打造資源綜合利用型坑口循環(huán)流化床示范電站

郭俊，鄭國棟，李世雄，練純青，曹紅旺

（內(nèi)蒙古京泰發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗010300）

打造資源綜合利用型坑口循環(huán)流化床示范電站

郭俊，鄭國棟，李世雄，練純青，曹紅旺

（內(nèi)蒙古京泰發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗010300）

京泰發(fā)電有限公司重視發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，在設(shè)計、建設(shè)、運營過程中逐步完成了低熱值煤清潔能源發(fā)電，實現(xiàn)了煤、水、灰資源綜合利用。經(jīng)過不懈努力，企業(yè)已打造成資源綜合利用型坑口循環(huán)流化床示范電站，并形成和總結(jié)出一套可供其他煤電一體化企業(yè)借鑒的管理辦法和實踐經(jīng)驗，具有很強的示范意義和推廣價值。

資源綜合利用；坑口型；循環(huán)流化床；煤泥；煤矸石

1 概況

1.1 京泰發(fā)電公司簡介

內(nèi)蒙古京泰發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱京泰發(fā)電公司）由北京京能熱電股份有限公司、內(nèi)蒙古伊泰煤炭股份有限公司和山西粵電能源有限公司分別按照51%，29%，20%比例出資成立。坐落于內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾地區(qū)煤炭腹地，屬國內(nèi)首家300MW等級循環(huán)流化床機組，系煤電聯(lián)營、坑口電站、循環(huán)經(jīng)濟型項目。本工程2×300 MW循環(huán)流化床機組已于2008年6月10獲得國家發(fā)改委核準(zhǔn)，2008年8月7日開工建設(shè)，已分別于2010年2月8日，2010年3月9日順利投入商業(yè)運營。采用循環(huán)流化床鍋爐和直接空冷技術(shù)。60%以上的入爐燃料采用酸刺溝煤礦洗選后的煤矸石和煤泥，生產(chǎn)水源采用酸刺溝煤礦井下產(chǎn)出的疏干水，灰渣作為提煉氧化鋁原料或水泥添加料，實現(xiàn)了煤、水、灰資源綜合利用，屬國家重點支持的循環(huán)型經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈條，且對于改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境、促進區(qū)域資源優(yōu)勢化配置、維護社會安定、實現(xiàn)能源發(fā)展戰(zhàn)略發(fā)揮了重要作用。截止2013年5月底，京泰發(fā)電公司安全運行1 217 d，機組連續(xù)最長運行天數(shù)205 d。京泰發(fā)電1，2#機組在2012年中電聯(lián)CFB協(xié)作網(wǎng)評比中，榮獲第一名。

1.2 酸刺溝煤礦簡介

內(nèi)蒙古伊泰京粵酸刺溝礦業(yè)有限責(zé)任公司（以下簡稱酸刺溝煤礦）由內(nèi)蒙古伊泰煤炭股份有限公司、北京京能熱電股份有限公司和山西粵電能源有限公司分別于按照52%，24%，24%的比例出資成立。注冊資本金為10.8億元，于2009年正式投入運營，距京泰發(fā)電公司僅500m，采用高度機械化的長臂開采方法，配套久益公司和德伯特公司生產(chǎn)的進口長臂工作面設(shè)備和國內(nèi)一流的綜采設(shè)備，同時配套重介質(zhì)洗煤裝置。煤礦采區(qū)回采率平均達到80%，采掘機械化程度達到95%。生產(chǎn)效率及安全生產(chǎn)紀錄均處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2 煤、水、灰資源綜合利用

2.1 煤矸石和煤泥綜合利用

2.1.1 酸刺溝煤礦煤層分布及產(chǎn)能

酸刺溝煤礦含煤地層為石炭系太原組和二迭系下統(tǒng)山西組[1]，兩組地層總厚度118.26～192.88 m，平均為141.77 m，井田內(nèi)含煤地層基本保存完整，厚度變化不大，總體看由北向南有增厚趨勢。太原組是井田主要含煤地層之一，含煤5層，其中含主要可采煤層2層，次要零星可采煤層1層（9號），不可采煤層2層（8號、10號）。二迭系下統(tǒng)山西組為陸相碎屑沉積，是本區(qū)的主要含煤地層之一，含煤4層，其中主要可采煤層2層，分別為4號煤層和6號煤層。因4號煤層和6號煤層為全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層，并結(jié)合當(dāng)前開采技術(shù)和綜合評估，現(xiàn)該礦只對4號煤層和6號煤層進行開采。

該礦設(shè)計年產(chǎn)能1 200萬t，因煤層中含有夾矸層和綜合開采，故在生產(chǎn)過程中，會伴隨產(chǎn)生約240萬t煤矸石；因?qū)ιa(chǎn)出的原煤進行重介質(zhì)洗選，故在洗選過程中，會伴隨產(chǎn)生約200萬t煤泥。年產(chǎn)能結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 酸刺溝煤礦產(chǎn)能結(jié)構(gòu)圖

