編者按：隨著火電裝機容量的不斷攀升，粉煤灰排放量也在逐年增加。如何提高粉煤灰綜合利用率，促進資源循環(huán)利用，減少粉煤灰對環(huán)境的污染一直是國內(nèi)外研究的熱點問題。本期遴選了三家在粉煤灰利用方面取得顯著成效的發(fā)電廠和資源綜合利用企業(yè)，以此為藍本，展示我國在粉煤灰利用價值提取、利用途徑轉(zhuǎn)化、技術(shù)路徑選擇等方面所做的探索與創(chuàng)新。

昔日廢物變黃金

對粉煤灰加以利用有三個階段：初級階段是將粉煤灰利用起來，節(jié)能降本；中級階段是實現(xiàn)粉煤灰綜合利用，打通企業(yè)內(nèi)循環(huán)鏈條；高級階段是提取粉煤灰產(chǎn)品出售，創(chuàng)造出更高價值。

粉煤灰是火力發(fā)電廠煤炭燃燒過程中遺留下來的未充分燃燒的物質(zhì)，主要包括從煙筒排出的飛灰、除塵器中排出的細灰和燃燒爐中排出的灰渣。粉煤灰排放目前大多是濕排，需耗用大量的水。據(jù)估算，當(dāng)前我國粉煤灰排放量每年超過１．６億噸，歷年累積堆放總量已達１０億噸以上，排灰用水每年達１０億多噸。廢棄的灰渣不但占用土地，而且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。如能將其加以利用，既節(jié)能節(jié)地，且化害為利、變廢為寶。

以往，河北興泰發(fā)電公司在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量粉煤灰通過泵房進入大沙河北岸貯灰場；燃燒產(chǎn)生的固態(tài)渣由水力排渣排入輸灰系統(tǒng)；產(chǎn)生的飛灰，則通過除塵排入灰溝。最后再采用灰渣排方式，用水力輸送到離廠約8千米的大沙河貯灰場。由于原除灰排污系統(tǒng)采用水力沖灰，沖灰水的灰水比約為1：13左右，沖灰量約1680萬立方米，除灰系統(tǒng)用水每小時達2500立方米。遠距離輸送，不僅消耗大量的電能，而且排入貯灰場的沖灰水經(jīng)自然沉淀，造成下游農(nóng)作物污染。又因綜合利用率較低，排出的固體廢物占用大量土地，對地下及周圍環(huán)境產(chǎn)生較大影響。

為了解決上述問題，興泰發(fā)電公司多年來一直在探索粉煤灰綜合利用的有效途徑，以降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)環(huán)境和資源保護的目的。該公司經(jīng)過多方考察和調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：在粉煤灰濕排方式下，雖然可以提取出價值更高的粉煤灰產(chǎn)品——漂珠，但是漂珠的產(chǎn)量極少，而干排粉煤灰經(jīng)適當(dāng)?shù)姆帧?選加工，可生產(chǎn)出一種具有高附加值的建筑材料——微珠。而且，干排除灰方式不僅可以節(jié)省大量的水資源，還可以保持粉煤灰的活性，提高粉煤灰的可利用價值。綜合各種考慮，興泰發(fā)電公司機組最終采用了干灰正壓濃相氣力集中除灰方式，在2004年投資3600萬元對全廠的沖灰水系統(tǒng)進行了改造，增建了沖灰水濃縮池，項目建成僅一年就取得顯著成效，使裝機耗水率由2001年的0.93下降到2005年的0.60。此項技改工程不僅使灰水比由過去的1:13降低到目前的1:3，年節(jié)水量約600萬立方米，同時可提取1000噸漂珠及250000噸灰渣，全年創(chuàng)造效益1860多萬元。

至于業(yè)內(nèi)極為關(guān)注的粉煤灰微珠分選，興泰發(fā)電公司選擇采用低正壓輸送方式。整個分選及輸送系統(tǒng)主要由空壓機房、除塵器下設(shè)備、輸送管線、微珠庫、輸送配電室及集控室六部分組成。經(jīng)除塵器收集到的粉煤灰被氣力傳送到旋風(fēng)分離器，由于粉煤灰中不同等級微珠產(chǎn)品的粒徑及質(zhì)量不同，在旋風(fēng)分離器中受離心力及重力作用被分選成不同等級商品粉煤灰分別被收集進細灰?guī)旌痛只規(guī)?。為提高對細灰的收集效果，在分選系統(tǒng)的后部安裝布袋除塵品對細灰進行二次收集，所收集到細灰也通過管道進入細灰?guī)臁Ｆ渖a(chǎn)工藝流程可總結(jié)為：原灰?guī)?rarr;給料裝置→系統(tǒng)主管道→分選機→收集器→布袋除塵器→細灰?guī)臁?/p>

