煤矸石电厂及劣质煤的合理利用

第32卷第8期煤炭科学技术2004年8月经团煤矸石电厂及劣质煤的合理利用熊飞,王金华(煤炭科学研究总院，北京10013) .摘要:对我国煤矸石排放、利用现状尤其是煤矸石电厂发展现状及存在的问题进行了分析，提出我国当前形势下劣质煤的合理利用途径与政策建议，为政府有关部门决策提供了依据。关键词:煤矸石;劣质煤;综合利用.中图分类号: X75文献标识码: A文章编号: 0253 -2336 (2004) 08 -0004 -03Coal refuse-fired electric power plant and rational utilization of low-rank coalXIONG Fei, WANG Jin-hua( China Coal Research Insiue , Beijing100013, China)Abstract: Base on the analysis on the coal refuse dumping and utilization status in China, especially the development status and existingissues of the coal refue-fired eletric power plants , the paper provide the rational utilization access and policy proposals of coal refuse inthe present situation of China. The paper is to be references to the decision making departments of the govermment.Key words: coal refuse; low-rankcoal; comprehensive utilization煤矸石是煤矿在建井、开拓掘进、采煤和煤炭排放也将逐年提高。煤矸石长期堆存，占用大量土洗选过程中排出的含炭岩石，是煤矿建设、生产过地。同时造成自燃，污染大气和地下水质。但是煤程中伴生的废弃物。煤矸石一般占原煤产量的矸石又具有一定的发热量和可利用的矿物质，可作15% ~20%，我国煤矸石和岩石的年排放量大约在为发电燃料、生产建材产品，提取有用元素以及复1.3亿t以上，截至2002年底，全国矸石累计堆存垦造田等，也是可利用的资源。因此，劣质煤及煤量35亿t，占地约1.4万hm'，全国1 500座矸石矸石综合利用逐渐成为煤炭结构调整的有效途径,山中，有130余座正在自燃，排放大量CO、CO2、也是煤炭企业实现扭亏增盈与可持续发展的重要措H2S、SO2等有毒有害气体。煤矸石是目前我国排放量最大的工业固体废弃物之- -。随着我国洁净煤技术发展战略的实施，煤炭人1我国劣质煤电厂建设现状选比例逐年增加，煤矸石的排放比例尤其是选矸的煤矸石中通常含有20%以上的低热值煤炭，设计与实施提供了科学依据。5结论(3) 该项技术的研究成功为红会一矿实现合(1)以大放高坚硬顶煤预先综合弱化技术为理集中生产、建设高产高效现代化矿井打下坚实基研究重点，通过主要配套技术研究，使工作面回采础，拓宽了综采放顶煤技术的适用条件,其成果在.率达到84.5%，工作面平均月产达到10.59万t,国内类似条件矿井中推广应用取得良好效果。取得了良好的技术经济效果。(2)通过比较深人分析研究坚硬顶煤预先弱作者简介:事德玺(1957-),男，甘肃灵台人，高级工程化作用机理和基本规律，提出的预先综合弱化基本师，现任靖远煤业有限责任公司科学研究设计院院长。方法及合理布孔、爆破、注水等主要参数的定量、定性确定方法，为现场顶煤预先综合弱化工艺方案中国煤化工，责任编辑:李军涛4MYHCNMHG第32卷第8期煤炭科学技术2004年8月其发热量大约6.28~12.55 MJ/kg， 有的选中煤和完善化工作，正逐步应用于实践。