2.1.2 煤矸石和煤泥的摻燒流程

循環(huán)流化床鍋爐自20世紀80年代發(fā)展至今，作為煤種適應(yīng)性強、高效率、低污染等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用[2]，特別是打造坑口型煤電一體化項目的最佳配套爐型，更是優(yōu)勢顯著。酸刺溝煤礦生產(chǎn)過程中伴隨產(chǎn)生的煤矸石和煤泥恰恰能夠滿足京泰發(fā)電公司的兩臺循環(huán)流化床機組入爐燃料的熱值和數(shù)量，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補、資源綜合利用。

京泰發(fā)電公司建有封閉原煤筒倉，該礦的4號層原煤和6號層原煤可直接輸送至封閉原煤筒倉，再經(jīng)3號輸煤皮帶至4號輸煤皮帶，煤矸石和粗煤泥在儲煤場混合后送至入爐煤4號輸煤皮帶，原煤、煤矸石和粗煤泥經(jīng)4號皮帶混合后輸送至鍋爐，另外，將細煤泥制成煤泥膏，通過高壓膏體泵直接將細煤泥輸送至鍋爐爐膛，最終，可達到入爐燃料低位熱值不高于12 550 kJ/kg和入爐燃料中煤矸石煤泥總質(zhì)量比大于60%的要求，即滿足資源綜合利用機組認定的條件。入爐燃料結(jié)構(gòu)及流程見圖2。

圖2 入爐燃料流程圖

2.1.3 入爐煤矸石和煤泥的計量、化驗

京泰發(fā)電公司的入爐燃料中原煤、煤矸石和煤泥均裝有準(zhǔn)確的自動計量裝置，分別在2號和3號輸煤皮帶裝有先進的TI-500E型號自動計量電子稱，且在每次啟動皮帶后自動采樣器定時采集子樣，將所采集到的子樣進行熱值化驗，保證了入爐煤矸石、煤泥和原煤的質(zhì)量和熱值準(zhǔn)確性，并能夠很好地控制入爐煤的燃料結(jié)構(gòu)和熱值，進而滿足資源綜合利用機組認定的條件。

2.1.4 煤矸石和煤泥綜合利用的經(jīng)濟效益

按照年均5 000發(fā)電利用小時、煤矸石和煤泥摻燒質(zhì)量60%及煤泥入廠單價70元/t計算，每年可實現(xiàn)摻燒煤矸石、煤泥138萬t（全年入爐總?cè)剂狭繛?30萬t），由此可節(jié)約發(fā)電成本5 000余萬元，企業(yè)的經(jīng)營利潤得到有效的保障。

2.1.5 煤矸石和煤泥綜合利用的社會效益

隨著酸刺溝煤礦生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，煤炭資源存儲量在持續(xù)減少，而煤礦生產(chǎn)過程中的廢棄物——煤矸石、煤泥的存儲量反而不斷的增加，每年酸刺溝煤礦的煤矸石、煤泥外運量很小，需要占用大面積場地加以存放，給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來了嚴重的污染，增加了保護生態(tài)環(huán)境的壓力。京泰發(fā)電公司所采用循環(huán)流化床發(fā)電機組剛好能夠?qū)⒚喉肥兔耗嘧儚U為寶，實現(xiàn)煤矸石和煤泥的綜合利用，并輸送出文明動力——電能。

2.2 礦井疏干水綜合利用

2.2.1礦井疏干水處理工藝

酸刺溝煤礦在正常運營過程中每天伴隨產(chǎn)生6 600 t礦井疏干水，京泰發(fā)電公司通過對該礦礦井疏干水進行澄清、過濾和軟化等一系列凈化處理工藝，最終制出能夠滿足發(fā)電機組的生產(chǎn)用水水質(zhì)，實現(xiàn)了礦井疏干水的綜合利用。礦井疏干水處理前后水質(zhì)主要指標(biāo)對比見表1，礦井疏干水處理工藝見圖3。

表1 礦井疏干水處理前后水質(zhì)主要指標(biāo)對比表

2.2.2 礦井疏干水綜合利用

京泰發(fā)電公司積極響應(yīng)國家節(jié)水政策，使用國內(nèi)先進的處理設(shè)備和工藝，對酸刺溝煤礦礦井疏干水進行一系列有效的凈化后，處理出的水主要用于化學(xué)制水系統(tǒng)、機力通風(fēng)塔補水系統(tǒng)及廠區(qū)綠化用水系統(tǒng)，大大降低了京泰發(fā)電公司外購水量，有效提高了水資源的綜合利用率。

