[农学]净化燃烧及粉煤灰综合利用

[农学]净化燃烧及粉煤灰综合利用

净化燃烧及粉煤灰综合利用技术介绍\n北京龙德信国际环保科技有限公司下属的北京绿科源环保开发研究中心主要从事火电厂脱硫及粉煤灰综合利用的高新技术型企业，拥有多项自主知识产权的专利技术及专有技术，技术涉及到环保、电力、建材、新材料、能源和建筑六大领域。一、公司简介\n《煤净化燃烧及伴生物的应用和产品》《一种免烧轻体发泡保温隔音材料及其生产方法》\n这两项专利技术的应用可以使燃煤锅炉这一工业生产真正意义实现了“工业生产文明化，经济效益最大化，环境生态化，废物利用产业化，产品多样化”。二、国内外常用脱硫技术的现状目前国内外市场常用的脱硫技术基本分为以下几类：湿法脱硫技术、干法脱硫技术、半干法脱硫技术、海水法脱硫技术、氨法脱硫技术等。\n石灰石石膏法旋转喷雾干法炉内喷钙/增湿活化法海水法氨法（电子束）本技术工艺流程简易情况主流程简单，石灰浆制备要求较高，流程也较复杂流程较简单流程简单流程简单流程复杂流程简单工艺技术指标脱硫率>95%，钙硫比1.1脱硫率75%左右，钙硫比1.5脱硫率70%左右，钙硫比1.2脱硫率>90%脱硫率>80%脱硝10%固结脱硫率60%左右，增湿活化后可达95%以上脱硫副产品脱硫渣为CaSO4及小量烟尘，目前利用价值极低，只能送堆渣场堆放，易造成二次污染。脱硫渣为CaSO4、CaSO3、Ca(OH)2的混合物，目前尚不能利用，易造成二次污染脱硫渣为CaSO4、CaSO3、CaO的混合物，目前尚不能利用，易造成二次污染无可做农用复合肥料脱硫渣为含碳量低的优质高活性粉煤灰，是建材行业和建筑工程的优质原料，可100%回收利用推广应用前景工艺成熟，脱硫效率高，易生产，运行成本中等，适合燃烧高，中硫煤锅炉燃烧高、中、低硫煤锅炉都可使用燃烧中、低硫煤锅炉燃烧中、低硫煤锅炉,只适用于沿海电厂。易对海洋生态环境造成污染无污染，副产品可全部应用，但投资高，生产工艺复杂，受周边条件限制，须有大型化工厂提供氨气，且因设备元件不过关，大型机组应用较困难通过调整配料方案，可适用于各种煤种，适用于已有电厂改造或新建电厂电耗占总发电量的比例1.5～2%1%<0.5%1-1.5%0.5%-1%<0.5%烟气再热需再热不需再热不需再热不需再热不需再热不需再热占地情况大小极小大中极小单位投资（元/kwh）200-600300120600600-1000150-250脱硫成本（元/kW.h）0.03-0.040.02660.02270.010.0330.012SO2脱除的副产品效益（元/吨）无无无——20080～105技术成熟度国内通过引进已商业化国内已进行中试国内已进行工业示范国内已进行工业示范国内已进行工业示范国内已投产运行国内应用情况从日本引进二套重庆珞璜电厂360MW1992年投运日本援助山东黄岛电厂210MW；四川白马电厂125M的1/4烟气量工业性试验南京下关电厂2×25MW，1998年一台机组已投运。(引自芬兰)深圳西部电厂300MW机组1998年运行(该技术引自挪威)北京热电厂河南驻马店古城电厂、河南巩义第二电厂\n1、市场常用脱硫技术实际运行状况湿法脱硫简介：在国内常用的脱硫技术中，石灰石/石膏湿法脱硫技术占到了90%左右，国内多数大型电站大都采用湿法烟气脱硫工艺。其脱硫效率高，技术已十分成熟。但整个脱硫工程投资大、运行费用高、脱硫剂制备成本高、维修复杂。且由于副产品是脱硫石膏，综合利用的成本非常高，所以国内多数电厂将脱硫副产品主要采取了抛弃法，对环境造成了二次污染。由于湿法脱硫造成了运行成本极高的问题，目前部分电厂虽然投资建设湿法脱硫设备，却存在日常生产中不投入使用的情况，造成了大量的资源浪费。\n干法和半干法脱硫简介：干法和半干法脱硫技术主要应用的是炉内喷钙法和旋转喷雾干燥法等，相比于湿法脱硫技术其脱硫效率相对较低，难以达到国家95%以上的脱硫要求。