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粉煤灰综合利用技术在火电企业灰渣零排放上的应用

发布时间:2022年04月21日    点击:[0]人次

粉煤灰综合利用技术在火电企业灰渣“零排放”上的应用

火电厂的发电或者供热生产都会产生多种废弃物,其中固体废弃物以煤炭在锅炉中燃烧后残留的灰渣为主。灰渣其实为两种固态残留物--灰和渣,其中灰则指随烟气从锅炉尾部排出、经除.. 火电厂的发电或者供热生产都会产生多种废弃物,其中固体废弃物以煤炭在锅炉中燃烧后残留的灰渣为主。灰渣其实为两种固态残留物--灰和渣,其中灰则指随烟气从锅炉尾部排出、经除尘器收集下来的固体颗粒,即为粉煤灰;而渣则指从炉膛底部收集、颗粒较大或呈块状的炉底渣。所谓“零排放”是指无限地减少污染物和能源排放直至为零的活动:即利用清洁生产,3R(Reduce,Reuse,Recycle) 及生态产业等技术,实现对自然资源的完全循环利用,从而不给大气,水体和土壤遗留任何废弃物。

大唐耒阳发电厂是中国大唐集团全资的基层企业,位于湖南省耒阳市,于 1987年建厂,前后进行两期建设,一期建设两台200MW发电机组(后均改造为210MW),分别于1988年、1989年投产;二期为两台300MW发电机组,分别于2003年和2004年投产。现装机容量为1020MW,每年耗煤约为300万吨,产生灰渣80多万吨。

近年来,该厂针对实现灰渣“零排放”问题进行了战略性的谋划,开展了系统性的工作,从进煤、混掺、燃烧到除渣、出灰、利用各环节都开展了卓有成效的工作,组织了大规模的灰渣综合利用工作,取得了一定的效果和实践经验。

一、灰渣“零排放”是火电厂的迫切要求

首先是国家政策的要求。中国“十一五”规划纲要提出,“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。简言之,就是节能减排。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措;也是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。2006年以来,全国上下加强了节能减排工作,国务院发布了加强节能工作的决定,制定了促进节能减排的一系列政策措施,各地区、各部门相继做出了工作部署。中国大唐集团对节能减排工作非常重视,曾先后将2007年、2008年分别确定为整个集团系统的节约年、环保年,制订了详细的十一五期间节能减排的计划和目标,其中减少灰渣排放就是工作目标之一。

其次,灰渣排放也曾是长期困扰大唐耒阳发电厂(下简称耒电)的问题,迫切需要解决。

一是灰坝库容量无法满足灰渣连年累积量。耒电在建厂初期就建设了占地面积1200多亩的灰坝,专门存放炉渣灰。耒电在二期扩建时,再次加征灰坝面积,同时加高坝体。但投产近20年时,灰坝已存放1000万吨粉煤灰,坝内基本存满。是否再次加高坝体还是另新建灰坝成为耒电急需解决的问题。这样的问题在很多火电厂存在过。灰坝带来的问题还远远不止这些。南方夏季多雨季节,时常造成灰坝灰水泄漏,污染了下游的稻田、水塘等;在冬季干旱季节,特别是大风一吹,灰坝干滩面有时会大面积扬灰,铺天盖地,会给邻近村庄造成大面积粉尘污染。耒电每年都发生多起因灰坝而引起的纠纷赔偿。这样既影响了企业的形象,又给企业造成了利益损失。

二是灰渣管道维护工作量非常巨大。耒电采用传统的水力冲渣,由水力除渣系统冲至排灰泵房,再由中继泵房通过管道水力输送至3公里外位于鹿岐峰上的灰坝。这种生产模式不仅浪费了大量的水资源、土地资源等,而且污染环境,加大了企业的发电成本。特别是因水力冲渣,灰渣管道受磨损大,造成灰渣管道维护工作量非常大。耒电投产以来,多次对灰渣管道更换改造,对材质、设计都提出更高的要求,但其中仍然发生了几十次灰渣管道磨损,维修任务和经费压力非常繁重,同时因灰渣泄漏到农田引发纠纷不断,叫人疲惫不堪。灰渣排放已经严重困扰着企业的安全稳定生产。

二、实现灰渣“零排放”关键要降低灰渣产量

为实现灰渣零排放,该厂对生产全过程实行管控,从电煤采购开始,到电煤存放、混掺、燃烧以及灰渣排放、利用等过程都进行了综合考虑,从各个环节入手,采取加强管理、利用技改等措施降低灰渣排放量。

在采购电煤环节,该厂根据设计煤种对发热量、挥发分、灰分划定了范围。即使在电煤采购十分困难的时期,如2008年上半年,湖南省电煤采购处于四面楚歌状态,但是该厂严格遵守煤质要求的范围,对超出范围的煤种即便价低也不采购。此措施对来煤灰分进行了有效管控。

