃烧的煤种和排放的各类粉尘样品,拿回清华分析,结果让人大吃一惊:常规粉煤灰中氧化铝的含量在30%以下,而大唐托电的粉煤灰中氧化铝的含量高达54.77%,是国内外罕见的再生含铝矿物资源,可用于提炼氧化铝和硅铝合金等有色金属产品。

  由此,在我国铝土矿对外依存度不断加大的现实背景下,内蒙古准格尔、大青山、卓资山等地高铝煤炭资源日渐被外界所了解。而充分利用粉煤灰提取氧化铝也为电厂的粉煤灰利用找到了一条极佳路径。

  目前,内蒙古准格尔、大青山、卓资山等地已探明高铝煤田资源量500多亿吨,可产生近150亿吨高铝粉煤灰,实施粉煤灰提取氧化铝可达50亿吨左右,折合铝土矿量120多亿吨,相当于我国已探明铝土矿资源总量的3.2倍。“对高铝煤炭资源保护性开采形成的循环经济产业,具有十分突出的经济和社会效益。”内蒙古自治区发  展改革委副巡视员魏晓明说。

  尽管高铝粉煤灰综合利用具备多重优势,然而在很长一段时间内其被闲置的命运并没有改变,它犹如一座富矿,等待被开发。

  2011年,国家发展改革委《关于加强高铝粉煤灰资源开发利用指导意见》出台,要求积极开拓高铝粉煤灰生产氧化铝这一新领域,直接推动了内蒙古高铝粉煤灰的转化利用。

  内蒙古积极贯彻《指导意见》精神,制定了《关于高铝粉煤灰资源开发利用的实施意见》,并向国家上报了《内蒙古准格尔地区高铝煤炭资源高效循环利用规划》,上报了大唐公司鄂尔多斯大路新区、托克托工业园区两个年产50万吨粉煤灰提取氧化铝及深加工一体化项目,以及神华集团年产100万吨粉煤灰提取氧化铝产业化项目。

  与此同时,内蒙古着力优化高铝粉煤灰提取氧化铝项目布局,推动试验示范项目建设。

  据内蒙古自治区发展改革委产业协调处副处长高金辉介绍,目前内蒙古实施的粉煤灰提取氧化铝示范项目有两个,分别为大唐国际再生资源公司20万吨氧化铝示范项目和内蒙古蒙西高新技术集团有限公司利用粉煤灰年产40万吨氧化铝项目。

  大唐国际再生资源公司20万吨氧化铝示范项目成为国内首个进入商业化阶段的高铝粉煤灰提取氧化铝项目。从2004年起,大唐国际开展利用高铝粉煤灰生产氧化铝联产活性硅酸钙的相关实验研究,研制开发出具有自主知识产权的高铝粉煤灰提取氧化铝的核心工艺技术路线。2010年建成投产示范生产线,经过工艺设备改进优化,现已实现安全稳定连续运行。(王庆丽)

  价值思维催生“硬效益”

  粉煤灰分选不仅是技术活,更是脑力活。如何让分选系统具备智能思维,发挥出高效率、高价值?此时,应该把分选系统打造成“类人脑”。

  6月13日,是大唐湖南湘潭发电公司2号分选系统技术改造后运行的第43天,一个多月的试运结果显示,该公司60万千瓦机组2号分选系统二级灰出灰率由原来的16%~22%上升到55%左右,销灰单价环比每吨提高50余元,预计今年5至12月份可增加销售收入一千多万元。这是该公司在粉煤灰利用领域充分运用价值思维的结果。

  近年,国内一、二级粉煤灰资源稀缺,市场前景十分看好,但该公司60万千瓦机组灰库分选系统由于设计先天不足,二级灰分选率一直维持在16%至22%之间,加之设备磨损严重,更加难以保证分选效果,严重影响细灰的产量和品质,这无疑是另一种方式的资源浪费。

  市场就是效益,湘潭发电公司果断决策,对60万千瓦机组灰库分选系统进行技术改造,让有限的资源发挥它最大的价值。

  之后,系列工作稳妥推进。2012年10月,该公司派相关负责人和专工就分选系统改造工程远赴山东威海、湖北武汉、安徽合  肥等地考察调研;去年11月,完成调研工作报告,在充分掌握相关技术和信息的基础上,他们认真编写了《粉煤灰分选系统改造工作方案》;去年12月,该方案立项审批。今年1月,完成2号分选系统改造招评标工作。3月5日,完成初步设计审查。3月17日,2号分选系统改造工程正式动工。4月28日,分选系统空载试运。4月29日,第一次输灰调试,正常。5月1日进入正式运行。

  此次改造的系统选用负压闭路循环式气力分选系统,具有占用空间面积小,线路布置灵活,输送过程中能耗小、效率高、无粉尘外逸、不污染环境、操作和维护方便等特点。

  运行数据分析显示,60万千瓦机组2号分选系统最大处理量由原来的每小时40吨上升至60吨以上;成品灰细度(45μm方孔筛余量)为12~18%;细灰产量由原来平均<10吨/小时增至≥34吨/小时,系统漏风系数降至≤3%,均满足技术协议要求;整套分选控制系统实现上位机远控。(贺力潍)

责任编辑:李嘉 投稿邮箱:网上投稿

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