且对煤种要求较为苛刻，一般只适用于低硫煤，而副产品不做处理。海水法脱硫简介：海水脱硫技术相对来说只适用于特殊条件的电厂，以其电厂所处的地理环境来定，且一次性投入较大，技术工艺较为复杂。所以海水法脱硫技术受地域限制,无法全面推广。氨法脱硫简介：氨法脱硫能达到80%以上的脱硫率，副产品可用来生产复合肥，无二次污染，但氨法脱硫的投资非常高，工艺极为复杂，附近需有大型化工厂输送氨气，易受周边环境的限制，且由于设备元件不过关，在大型电厂上应用极为困难。\n2、市场常用脱硫技术经济分析以上分析的数种脱硫技术均是国内燃煤锅炉的常用技术，由于脱硫效率较低的问题，干法和半干法脱硫技术已经渐渐淡出了脱硫市场。因为石灰石/石膏湿法脱硫技术的成熟，脱硫效率可以达到国家排放标准的要求，所以石灰石/石膏湿法脱硫技术占到了整个脱硫市场的90%左右。但石灰石/石膏湿法脱硫技术在脱硫工程的一次性建设投入上很高，占地面积大，且运行费用极为高昂，许多电厂因运行成本问题建成却不运行的状况，造成资源的浪费，也根本无法达到盈利脱硫的目的。氨法脱硫技术是新兴的脱硫技术，其副产品的经济价值十分显著，可实现电厂盈利脱硫。但其缺点也十分明显：工艺的复杂、投资的费用高、运行的成本高、受周边条件限制、在大型电厂应用困难。虽然其副产品的价值高，但生产成本同样也不低，给脱硫带来的盈利相对也较小。这些都代表这项技术的不成熟，还需长时间的鉴证。\n本专利技术不仅仅是应用在燃煤锅炉上的脱硫技术，主要针对燃煤锅炉降碳和粉煤灰改性技术，粉煤灰改性后具有自硬性、气硬性、水硬性，具有很高的利用价值，可以起到替代普通硅酸盐水泥的性质，用于混凝土和普通建筑材料的生产，还可生产出其他有很高利用价值的新材料，解决了因水泥生产而带来的二氧化碳排放和资源浪费问题。三、《煤净化燃烧及伴生物的应用和产品》专利技术运行情况及经济分析\n1、《煤净化燃烧及伴生物的应用和产品》技术详解实施煤净化燃烧专利技术，燃煤锅炉可适用各种煤质，不受限制。在脱硫的同时，使粉煤灰改性，根据燃料煤不同的煤质设计出相应的掺烧剂配方，其掺烧剂与煤进行混磨，形成“煤与掺烧剂的亲合颗粒”后，进入燃煤锅炉内实施亲合燃煅烧，实现节煤、固结脱硫、粉煤灰降碳和粉煤灰炉内改性。如锅炉应用的煤种质量较差【高硫】，则需进入二次脱硫系统进行再次脱硫，以达到国家排放标准。本技术可以跟据煤质的情况，进行较大幅度的调整脱硫设施的运行，以起到节约脱硫成本的作用。经测算，以一台十万机组燃煤锅炉为例，实施本技术后，节煤率可达5%以上，且改性后的粉煤灰具有较高的利用价值，可综合利用生产多种建筑材料。针对煤种含硫量的不同，研究出两种脱硫阶段，一阶段是炉内固结脱硫，二阶段是炉内固结加炉外湿法脱硫。本技术湿法脱硫和传统的湿法脱硫不同，它具有体积小流程简单等特点不用特意制作脱硫剂。\n净化燃烧技术流程图\n\n1.1一阶段本技术将炉内固结脱硫与炉内粉煤灰改性有机地结合起来，掺烧剂内含有固硫剂，在进行净化燃烧时，固结脱硫形成硫酸盐和硫铝酸盐。基于粉煤灰炉内改性的要求，掺烧剂的含钙量较高，因此在炉内净化燃烧阶段，钙硫摩尔比很高（在本项工程中Ca/S达到了9.3左右）。又由于净化燃烧是掺烧剂与煤粉的亲和颗粒在炉膛内“气固液悬浮反应”，因此有很高的脱硫率，可以达到60%—85%。\n实际运行监测报告\n1.2二阶段由于燃煤锅炉使用的煤种不一，如锅炉使用高硫煤，则需二次脱硫。按净化燃烧中的固结脱硫率为60%计算，还有40%的残余SO2与烟气一起从锅炉中排出。锅炉烟气经过一级除尘器后，经风机加压，通过进口烟道挡板进入脱硫塔，在具有多级吸收装置的脱硫塔内进行二次脱硫。脱硫塔采用空塔喷淋技术和强迫气液两相传质传热的垂直可拆卸筛板相结合技术。由于循环吸收液雾化液滴的比表面积很大，增强了塔内气液传质，提高了脱硫效率。