整個粉煤灰分選系統(tǒng)是閉路循環(huán)運行，既提高了商品粉煤灰的產(chǎn)量，又減少了環(huán)境污染。（何衛(wèi)東）

改變被閑置的命運

提取粉煤灰，再加工轉(zhuǎn)化成更高的價值產(chǎn)品，為電廠的粉煤灰利用找到了一條極佳路徑，也為粉煤灰利用產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)商業(yè)化提供了可能性。

走進位于內(nèi)蒙古呼和浩特托克托工業(yè)園區(qū)的大唐國際再生資源開發(fā)有限公司，從行政辦公樓向東望去，遠處是一條巨龍般的大壩。

“那兒存放的就是大唐托克托電廠產(chǎn)生的粉煤灰。”大唐國際高鋁煤炭研發(fā)中心常務(wù)副總經(jīng)理、國家能源高鋁煤炭開發(fā)利用重點試驗室主任孫俊民介紹說，過去的處理辦法就是露天堆放，既占用土地，又污染環(huán)境。

然而，一個偶然的發(fā)現(xiàn)改變了粉煤灰的命運。

2003年大唐托電1、2號機組投產(chǎn)后，煙氣粉塵排放始終達不到環(huán)保要求。當(dāng)時在清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程技術(shù)中心工作的孫俊民專程到電廠考察，系統(tǒng)采集了燃燒的煤種和排放的各類粉塵樣品，拿回清華分析，結(jié)果讓人大吃一驚：常規(guī)粉煤灰中氧化鋁的含量在30%以下，而大唐托電的粉煤灰中氧化鋁的含量高達54.77%，是國內(nèi)外罕見的再生含鋁礦物資源，可用于提煉氧化鋁和硅鋁合金等有色金屬產(chǎn)品。

由此，在我國鋁土礦對外依存度不斷加大的現(xiàn)實背景下，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾、大青山、卓資山等地高鋁煤炭資源日漸被外界所了解。而充分利用粉煤灰提取氧化鋁也為電廠的粉煤灰利用找到了一條極佳路徑。

目前，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾、大青山、卓資山等地已探明高鋁煤田資源量500多億噸，可產(chǎn)生近150億噸高鋁粉煤灰，實施粉煤灰提取氧化鋁可達50億噸左右，折合鋁土礦量120多億噸，相當(dāng)于我國已探明鋁土礦資源總量的3.2倍。“對高鋁煤炭資源保護性開采形成的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，具有十分突出的經(jīng)濟和社會效益。”內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)　 展改革委副巡視員魏曉明說。

盡管高鋁粉煤灰綜合利用具備多重優(yōu)勢，然而在很長一段時間內(nèi)其被閑置的命運并沒有改變，它猶如一座富礦，等待被開發(fā)。

2011年，國家發(fā)展改革委《關(guān)于加強高鋁粉煤灰資源開發(fā)利用指導(dǎo)意見》出臺，要求積極開拓高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁這一新領(lǐng)域，直接推動了內(nèi)蒙古高鋁粉煤灰的轉(zhuǎn)化利用。

內(nèi)蒙古積極貫徹《指導(dǎo)意見》精神，制定了《關(guān)于高鋁粉煤灰資源開發(fā)利用的實施意見》，并向國家上報了《內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾地區(qū)高鋁煤炭資源高效循環(huán)利用規(guī)劃》，上報了大唐公司鄂爾多斯大路新區(qū)、托克托工業(yè)園區(qū)兩個年產(chǎn)50萬噸粉煤灰提取氧化鋁及深加工一體化項目，以及神華集團年產(chǎn)100萬噸粉煤灰提取氧化鋁產(chǎn)業(yè)化項目。