在输煤进厂煤仓过程中,该厂对照锅炉设计煤种对来煤进行适当掺配。该厂进煤主要有山西煤、江西煤以及当地煤,各煤种发热量、挥发分、灰分都不相同。该厂利用输煤皮带转运、煤场混掺、煤仓混掺等方式将不同煤种掺合,既保证掺混后煤质接近设计煤质,又实现入炉煤质稳定适烧。同时,对入炉煤粉细度、风量等方面都对制订了明确的运行操作规定和要求,保证了入炉煤有利于保持锅炉燃烧稳定,更有利于燃烧完全而降低单位煤耗。燃烧完全,自燃产生的灰渣少;煤耗低,即耗煤少,也就相应减少了灰渣量。

同时,该厂还通过多种方式如通过技改提高设备经济性能和安全性能,降低供电煤耗,并取得了喜人的效果。建厂初期,该厂供电煤耗已从88年时的491克/千瓦时,下降到2008年底342克/千瓦时,20年来供电煤耗降低149克/千瓦时,相对每年节约燃煤近9万吨(按照年60亿千瓦时发电量计算),相当每年少排灰渣近3万吨。

三、控制灰渣排放量重点是综合利用

实现“零排放”,一方面是要控制生产过程中不得已产生的废弃物排放,将其减少到零;另一方面是将不得已排放的废弃物充分利用,最终消灭不可再生资源和能源的存在。

在控制生产过程废弃物排放方面,该厂自投产以来,先后投入环保设施建设和改造资金达4亿元。在二期扩建时,高标准建设电除尘系统,积极采用了高效除尘器,使#3、4除尘器烟尘浓度控制在100mg/m3内。2007年先后对一期#1、2电除尘器进行了改造,从而使改造后的除尘效率达99.8%,烟尘浓度达到100mg/m3。每年少向大气排尘1400吨。随着我国对除尘干灰输送技术的不断成熟,该厂将水力除灰改造为干式输灰,为提高粉煤灰综合利用率创造了条件,也减少用水量和废水排放量。

对灰渣综合利用,也就是将灰渣变为另一种产业的原料或燃料,形成循环产业。粉煤灰主要有硅铝玻璃、微晶矿物颗粒和未燃尽的残炭微粒所组成,其化学成分以氧化硅和氧化铝为主。过去,这些粉煤灰除了少量用于简单的建材辅料添加剂外,大部分都作为废物被遗弃。现在,粉煤灰综合利用技术得到了开发与提高,粉煤灰不仅可生产烧结砖、蒸汽养护砖(简称蒸养砖)、硅酸盐砌块,还可制泡沫玻璃、加气混凝土以及生产陶粒、在砂浆中代替部分水泥、石灰或砂,此外还可以从粉煤灰中提取多种化学、化工原料,例如碱法提取氢氧化铝,回收铁或磁珠、空心微珠等,为耒电粉煤灰的综合利用提供更加宽广的舞台。该厂早在上世纪90年代就开始对灰渣进行开发利用,但综合利用率仅21%。近年成立了专门负责灰渣处理和综合利用的再生资源利用公司,抓住以粉煤灰为原料发展新型墙体材料产业纷起的机遇,投资600万元增设干灰分选装置,使灰渣综合利用量达到60%以上,逐步形成了以粉煤灰为纽带的综合利用产业链。

在实现新增粉煤灰综合利用的基础上,该厂进一步考虑如何将历史积存在灰坝的1000万吨灰渣变废为宝。原来灰坝存放的灰渣,除了村民用拖拉机零零碎碎拉走一些外,未能有效和大规模开发利用。2006年,耒电引入专业化的再生资源公司,变原来作坊式处理为规模化、集约型的再生资源有序利用,目前年处理灰渣量达300万吨。同时,为方便综合利用灰渣,该厂对灰坝灰渣进行了干滩处理,并经过反复尝试,还对干滩面进行四季长青式的草地绿化,既防止了干滩扬灰污染,又美化了灰坝环境,且为大面积开挖处理灰渣创造了条件。灰坝灰渣的综合利用不仅为企业增加了经济效益,更重要的是无须再担忧灰坝扩容、扩建问题,既避免了生态破坏,又节约了征地和建设成本。

结束语

耒电经过几年对灰渣实现“零排放”的探索与实践,收获颇多。一是节能减排工作成效显著,不仅降低了煤耗,还降低了污染物、废弃物的排放量。二是解决了灰渣存放的难题,不仅不需要再建灰坝,且原灰坝即将腾空。三是降低生产维修费用,灰管、灰坝以及除尘器维护工作量大大减少,相应维护费用也大幅度降低。四是为企业赢得了更多的经济利益,仅干灰和灰渣销售就可给企业带来不菲的利润。

由此可见,企业开展节能减排并不单纯是投入的问题,同时还是一个收入的问题。开展综合利用既实现了减排的需要,还实现了企业创收的目的,是真正的国家、社会与企业三方“三赢”的行为。

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