脱硫后烟气通过除雾器，将烟气中夹带的水雾除去，避免对下游烟道和烟囱的腐蚀。净化烟气通过出口烟道挡板经烟囱排放。由于二次脱硫减少了设备运行负荷，运行成本将大大减少。\n节煤减排二氧化碳计算以一台10万kw燃煤锅炉年生产6000小时计算，年产电6亿kwh，我国现生产1kwh电需消耗360克标煤，年消耗标煤约21.6万吨，每吨标煤生成二氧化碳约2.66吨，10万kw机组电厂一年生成的二氧化碳是57.456万吨。实施本技术后，电厂年节煤5%，每年节约1.08万吨标煤，减少二氧化碳排放2.87万吨.。\n高活性粉煤灰减少二氧化碳计算实施本技术后，脱硫副产品为高活性粉煤灰，可作为硅酸盐水泥的替代物。以一台10万千瓦燃煤锅炉机组生产11万吨高活性粉煤灰计算，粉煤灰作为水泥替代物用于生产建材，相当于减少了高污染的水泥生产。据测算，水泥厂每生产一吨硅酸盐水泥就生成一吨的二氧化碳，所以实施本技术后，每年生产的11万吨改性粉煤灰可减少11万吨的二氧化碳排放。\n2、本技术实际运行情况本技术已在河南驻马店古城电厂及巩义中迈永安电力股份有限公司实施。\n2.1河南驻马店古城电厂在河南省驻马店市古城电厂两台5万千瓦机组运行投产，并以净化燃烧技术的名义向国家发改委成功申请到两台30万千瓦机组的建设批准。\n运行现场\n运行现场\n列入国家经贸委国家重点技术改造“双高一优”第二批、第三批项目导向计划的通知。\n国家发展和改革委员会对驻马店古城电厂2台30万机组实施净化燃烧技术的批复文件。\n国家环保总局对驻马店古城电厂2台30万机组实施净化燃烧技术的批复及环评报告文件。\n2.2巩义中迈永安电力股份有限公司在河南巩义中迈永安电力股份有限公司两台10万千瓦机组已建成并试运行。\n现场调试\n现场调试\n2.3国际电力公司和权威机构的实施认证与北美第二大电力公司ONTARIUPOWER公司合作，在该公司55万千万机组上使用本技术，并在CANMET国家能源技术中心进行了工业放大应用测试，鉴定成果得到了肯定。\n\n美国能源杂志刊登本技术\n2.4本技术实施后的相关检测数据驻马店古城电厂验收报告书\n运行总结\n竣工通知书\n工程质量评估报告\n审计报告\n5万kw机组实际节煤\n五万千瓦机组实际经济计算\n河南驻马店古城电厂净化燃烧工程5万千瓦机组年实际运营利润表：\n河南驻马店古城电厂净化燃烧工程5万千瓦机组年实际运营情况统计：工程实际投资856.7万元，粉煤灰年销售收入1020万元，产品税后利润242.14万元。上述数据不包括脱硫排放补贴和节煤效益。\n\n粉煤灰强度检验报告\n粉煤灰强度检验报告\n四、本技术的市场运作\n市场上脱硫效率较高的脱硫技术，如石灰石/石膏法、干法、半干法、海水法、氨法在脱硫工程的一次性建设投入上极高，占地面积极大，且运行费用极为高昂，各种各样的问题造成许多电厂建成脱硫设施却不运行的现状，无法达到盈利脱硫。\n本技术的实施，可解决这些脱硫市场存在的问题。本技术投资和占地面积小，工艺简单，运行成本低，副产品有极高的经济和利用价值，可达到赢利脱硫的目的，容易在脱硫市场上推广。\n市场运作方式：1、与新建电厂合作，进行脱硫工程的建设。2、与未建脱硫设施的电厂合作，进行脱硫工程的建设。3、与已建电厂合作，寻找已经建成脱硫设施、但因运行成本问题未投入日常生产的电厂，进行脱硫工程改造。4、与投资方合作，承包建设电厂的脱硫工程，负责电厂脱硫工程的运营，将脱硫副产品用于建材生产。\n五、脱硫市场前景\n最常用的石灰石/石膏法脱硫技术虽技术成熟，脱硫效率高，但投入和占地面积大，运行成本高。最重要的是副产品脱硫石膏不容易综合利用，大部分采用此技术的电厂都采取了抛弃法，对环境造成了二次污染。\n脱硫技术市场中只有氨法脱硫技术可以盈利脱硫，除此之外的其他脱硫技术均需要投入大量资金才能运行，无法达到盈利脱硫。