煤泥的发热量- -般在8.37 ~ 16.74 MJ/kg,这部分据不完全统计，目前全国煤矸石综合利用电厂热值较低的燃料可作为发电和供热燃料。国家先后.年盈利在4亿元以上，绝大部分(90% 以上)的颁布了劣质煤综合利用电厂的法规和政策，鼓励和煤矸石综合利用电厂经济效益较好。2000年对国支持劣质煤综合利用电厂的发展。此外国家还在税有重点煤矿综合利用项目进行跟踪调查,效益列前收政策上，给予煤矸石综合利用的电厂减免所得10名的均是煤矸石综合利用电厂，由此可知，煤税、减半征收增值税的优惠。在技术政策上，出台.矸石综合利用电厂在煤矿调整产业结构中的重要地了.《煤矸石综合利用技术政策要点》，引导企业依位。虽然近年来，煤矸石综合利用电厂建设呈现出靠技术进步，提升技术装备水平。同时对煤矸石综良好发展势头，但还存在以下主要问题:①国家合利用的电厂采取了认定制度,对煤矸石及洗选矸给予的优惠政策落实难;②电网的关系协调难;石实行了排放收费制度，每吨5~30元。因此，从③市场监管力度不大，市场上存在着借综合利用政策层面上为煤矸石综合利用的电厂创造了较好的电厂之名，行燃煤小火电之事的现象;④电厂立外部环境。项难，环境保护政策趋严，环保压力加大;⑤电随着国家鼓励、扶持煤炭企业兴办煤矸石综合力行业关停小火电，对煤矸石、煤泥综合利用电厂利用电厂有关政策的相继出台和煤炭企业建设煤矸提出更高的要求。石综合利用电厂积极性的不断提高，煤矸石发电事2劣质煤的合理利用途径业发展迅速。据不完全统计，截至2003年底，煤矿自办电厂191座，总装机容量为910万kW,占2003年我国生产原煤17.36亿t，在煤炭生产全国燃煤电厂的2 %。其中煤矸石、煤泥、劣质煤加工过程中，有10%~15%左右的伴生煤矸石,综合利用电厂163座，总装机容量270万kW。煤其数量在1.3亿t以上。目前煤矸石综合利用电厂矸石除了作为发电厂燃料外，还可以生产民用建每年仅能利用2 700万t选矸，煤矸石建材消耗约材，用作制砖和水泥等原料，到2000年煤矸石砖1 200万t,每年有4000万t以上可供综合利用电厂120座， 年产煤矸石砖20亿块，在品种、质量厂使用的煤矸石仍然被堆弃。按热量计算，约相当上有很大程度的提高，适应了新型墙体材料发展的于1 200万t标准煤被废弃，上述资源量可满足电需要。煤矸石复垦也逐渐成为煤矿区解决矿区生态厂装机容量近500万kW。从资源量上看绝对值较环境的有效途径之一，煤矸石综合利用在“ 九五”大，但其地区分布很不平衡，主要集中在山西、内期间呈现出快速增长良好势头。1999 年煤矸石综蒙古、河南、山东、安徽等产煤大省(区)。考虑合利用量达到4 500万t,综合利用率达42%，分到经济发展以及其他发展电力条件的限制，“十别比1995年提高1000万t和6个百分点，节约能五”末期煤矸石量可满足新增400万kW的装机容源折合成标准煤约650万t。煤矸石综合利用走出量，“十五”期间新增300万kW装机容量资源是.了长期徘徊的局面，出现了良好的发展态势。有保证的。煤矸石综合利用电厂单机容量一般较小，平均2.1循环流化床燃烧技术装机容量1.5万kW，最大运行单台机组容量为循环流化床(CFB) 燃烧技术是一种新型高效5万kW。根据有关部门对35个国有重点煤矿s5座低污染清洁燃烧技术，具有燃烧效率高、低温燃烧煤矸石综合利用电厂128台机组的统计，装机容量稳定、煤种适应性强，烟气中NO,浓度低等特点,13.5万kW的2台，5万kW的2台，2.5万kW尤其是在劣质燃料资源(高灰劣质煤、洗中煤、的8台，1.5万kW的3台，1.2万kW的15台,矸石、煤泥浆、油页岩等)利用方面具有较大优0.6万kW的81台，0.3万kW以下的17台。势。若直接向炉膛内加入石灰石，可实现炉内脱.1.2万kW以下的机组占总装机容量的77%，成为硫，脱硫率可达90%以上，对不同煤种燃烧效率煤矸石综合利用电厂的主流。其中采用循环流化床可达97% -99%，锅炉热效率高于煤粉炉，比鼓锅炉64台，鼓泡流化床锅炉79台，目前35 V/h循泡型流化床高出5% ~ 15%。