淺談山西煤電工業(yè)循環(huán)經濟研究
3.資源浪費嚴重
山西煤系地層中共生、伴生的礦產資源分布廣泛且種類繁多,如鋁土礦、硫鐵礦、高嶺土、耐火粘土、甲烷及稀有元素鎵、鍺等。由于種種原因,這些礦產資源還沒有得到綜合開發(fā)利用。同時煤炭工業(yè)在采煤過程和洗煤過程中排放大量的含碳量較低的煤矸石,造成大量可回收分類利用的煤矸石被廢棄;另一方面,山西目前依然存在大量的小火電機組,這些機組設備老化、技術落后、效益低下,造成煤耗的增大。
(二)造成當前局面的原因
1.機組容量不合理,燃煤發(fā)電總體效率低下
截至2010年底,山西省發(fā)電裝機容量達到4700萬千瓦,其中外送電裝機容量1515萬千瓦,其中,10萬千瓦以下機組的裝機容量占12.32%。據(jù)統(tǒng)計,一臺30萬千瓦發(fā)電機組,每發(fā)電1千瓦時的煤耗約為330克標準煤,一臺60萬千瓦超臨界發(fā)電機組每發(fā)電1千瓦時的煤耗為300克標準煤,而13.5萬千瓦及以下機組每發(fā)電1千瓦時煤耗為350至400克,比30萬千瓦機組約多煤耗15%,比60萬千瓦超臨界機組約多煤耗26%。在熱效率方面,60萬千瓦超臨界機組的電廠熱效率達41%,30萬千瓦機組電廠的熱效率為38%左右,而13.5萬千瓦及以下機組電廠的熱效率都在35%以下。
2.煤電工業(yè)的廢棄物沒有合理利用
煤電工業(yè)產生的廢棄物有煤矸石、粉煤灰和硫化物等,這些物質大多都有一定的回收利用價值,如果不加以利用不僅造成很大浪費,而且更重要的是引起嚴重的環(huán)境污染。
3.水資源緊缺,制約煤電工業(yè)發(fā)展
山西是以煤電和冶金為主的重工業(yè)經濟結構,電力、冶金、煤炭、化工和機械行業(yè)的取水量占到全省規(guī)模以上工業(yè)取水量的90.9%。廢水排放量逐年增加,而目前的處理能力還不到一半,大部分未經處理的污水直接排人河道或滲入地下,污染由點向面擴展,使90%以上的河道遭受污染,近80%的河流已喪失水體自凈功能。另外,山西對煤炭的大量開發(fā)造成水資源的破害,平均開采一噸煤要排漏水2.5噸,致使地下水位下降,動態(tài)平衡破壞,地表塌陷,泉水減少,同時還污染河道,使水資源和生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞。
四、促進山西煤電工業(yè)發(fā)展循環(huán)經濟的主要措施
促進山西煤電工業(yè)發(fā)展循環(huán)經濟,需要企業(yè)與政府職能部門共同以循環(huán)經濟為指導核心思想,大力推行循環(huán)經濟戰(zhàn)略措施。具體來說,山西煤電工業(yè)發(fā)展循環(huán)經濟主要有以下幾方面措施。
(一)提高燃煤發(fā)電效率(減量化Reduce)
1.發(fā)展整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(IGCC)
加快整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)電站建設,采用IGCC技術改造現(xiàn)有中小火電機組,促進火電產業(yè)技術升級。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),是將煤氣化技術和高效的聯(lián)合循環(huán)相結合的先進動力系統(tǒng),既有高發(fā)電效率,又有極好的環(huán)保性能。同樣是傳統(tǒng)煤炭能源,IGCC集高發(fā)電效率和環(huán)保性能于一體,彌補了煤炭利用單項技術難以同時滿足效率、成本和環(huán)保等多方面的不足,因此,IGCC應當成為山西煤電工業(yè)未來發(fā)展的主要方向。
2.繼續(xù)實施“上大壓小”,提高機組整體容量
通常,發(fā)電機組單機容量越大,發(fā)電效率越高。如前所述,山西煤電系統(tǒng)中,10萬千瓦以下機組的裝機容量占12.32%,因此,山西省有必要進一步加大實施“上大壓小”的措施,提高發(fā)電機組的整體容量,促進超臨界循環(huán)流化床發(fā)電技術、超超臨界燃煤發(fā)電技術等高效潔凈的燃煤發(fā)電技術大規(guī)模商業(yè)化。
(二)綜合利用煤電工業(yè)的廢棄物(再利用Reuse)
1.對煤矸石進行綜合利用