氨法脱硫技术副产品的经济价值十分显著，可实现电厂盈利脱硫。但其工艺复杂、投资费用高、运行成本高，易受周边条件限制，需大型化工厂输送氨气，且在大型电厂应用困难。由于其高昂的生产成本，使脱硫带来的盈利也相对较少。\n本技术的投资和占地面积少，工艺流程简单，不用对锅炉进行任何改造，适用各种含硫量的煤种，脱硫设施运行成本低，副产品有极高的经济和利用价值，可用于建材的生产，不对环境造成二次污染。本技术副产品所创造的价值远远高于脱硫工程的日常运营费用，实现了盈利脱硫。\n六、《一种免烧轻体发泡保温隔音材料及其生产方法》技术\n本专利技术充分利用活性粉煤灰的特性制作保温节能建筑新材料，是开发活性粉煤灰高附加值的环保节能产品、废物综合利用产品产业化的技术，给燃煤锅炉盈利脱硫带来更大的经济效益。\n1、本技术的特点1.1、原材料本技术是以实施过净化燃烧技术电厂的粉煤灰为原材料进行生产的，因粉煤灰是电厂废弃物，故成本极低。这种粉煤灰具有自硬性、气硬性、水硬性等较高的活性，是非常好的建材制品原材料。\n1.2发泡工艺一般发泡建材制品，按气体形成的机理，分为物理发泡和化学发泡。物理发泡是易气化的物质．在聚合物发泡成型前，将其加入到树脂中．加热时发泡剂气化使聚合物发泡。使用物理发泡生产泡沫制品，发泡工艺简单，泡沫材料成本低。化学发泡是加热时分解放出气体的物质，与物理发泡剂相比．生产的泡沫材料成本相对较高．工艺较复杂。\n本技术产品利用物理发泡技术，发泡均匀，内含有大量细小均匀的封闭气孔，具有良好的保温、隔热、隔音、节能性能，且生产工艺成熟，节约生产成本。\n1.3生产工艺生产工艺流程简单，计量、搅拌、成型、养护自动化控制度高，实现了免蒸养、无烧结、节省能源，无污染排放。产品可一次达到墙体成型与保温节能的目的，避免房屋建筑造成重复施工。\n工艺流程图\n1.4产品特性（1）、高效节能：高活性粉煤灰发泡建材内含有大量细小均匀的封闭气孔，增加了其热阻，具有良好的保温、隔热性能。可根据不同地区的气候温度采用不同厚度和不同结构形式的组合外墙和屋面，节能效果超过80%以上。\n（2）、节约建筑材料使用高活性粉煤灰发泡材料建造的房屋比传统钢结构住宅相比节省钢材30%-40%。\n（3）、产品重量轻生产出的墙体板材、砌砖等重量轻，便于运输。使用发泡材料生产的建筑物比普通砖混建筑相比，建筑体系重量降低70%左右，减少了建筑物的造价。\n（4）、隔声性能好发泡材料内部为密闭微孔结构，可高效阻隔声音的传递，隔声指标超过国家住宅隔声要求。\n（5）、成本低、应用范围广、生产工艺先进使用自产的高活性粉煤灰，生产成本较低，比同等节能效果的砖混结构造价低15%-20%。不仅适用民用、公用和一般工业建筑。其生产工艺比传统蒸压混凝土砌块简单，“免蒸养”、无烧结、节省能源。\n（6）、产品规格多样化不仅可生产不同密度及规格的发泡混凝土砌块，同时也能够运用于轻体现浇、楼面保温板层、内隔墙、外墙,卫生间基础回添及滑模施工新工艺，可钉可刨，大大降低了墙体工程的造价，真正解决了轻体发泡混凝土现场浇筑，丰富了墙材品种。\n本技术发泡试块及样品\n产品样板\n2、相关检测数据及样品国家建筑材料测试中心粉煤灰放射性检测报告\n粉煤灰发泡砌块检测报告\n3、本技术的优势3.1传统的外墙保温做法传统建筑施工中一般对外墙保温的做法是，在墙钢筋骨架外侧安装如聚苯乙烯之类的保温板，支设大钢模与混凝土整体浇筑，拆模后保温板与外墙合为一体，然后再在保温板面层完成外墙饰面。这种水泥挂浆的方法做成的保温层有易燃、易潮、使用时间短的缺点。今年中央电视台新楼起火，就是因为水泥挂浆用的聚苯乙烯保温板被点燃所致，所以水泥挂浆的方法对施工安全有一定的隐患。故现在许多新建建筑均采用直接成型的保温墙体板材，这已经成为建筑市场的趋势。