與此同時，內(nèi)蒙古著力優(yōu)化高鋁粉煤灰提取氧化鋁項目布局，推動試驗示范項目建設(shè)。

據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)展改革委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)處副處長高金輝介紹，目前內(nèi)蒙古實施的粉煤灰提取氧化鋁示范項目有兩個，分別為大唐國際再生資源公司20萬噸氧化鋁示范項目和內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)集團有限公司利用粉煤灰年產(chǎn)40萬噸氧化鋁項目。

大唐國際再生資源公司20萬噸氧化鋁示范項目成為國內(nèi)首個進入商業(yè)化階段的高鋁粉煤灰提取氧化鋁項目。從2004年起，大唐國際開展利用高鋁粉煤灰生產(chǎn)氧化鋁聯(lián)產(chǎn)活性硅酸鈣的相關(guān)實驗研究，研制開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高鋁粉煤灰提取氧化鋁的核心工藝技術(shù)路線。2010年建成投產(chǎn)示范生產(chǎn)線，經(jīng)過工藝設(shè)備改進優(yōu)化，現(xiàn)已實現(xiàn)安全穩(wěn)定連續(xù)運行。（王慶麗）

價值思維催生“硬效益”

粉煤灰分選不僅是技術(shù)活，更是腦力活。如何讓分選系統(tǒng)具備智能思維，發(fā)揮出高效率、高價值？此時，應(yīng)該把分選系統(tǒng)打造成“類人腦”。

6月13日，是大唐湖南湘潭發(fā)電公司2號分選系統(tǒng)技術(shù)改造后運行的第43天，一個多月的試運結(jié)果顯示，該公司60萬千瓦機組2號分選系統(tǒng)二級灰出灰率由原來的16%~22%上升到55%左右，銷灰單價環(huán)比每噸提高50余元，預(yù)計今年5至12月份可增加銷售收入一千多萬元。這是該公司在粉煤灰利用領(lǐng)域充分運用價值思維的結(jié)果。

近年，國內(nèi)一、二級粉煤灰資源稀缺，市場前景十分看好，但該公司60萬千瓦機組灰?guī)旆诌x系統(tǒng)由于設(shè)計先天不足，二級灰分選率一直維持在16%至22%之間，加之設(shè)備磨損嚴(yán)重，更加難以保證分選效果，嚴(yán)重影響細灰的產(chǎn)量和品質(zhì)，這無疑是另一種方式的資源浪費。

市場就是效益，湘潭發(fā)電公司果斷決策，對60萬千瓦機組灰?guī)旆诌x系統(tǒng)進行技術(shù)改造，讓有限的資源發(fā)揮它最大的價值。

之后，系列工作穩(wěn)妥推進。2012年10月，該公司派相關(guān)負(fù)責(zé)人和專工就分選系統(tǒng)改造工程遠赴山東威海、湖北武漢、安徽合　 肥等地考察調(diào)研；去年11月，完成調(diào)研工作報告，在充分掌握相關(guān)技術(shù)和信息的基礎(chǔ)上，他們認(rèn)真編寫了《粉煤灰分選系統(tǒng)改造工作方案》；去年12月，該方案立項審批。今年1月，完成2號分選系統(tǒng)改造招評標(biāo)工作。3月5日，完成初步設(shè)計審查。3月17日，2號分選系統(tǒng)改造工程正式動工。4月28日，分選系統(tǒng)空載試運。4月29日，第一次輸灰調(diào)試，正常。5月1日進入正式運行。

此次改造的系統(tǒng)選用負(fù)壓閉路循環(huán)式氣力分選系統(tǒng)，具有占用空間面積小，線路布置靈活，輸送過程中能耗小、效率高、無粉塵外逸、不污染環(huán)境、操作和維護方便等特點。

運行數(shù)據(jù)分析顯示，60萬千瓦機組2號分選系統(tǒng)最大處理量由原來的每小時40噸上升至60噸以上；成品灰細度（45μm方孔篩余量）為12～18%；細灰產(chǎn)量由原來平均<10噸/小時增至≥34噸/小時，系統(tǒng)漏風(fēng)系數(shù)降至≤3%，均滿足技術(shù)協(xié)議要求；整套分選控制系統(tǒng)實現(xiàn)上位機遠控。（賀力濰）