火電廠的發(fā)電或者供熱生產都會產生多種廢棄物,其中固體廢棄物以煤炭在鍋爐中燃燒后殘留的灰渣為主?;以鋵崬閮煞N固態(tài)殘留物--灰和渣,其中灰則指隨煙氣從鍋爐尾部排出、經除塵器收集下來的固體顆粒,即為粉煤灰;而渣則指從爐膛底部收集、顆粒較大或呈塊狀的爐底渣。所謂“零排放”是指無限地減少污染物和能源排放直至為零的活動:即利用清潔生產,3R(Reduce,Reuse,Recycle) 及生態(tài)產業(yè)等技術,實現(xiàn)對自然資源的完全循環(huán)利用,從而不給大氣,水體和土壤遺留任何廢棄物。
大唐耒陽發(fā)電廠是中國大唐集團全資的基層企業(yè),位于湖南省耒陽市,于 1987年建廠,前后進行兩期建設,一期建設兩臺200MW發(fā)電機組(后均改造為210MW),分別于1988年、1989年投產;二期為兩臺300MW發(fā)電機組,分別于2003年和2004年投產。現(xiàn)裝機容量為1020MW,每年耗煤約為300萬噸,產生灰渣80多萬噸。
近年來,該廠針對實現(xiàn)灰渣“零排放”問題進行了戰(zhàn)略性的謀劃,開展了系統(tǒng)性的工作,從進煤、混摻、燃燒到除渣、出灰、利用各環(huán)節(jié)都開展了卓有成效的工作,組織了大規(guī)模的灰渣綜合利用工作,取得了一定的效果和實踐經驗。
一、灰渣“零排放”是火電廠的迫切要求
首先是國家政策的要求。中國“十一五”規(guī)劃綱要提出,“十一五”期間單位國內生產總值能耗降低20%左右、主要污染物排放總量減少10%。簡言之,就是節(jié)能減排。這是貫徹落實科學發(fā)展觀、構建社會主義和諧社會的重大舉措;也是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇。2006年以來,全國上下加強了節(jié)能減排工作,國務院發(fā)布了加強節(jié)能工作的決定,制定了促進節(jié)能減排的一系列政策措施,各地區(qū)、各部門相繼做出了工作部署。中國大唐集團對節(jié)能減排工作非常重視,曾先后將2007年、2008年分別確定為整個集團系統(tǒng)的節(jié)約年、環(huán)保年,制訂了詳細的十一五期間節(jié)能減排的計劃和目標,其中減少灰渣排放就是工作目標之一。
其次,灰渣排放也曾是長期困擾大唐耒陽發(fā)電廠(下簡稱耒電)的問題,迫切需要解決。
一是灰壩庫容量無法滿足灰渣連年累積量。耒電在建廠初期就建設了占地面積1200多畝的灰壩,專門存放爐渣灰。耒電在二期擴建時,再次加征灰壩面積,同時加高壩體。但投產近20年時,灰壩已存放1000萬噸粉煤灰,壩內基本存滿。是否再次加高壩體還是另新建灰壩成為耒電急需解決的問題。這樣的問題在很多火電廠存在過?;覊螏淼膯栴}還遠遠不止這些。南方夏季多雨季節(jié),時常造成灰壩灰水泄漏,污染了下游的稻田、水塘等;在冬季干旱季節(jié),特別是大風一吹,灰壩干灘面有時會大面積揚灰,鋪天蓋地,會給鄰近村莊造成大面積粉塵污染。耒電每年都發(fā)生多起因灰壩而引起的糾紛賠償。這樣既影響了企業(yè)的形象,又給企業(yè)造成了利益損失。
二是灰渣管道維護工作量非常巨大。耒電采用傳統(tǒng)的水力沖渣,由水力除渣系統(tǒng)沖至排灰泵房,再由中繼泵房通過管道水力輸送至3公里外位于鹿岐峰上的灰壩。這種生產模式不僅浪費了大量的水資源、土地資源等,而且污染環(huán)境,加大了企業(yè)的發(fā)電成本。特別是因水力沖渣,灰渣管道受磨損大,造成灰渣管道維護工作量非常大。耒電投產以來,多次對灰渣管道更換改造,對材質、設計都提出更高的要求,但其中仍然發(fā)生了幾十次灰渣管道磨損,維修任務和經費壓力非常繁重,同時因灰渣泄漏到農田引發(fā)糾紛不斷,叫人疲憊不堪?;以欧乓呀泧乐乩_著企業(yè)的安全穩(wěn)定生產。
二、實現(xiàn)灰渣“零排放”關鍵要降低灰渣產量
為實現(xiàn)灰渣零排放,該廠對生產全過程實行管控,從電煤采購開始,到電煤存放、混摻、燃燒以及灰渣排放、利用等過程都進行了綜合考慮,從各個環(huán)節(jié)入手,采取加強管理、利用技改等措施降低灰渣排放量。
在采購電煤環(huán)節(jié),該廠根據設計煤種對發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分劃定了范圍。即使在電煤采購十分困難的時期,如2008年上半年,湖南省電煤采購處于四面楚歌狀態(tài),但是該廠嚴格遵守煤質要求的范圍,對超出范圍的煤種即便價低也不采購。此措施對來煤灰分進行了有效管控。
