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1、煤矸石优化利用产业链模型摘要：长期以来，煤矸石的大量堆放带来了浪费资源、影响生态环境等大量问题，为解决这些问题，本文以现有成熟的煤矸石综合利用技术为基础，将各个技术流程进行优化整合创新，并提出了煤矸石优化利用产业链模型，将煤矿、电厂、水泥厂等有机结合，对煤矸石废弃物进行循环充分利用，实现废弃物回收利用，带来更多的经济效益。关键词：煤矸石；粉煤灰；产业链；效益分析；综合利用一.引言煤矸石是指煤炭在开采、洗选过程中产生的固体废弃物,影响生态环境，也是可利用的资源,具有双重性。全国国有煤矿现有矸石山1500余座,堆积量30亿t以上,占中国工业固体废物排放总量的40%以上。预计到2020
2、年，全国煤矸石年排放量将增至7.29亿t。二.煤矸石优化利用产业链模型该产业链以现有成熟的煤矸石综合利用技术为基础，将各个技术流程进行优化整合创新，将煤矿、电厂、炼钢厂、水泥厂等有机结合，对煤矸石废弃物进行循环充分利用，实现良好的经济效益和社会效益，实现电力与环境协调发展。5三.各项方案分析（一）燃烧煤矸石的循环流化床锅炉发电1.技术要求。循环流化床锅炉的结构形式多种多样，但其燃烧的基本环节和工作过程基本上是相似的。燃煤和空气进入一个流态化燃烧室，发生掺混、燃烧，夹带有大量细颗粒物料的烟气在炉膛出口的气固分离器中把所夹带的固体颗粒分离下来，烟气进入尾部受热面，而被分离器收集下来的
3、物料通过返料器被送回主燃烧室循环再燃。约50%燃烧释热通过炉膛受热面传给锅炉汽水系统，使燃烧维持在850-900℃的稳定范围内。2.可行性分析。据全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网的统计，目前我国绝大多数的CFB锅炉机组分布在热电企业，CFBB发电技术已经比较成熟，是名副其实的CFBB大国。因此利用CFBB来进行煤矸石发电在技术上完全支持。（二）利用余热循环水供热1.概述。利用热泵、热管技术将其低品位余热提升并尽可能用于轻工业生产过程、采暖，甚至回馈至电厂自身的热力循环，以提高热机热经济性，即所谓的“热泵回热循环系统”。52.技术要求。尽管循环水余热温度低于45℃，现代热泵
4、技术将其提升至60～90℃，甚至更高一些是完全可行的。关键在于寻求能够充分利用热力发电厂废弃热或汽轮机低压抽汽热为驱动源的高效低成本热泵。吸附式热泵虽还未进行实际应用，但在工业余热利用的研发中已显出优势。工业生产过程中产生的中温、中压余（废）热等应该是最理想的热泵驱动能，既避免了高级资源的浪费，还能充分利用废弃能量。3.效益分析。一般大型火电厂实际热效率仅为40％，核电不及35％，大于60％热量排到环境中。回收这部分热能对于节约能源无疑是意义重大的。回收余热，是实现废热“减量化、再利用、资源化”的实际行动，不仅使电厂煤耗下降，而且使之环境影响代价最小。循环水供热方案中消耗的蒸汽属
5、于电厂原供热能力的一部分，也不会额外增加污染物排放。（三）粉煤灰的深层利用粉煤灰是产业链中循环流化床锅炉发电产生的一种废弃物，是一种多孔隙的玻璃微珠活性材料。粉煤灰由于利用率较低,大量存放在储灰池中,进行覆土和水封,造成了很大隐患。解决粉煤灰的存放,提高其综合利用率,已是一个亟需解决的问题。基于此，我们在该产业链中提出了三种循环利用途径来减少粉煤灰的堆积。1.合成水泥（1）概述。在水泥配料中加入8%～9%粉煤灰代替黏土入回转窑烧成熟料，熟料粉磨水泥时可加入40%粉煤灰生产粉煤灰硅酸盐水泥，将残余含碳量低的粉煤灰磨成400目以下的5超细粉煤灰,加到混凝土中生产高性能混凝土。（2）技
6、术要求①粉煤灰硅酸盐水泥。为了提高复合硅酸盐水泥的强度,我们采用国内外的研究成果,设法加快粉煤灰与矿渣的水化速率。为了激发粉煤灰及矿渣的潜在活性,加入1%外加剂,使SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分从骨架上脱出,变成游离的离子或离子团,与水溶液中的Ca2+与OH-1等离子生成C-S-H、C-A-H与C-F-H等水硬性矿物。在生产水泥产品中,细粉煤灰的强度要比原状粉煤灰高20%～30%。②高性能混凝土。大坝混凝土的特点是体积大，除少数部位除外大都强度要求不高，但抗裂、抗渗、抗侵蚀、抗冻融等性能要求高。粉煤灰是拌制高性能混凝土用得较普遍的掺合料。利用粉煤灰、高效减水剂配制出C60
7、高性能轻质混凝土，当粉煤灰掺量为16%，高效减水剂掺量为1.0%，高性能混凝土28d强度高达77.3,MPa,扩散系数低至1.5210-9cm/s,lm，节约水泥200kg。（3）成本及效益分析①效益费用比法判断工程项目的经济合理性。经过计算可得该工程项目的效益费用比R>1.0,故判断该工程项目在经济上可行。5②社会和环境效益。其一，利用电厂的灰渣，可以减少环境污染，有效地减少灰场占地。其二，建厂利于就业,利于地区工业布局。（4）市场分析混凝土材料是当今用量最大、用途最广泛的建筑