环流化床锅炉是主流炉型，75 Vh、130 Vh、220中国煤化工T化床锅炉逐步取V/h、 410 Uh的循环流化床锅炉，已经完成开发和.FYHCNMHG流化床锅炉，成5第32卷第8期煤炭科学技术2004年8月为煤矸石、煤泥电厂的首选锅炉。我国的循环流化3建议床燃烧技术主要来自于自主开发、国外引进、引进技术的消化吸收等三个方面。国内自主开发的主要(1)将我国煤矸石综合利用重点放在量大面研究单位为清华大学、中国科学院热物理研究所及广、高附加值的高新技术上，如煤矸石发电、煤矸西安热工研究院等，他们与锅炉厂结合，开发了石建材、回填复垦、回收有益矿产资源并进行深加35 ~440 Vh系列化国产循环流化床锅炉，以性能工等。和价格优势在国内中小循环流化床锅炉市场上占居(2)应允许大型坑口电厂发展速度与全国电主导地位。力发展速度相结合，允许劣质燃料综合利用坑口电.2.2利用煤矸石生产建筑材料及制品站发展速度大于全国发电量年增长速度(3. 44%中国从20世纪50年代开始研究煤矸石制砖技~5. 06%),鼓励条件较好的矿区，以参股人股等术，80年代曾引进国外成套煤矸石制砖技术设备,多种经济形式、以煤电联营为发展方向，鼓励和支.目前技术较为成熟，应用也较广泛。1992 年和持发展煤矸石电厂。2000年分别出台了相关国家标准，使这一技术更(3)重点支持西部大开发和振兴东北老工业趋标准化。目前全国煤矸石砖生产企业仅有近千基地。对于西部的甘肃、内蒙古、宁夏、陕西等地家，年生产矸石砖60亿块，仍仅占黏土砖产量的区，煤矸石综合利用电厂刚刚起步，按照清洁能源0.8%，利用煤矸石1600万t，节煤60万t标煤。开发的原则，建设生态煤矿工业园区，配套建设一利用煤矸石、过火矸代替黏土生产无熟料及少熟料批煤矸石综合利用电厂，服务于西部开发战略。东水泥。目前，全国煤矸石和粉煤灰厂57座,规模北地区在发展煤矸石综合利用电厂方面起步较早，为665万Va。利用煤矸石生产空心砌块、沸渣加.有丰富的资源优势，应重点支持像阜新、抚顺等衰气混凝土及矸石陶粒等新型墙体材料。老矿区发展煤研石综合利用电厂，积极推进，加快2.3从煤矸石、 粉煤灰中提取化工产品发展。从高铝煤矸石、粉煤灰中提取氯化铝、聚合氯(4)配合国家对小型机组电站的政策,用循化铝、硫酸铝、硫磺等,还可以制取分子筛等。聚环流化床等先进技术对现有小型矸石电厂进行技术合氯化铝作为- -种新型无机凝聚剂，在净化效果上改造，实现热一电联供，减少污染，提高能源利用比硫酸铝、氯化铝等有更大的优越性。分子筛具有效率。均匀的孔隙结构,对气体和液体可因其物理、化学(5)鼓励企业对新建矸石电站采用新的机制性质的差异而具有选择性吸附特性，被广泛应用于和体制，打破行业界限，以坑口电站为主，煤一电气体、液体干燥、分离和提纯。波兰等国用碱法提联营，煤电双赢;鼓励煤矸石制砖技术向产品的节取氢氧化铝常用高温烧结法(1 300年以上),中国能化、高档化、集约化和环境保护综合利用的方向则多采用常压蒸养、低温(900C左右) 脱水的工艺，其优点是能耗低。但这方面的技术研究和开发(6)鼓励开发和推广煤矸石复垦及回填采空还比较薄弱，有待进一步研究。区和建筑场地矸石回填处理技术，大批量消化煤矸煤炭洗选过程中，硫铁矿大量富集在矸石中，石，达到减少矿区地面污染、消除自燃、实现矿区经精选后可获得质量符合要求的硫精矿，硫铁矿的生态重建的目的。回收不仅减少了矸石山自燃对环境的影响，也给矿参考文献:区带来经济效益。2.4煤矸石井下充填或研石山的复垦[1]李金柱。 合理能源结构与煤炭清洁利用[M]. 北京:煤炭对于不易利用的煤矸石，主要可用矸石不出井工业出版社，2002.直接进行井下充填、塌陷区或露天矿井的充填以及作者筒介:熊飞(1963-). 男,湖北英山人，硕士,高级对矸石山进行覆盖、生物复垦，植树造林等方法进工程师，现在煤炭研究总院科技发展部从事科研管理工作。行处理。“九五”期间，全国复垦采煤塌陷土地150 hm',复垦率为15%，完成露天矿挖损土地复中国煤化工08;贵任编辑:刘军娥垦量21 hm',复垦率已达到41%。YHCNMHG