在目前世界能源緊缺的情況下,在諸多煤矸石綜合利用途徑中,煤矸石發(fā)電是經濟效益和社會效益最好的一種途徑。對于煤矸石中碳的含量大于20%的,因其發(fā)熱量高而宜作為燃料發(fā)電。對于鋁硅比大于0.5的煤矸石,鋁含量高,硅含量低,其礦物含量以高嶺石為主,可作為制作高級陶瓷、煅燒高嶺土及分子篩選的原料。對于含硫量大于6%的煤矸石可用作回收硫精礦。
2.煤矸石的工程應用
?。?)用作公路路基。由于煤矸石具有良好的工程性能,在工程應用方面幾乎涉及各類工程,如作為充填材料替代一般土石構筑公路和鐵路的路基與路堤、水工建筑的壩體和護層,以及其他地基的墊層等。
(2)復墾及回填礦井采空區(qū)。對逐漸風化的、不便利用的矸石山,可進行復墾、綠化;對表面已風化成土的大矸石山,可直接種樹或開墾為牧場;另外,還可以利用煤矸石充填溝谷、塌陷區(qū)等低洼的建筑工程用地,或用于回填礦井采空區(qū)及廢舊礦井,既可使采煤破壞的土地得到恢復,又可減少煤矸石的占地及對環(huán)境的污染。
3.利用煤矸石制磚和生產高附加值產品
煤矸石燒結磚是以煤矸石為主要原料,替代部分或者全部粘土燒制而成的一種新型建筑墻體材料,煤矸石用量一般占坯料量的80%以上,有的甚至全部以煤矸石為原料。山西省的煤矸石品味好,可用于增白和超細高嶺土、鋁鹽系列化學品等高附加值產品的生產上。利用煤矸石煅燒的高嶺土白度高、細度純、高分散性、高遮蓋力、可塑性、電絕緣性、化學穩(wěn)定性等特點,在多種行業(yè)廣泛采用。
(三)發(fā)展空冷機組發(fā)電,實施節(jié)水措施(再循環(huán)Recycle)
1.發(fā)展空冷機組電廠
燃煤電站采用空冷系統(tǒng)是解決山西富煤貧水矛盾的有效措施。空冷機組在水耗上有著很大的優(yōu)勢:
①空冷機組水耗指標是常規(guī)自然冷卻機組水耗指標的1/3.5~1/5之間;
②機組規(guī)模越小空冷機組節(jié)水能力相對越強,如30萬千瓦空冷機組的水耗指標約是帶冷卻塔的二次循環(huán)冷卻機組的1/5;60萬千瓦的空冷機組的水耗指標約是帶冷卻塔的二次循環(huán)冷卻機組的1/4.5;100萬千瓦的空冷機組的水耗指標約是帶冷卻塔的二次循環(huán)冷卻機組的1/3.5。因此結合山西特有的煤炭資源優(yōu)勢和水資源劣勢,大力發(fā)展空冷機組技術是山西煤電工業(yè)長期持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
2.提高火電廠水循環(huán)用水效率
(1)火電廠廢水的再利用
現(xiàn)代燃煤火力電廠的廢水來源主要有:沖灰水、鍋爐排污水;主廠房生產排污水、輔助設備與機械冷卻水的排水;凝結水凈化設備的排水;凝汽器的冷卻排水或冷卻設備的排污水;水處理裝置的排污水;生活污水;輸煤系統(tǒng)的清洗水、貯煤場排水及廠區(qū)雨水排水等。火電廠廢水回用不僅可以補充水資源,而且可以減輕水體污染,保持水體的生態(tài)平衡和良好的環(huán)境。火電廠還可以從實施廢水再生回用的收益中補償其部分投人,降低企業(yè)的生產成本,最終形成廢水回用率逐年提高的良性循環(huán)局面。
(2)提高冷卻塔效率,降低循環(huán)冷卻水用量
火電廠耗水主要是冷卻塔水量損失(約為全廠耗水的70%),包括蒸發(fā)損失、風吹損失和排污損失。冷卻塔損失水量的大小主要取決于循環(huán)水量的大小。為了提高冷卻塔效率,減少循環(huán)冷卻水用量,可以采取以下措施:
①將水泥填料更換為高性能塑料填料,瓷嘴瓷碟噴淋裝置更換為塑料反射型噴淋裝置。
②加強維護,定期對冷卻塔進行清理,修復損壞設備,更換已損壞的填料和噴淋裝置,保證有效的淋水面積和淋水密度。
③加裝收水器,減少風吹損失。
④冷卻塔水池設置水位計,將水位信號與弱酸處理系統(tǒng)聯(lián)鎖,根據(jù)水池水位的高低,相應增減弱酸處理系統(tǒng)水量。
⑤冷卻塔補水管設置定水位控制閥門,避免循環(huán)水溢流。
五、結語
社會經濟的發(fā)展客觀要求電力工業(yè)采用更節(jié)能、環(huán)境更友好的綠色電力。山西以煤電為主的能源供應格局,決定了發(fā)展煤電工業(yè)必須走循環(huán)經濟的途徑,使之走上可持續(xù)發(fā)展之路。同時,對于山西這樣一個工業(yè)占很大比重尤其是重化傾向嚴重的省份來說,推行循環(huán)經濟具有特別重要的意義。
責任編輯:電力交易小郭
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