在輸煤進廠煤倉過程中,該廠對照鍋爐設計煤種對來煤進行適當摻配。該廠進煤主要有山西煤、江西煤以及當地煤,各煤種發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分都不相同。該廠利用輸煤皮帶轉運、煤場混摻、煤倉混摻等方式將不同煤種摻合,既保證摻混后煤質接近設計煤質,又實現(xiàn)入爐煤質穩(wěn)定適燒。同時,對入爐煤粉細度、風量等方面都對制訂了明確的運行操作規(guī)定和要求,保證了入爐煤有利于保持鍋爐燃燒穩(wěn)定,更有利于燃燒完全而降低單位煤耗。燃燒完全,自燃產生的灰渣少;煤耗低,即耗煤少,也就相應減少了灰渣量。
同時,該廠還通過多種方式如通過技改提高設備經濟性能和安全性能,降低供電煤耗,并取得了喜人的效果。建廠初期,該廠供電煤耗已從88年時的491克/千瓦時,下降到2008年底342克/千瓦時,20年來供電煤耗降低149克/千瓦時,相對每年節(jié)約燃煤近9萬噸(按照年60億千瓦時發(fā)電量計算),相當每年少排灰渣近3萬噸。
三、控制灰渣排放量重點是綜合利用
實現(xiàn)“零排放”,一方面是要控制生產過程中不得已產生的廢棄物排放,將其減少到零;另一方面是將不得已排放的廢棄物充分利用,最終消滅不可再生資源和能源的存在。
在控制生產過程廢棄物排放方面,該廠自投產以來,先后投入環(huán)保設施建設和改造資金達4億元。在二期擴建時,高標準建設電除塵系統(tǒng),積極采用了高效除塵器,使#3、4除塵器煙塵濃度控制在100mg/m3內。2007年先后對一期#1、2電除塵器進行了改造,從而使改造后的除塵效率達99.8%,煙塵濃度達到100mg/m3。每年少向大氣排塵1400噸。隨著我國對除塵干灰輸送技術的不斷成熟,該廠將水力除灰改造為干式輸灰,為提高粉煤灰綜合利用率創(chuàng)造了條件,也減少用水量和廢水排放量。
對灰渣綜合利用,也就是將灰渣變?yōu)榱硪环N產業(yè)的原料或燃料,形成循環(huán)產業(yè)。粉煤灰主要有硅鋁玻璃、微晶礦物顆粒和未燃盡的殘?zhí)课⒘KM成,其化學成分以氧化硅和氧化鋁為主。過去,這些粉煤灰除了少量用于簡單的建材輔料添加劑外,大部分都作為廢物被遺棄?,F(xiàn)在,粉煤灰綜合利用技術得到了開發(fā)與提高,粉煤灰不僅可生產燒結磚、蒸汽養(yǎng)護磚(簡稱蒸養(yǎng)磚)、硅酸鹽砌塊,還可制泡沫玻璃、加氣混凝土以及生產陶粒、在砂漿中代替部分水泥、石灰或砂,此外還可以從粉煤灰中提取多種化學、化工原料,例如堿法提取氫氧化鋁,回收鐵或磁珠、空心微珠等,為耒電粉煤灰的綜合利用提供更加寬廣的舞臺。該廠早在上世紀90年代就開始對灰渣進行開發(fā)利用,但綜合利用率僅21%。近年成立了專門負責灰渣處理和綜合利用的再生資源利用公司,抓住以粉煤灰為原料發(fā)展新型墻體材料產業(yè)紛起的機遇,投資600萬元增設干灰分選裝置,使灰渣綜合利用量達到60%以上,逐步形成了以粉煤灰為紐帶的綜合利用產業(yè)鏈。
在實現(xiàn)新增粉煤灰綜合利用的基礎上,該廠進一步考慮如何將歷史積存在灰壩的1000萬噸灰渣變廢為寶。原來灰壩存放的灰渣,除了村民用拖拉機零零碎碎拉走一些外,未能有效和大規(guī)模開發(fā)利用。2006年,耒電引入專業(yè)化的再生資源公司,變原來作坊式處理為規(guī)?;?、集約型的再生資源有序利用,目前年處理灰渣量達300萬噸。同時,為方便綜合利用灰渣,該廠對灰壩灰渣進行了干灘處理,并經過反復嘗試,還對干灘面進行四季長青式的草地綠化,既防止了干灘揚灰污染,又美化了灰壩環(huán)境,且為大面積開挖處理灰渣創(chuàng)造了條件?;覊位以木C合利用不僅為企業(yè)增加了經濟效益,更重要的是無須再擔憂灰壩擴容、擴建問題,既避免了生態(tài)破壞,又節(jié)約了征地和建設成本。
結束語
耒電經過幾年對灰渣實現(xiàn)“零排放”的探索與實踐,收獲頗多。一是節(jié)能減排工作成效顯著,不僅降低了煤耗,還降低了污染物、廢棄物的排放量。二是解決了灰渣存放的難題,不僅不需要再建灰壩,且原灰壩即將騰空。三是降低生產維修費用,灰管、灰壩以及除塵器維護工作量大大減少,相應維護費用也大幅度降低。四是為企業(yè)贏得了更多的經濟利益,僅干灰和灰渣銷售就可給企業(yè)帶來不菲的利潤。
由此可見,企業(yè)開展節(jié)能減排并不單純是投入的問題,同時還是一個收入的問題。開展綜合利用既實現(xiàn)了減排的需要,還實現(xiàn)了企業(yè)創(chuàng)收的目的,是真正的國家、社會與企業(yè)三方“三贏”的行為。