圖3 京泰發(fā)電公司礦井疏干水處理工藝

2.2.3 礦井疏干水綜合利用的經(jīng)濟效益

因凈化后的疏干水水質(zhì)得到了很大程度的改善，能夠滿足京泰發(fā)電公司的生產(chǎn)用水水質(zhì)要求，按照該處理工藝28%損耗率計算，每天可產(chǎn)出4 620 t凈化后的疏干水，同時按當(dāng)?shù)厣a(chǎn)用水5.5元/t（當(dāng)?shù)厣a(chǎn)用水執(zhí)行價格）計算，扣除處理過程中2.8元/t的運營費用，每年可節(jié)約成本455萬元，經(jīng)濟效益相當(dāng)可觀。

2.2.4 礦井疏干水綜合利用的社會效益

內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗是一個水資源匱乏的地區(qū)，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高,水資源供需矛盾日益加劇[3]。但是，該地區(qū)的礦井疏干水資源卻非常豐富，因此，實現(xiàn)礦井疏干水的綜合利用有利于解決工業(yè)用水難題，減少外排，保護水資源不被污染，意義十分重大。

2.3 灰渣綜合利用

2.3.1 灰渣綜合利用現(xiàn)狀

京泰發(fā)電公司入爐燃料中劣質(zhì)煤（煤矸石和煤泥）占60%以上，其中，收到基平均低位熱值小于12.6 kJ/g，空干基灰分高達45%。機組運行過程中會產(chǎn)出大量粉煤灰和爐渣，如果得不到有效利用，不僅對環(huán)境造成污染，還占用大量土地。目前，該公司積極與周邊水泥生產(chǎn)企業(yè)、水泥制品公司、地下采煤礦井等企業(yè)積極溝通，拓寬灰、渣外銷市場，粉煤灰綜合利用率已達到85%。

2.3.2 灰渣綜合利用前景

入爐劣質(zhì)煤燃燒后產(chǎn)出的灰渣含有三氧化二鋁成分高達48%，因此緊盯各科研院所、資源再生企業(yè)等試驗成功的先進工藝和成熟技術(shù)，早日規(guī)劃建設(shè)粉煤灰綜合利用產(chǎn)業(yè)項目，提高粉煤灰綜合利用率，實現(xiàn)更高的附加產(chǎn)值；延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，實現(xiàn)灰渣資源綜合利用。

3 打造資源綜合利用示范電站

如今，京泰發(fā)電公司已經(jīng)成功打造成為資源綜合利用型坑口循環(huán)流化床示范電站，集經(jīng)濟型和示范性于一體，是推進清潔生產(chǎn)和資源綜合利用、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的主力，同時為節(jié)能減排、生態(tài)環(huán)境保護做出了應(yīng)有的貢獻，于2012年被國家發(fā)改委認定為300 MW循環(huán)流化床資源綜合利用示范機組，真正發(fā)揮了企業(yè)在資源節(jié)約和環(huán)境保護方面的社會責(zé)任。

4 結(jié)束語

京泰發(fā)電公司在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、創(chuàng)建環(huán)境友好型企業(yè)、打造坑口循環(huán)流化床示范電站運營和管理的過程中，解決了煤、水、灰資源綜合利用道路上遇到的一系列重大問題。通過科學(xué)地開展工作，總結(jié)和形成的這一套可供其他煤電一體化企業(yè)借鑒的管理辦法和實踐經(jīng)驗，具有很強的示范意義和推廣價值。

[1]內(nèi)蒙古自治區(qū)煤田地質(zhì)局.內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾煤田酸刺溝井田建井地質(zhì)報告[R].呼和浩特：內(nèi)蒙古自治區(qū)煤田地質(zhì)局，2008.

[2]岑可法，倪明江.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行[M].北京：中國電力出版社，1998：128-135.

[3]鄭艷輝，任友山.開發(fā)利用礦井疏干水是解決缺水地區(qū)水資源緊缺的重要途徑[J].黑龍江水利科技，2007，6(35):123-125.

Creating the demonstrative power station of pit type circulating fluidized bed w ith comprehensive utilization of resources

GUO Jun,ZHENG Guodong,LIShixiong,LIAN Chunqing,CAO Hongwang
（Inner Mongolia Jingtai Electric Power Generation Co.,LTD,Inner Mongolia,Zhungeer 010300,China）

W ith the development of circular econom y and extending industry chain form by the encouragement of state,JingtaiElectric Pow er has paid m uch attention to this w ork at the beginning of the feasibility study.In the process of design,construction,and operation,Jingtai Electric Pow er has com pleted the clean energy pow er generation by low calorific value coal and achieved the com prehensive utilization of coal,w ater,and ash resources.After 5 years of unrem itting efforts,Jingtai Electric Pow er has now created a dem onstration pow er plant of pit type circulating fluidized bed w ith com prehensive utilization of resources,and summ arized a set of reference in the integration of other coal enterprise m anagem entm ethods and practicalexperience,w hich has a significant dem onstration and prom otion value.

com prehensive utilization of resources;pit type;circulating fluidized bed;coalslurry;coalgangue

F124.5；X75

：A

：1674-0912（2014）09-0025-03

2014-06-09）

郭?。?968-），男，山西人，學(xué)士，工程師，從事火電廠生產(chǎn)管理工作。