\n传统保温工艺引发的火灾事故\n3.2其他常用建筑保温墙体材料在我国原使用较多的建筑材料主要为粘土砖，但国家已经明令禁止使用。目前国内的建筑板材有很多，例如石膏板、加气砖、高铝水泥板材、镁水泥建材等。粘土砖\n石膏板在轻型隔板的市场占有量较大，生产成本低廉，但由于不隔热、不保温、不隔音、不防水，所以只能作为室内隔断及装饰装修用。\n加气砖的市场需求也不少，虽使用粉煤灰等工业废料为原材料，但由于生产一次性投入较大，其单位投资大，生产运行成本高。且使用化学发泡技术，发泡效果不理想，不能在墙体材料中添加保温隔热材料。\n高铝水泥制品的成本较高，原材料高铝水泥价格昂贵，因其传热性快，也不保温。\n镁水泥建材制品虽然有美观、抗压、隔音、保温等优点，但由于其在空气中会受到水份和二氧化碳的侵蚀反应，在室内外制品会随之发生形变，降低抗压强度和一些其它性能，已经被国家禁止使用了。\n3.3本技术的产品优势与其他建筑产品想比较，本技术的不同之处在于：使用电厂废弃物的粉煤灰作为生产基料，生产及设备运行成本低廉，且同类建筑保温产品的市场需求广，市场价格高，市场竞争力强，经济效益极高。\n生产工艺实现免蒸养、无烧结、节省能源，无污染排放。产品一次达到墙体构造与保温的目的，避免房屋开发商造成重复施工。产品用于建筑比同等节能效果的砖混结构造价低15%-20%。不仅适用民用、公用和一般工业建筑，在乡镇、农村等条件较差的地方也可方便使用。由于可现场浇筑，且型材重量轻便于运输，产品可在城市建设、新农村建设、多震地区广泛应用。\n4、新型建材市场的政策及前景十一五期间，我国新建建筑将全面实行节能50％的设计标准，建立4个直辖市和北方地区达到65％的国家标准和技术支撑体系，完成绿色建筑和超低能耗建筑的100个示范工程，形成相关的技术配套政策。\n在2001年颁布的《北京市建筑节能管理规定》中表明重点发展新型节能墙体和屋面的保温、隔热技术与材料，并积极推广使用各类节能环保型墙体材料，发展墙体与屋面的高性能保温技术。并指出利用工业废渣、城市废渣和农作物秸杆生产新型墙体材料，可以按照国家和本市有关规定享受贷款贴息、资金补助等政策支持。这些政策管理规定都表示节能保温的墙体材料是以后主要的建筑材料，国家将鼓励生产节能保温新型墙体材料。面对着庞大的市场需求，节能保温材料得到了很大的发展空间。\n5、本技术经济分析以一台10万千瓦机组燃煤锅炉为例，一年可产11万吨粉煤灰，本技术项目需投资4480万元，可生产节能保温建材330万平方米，产品成本约19.07元/平方米，销售价格按60元/平方米（低于市场平均价格）计算，预计年销售总额可达1.98亿元，年利润可达1.35亿元左右，利润回报率极高。\n每平米节能保温建材成本计算生产成本(元/平米)备注原料费粉煤灰4.0保温板7.5玻璃布2.0发泡剂1.2水电1.0人工与管理费2.0折旧费1.22按固定资产10%计算厂地租赁费0.15合计19.07\n以生产的均为节能保温外墙为例，每年的产品可用于建造194万平米节能建筑。一幢节能建筑大概可节约50%的用电，据调查节能建筑比普通建筑每平米房屋一年可节约用电43.8kwh，用于节能建筑的节能建材可节省用电8497.2万kwh，每千瓦时用标煤360克，一年可节省标煤3.06万吨，每吨标煤生成二氧化碳约2.66吨，减排二氧化碳8.14万吨。6、减排二氧化碳计算\n本公司的两项专利技术是两项重大的高新技术成果，创造性的把环保、电力、建材、新材料、能源和建筑六大行业有机的结合起来，利用燃煤锅炉脱硫后的废弃物粉煤灰，创造出节能保温隔音的环保新型墙体材料，以极低的成本制作出极高经济效益的建材产品，并带动电厂实现盈利脱硫。\n这是一种充分利用资源、能源、再生资源、再生能源、根治环境污染、保护生态平衡的新兴工业。真正意义的实现了“工业生产文明化，经济效益最大化，环境生态化，废物利用产业化，产品多样化”的绿色产业化。