1  前言

煤矸石是煤的伴生物，是煤炭開采過程排放的廢棄物，隨處丟棄的煤矸石山不僅占用了大量寶貴的土地，而且給產(chǎn)煤當(dāng)?shù)卦斐闪藝?yán)重的環(huán)境污染，也造成了有效能源的浪費(fèi)。

利用循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)越的燃燒特性，燃用適合于燃燒的煤矸石等低熱值混合燃料進(jìn)行發(fā)電，該項(xiàng)變廢為寶的發(fā)電技術(shù)目前在國內(nèi)外已經(jīng)趨于成熟并得到迅速發(fā)展。我省煤矸石等低熱值混合燃料發(fā)電項(xiàng)目起步較晚，裝機(jī)規(guī)模和單機(jī)容量較小，利用規(guī)模低于其它省份。

在我省發(fā)展煤矸石等低熱值混合燃料電廠有其重要意義和前景。

2  我省煤矸石電廠建設(shè)及運(yùn)行情況

我省煤炭主要是以無煙煤為主，其揮發(fā)份低，灰份高，著火點(diǎn)高，后燃嚴(yán)重，不易被燃盡，是世界上最難燃盡的煤種之一。

為了燒好無煙煤，十幾年來我省廣大循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)工作者，通過不斷摸索、探討和研究取得不少成就。循環(huán)流化床鍋爐機(jī)組規(guī)模和單機(jī)容量不斷地壯大并向大型化發(fā)展。燃燒技術(shù)的掌握為我省燃用煤矸石等低熱值混合燃料奠定了基礎(chǔ)，推動了我省煤矸石電廠的建設(shè)和發(fā)展。

目前，省內(nèi)建成投廠的煤矸石電廠有福建省大田益源熱電有限公司、福建省龍巖適中煤矸石火電廠、福建省安溪湖頭煤矸石電廠、福建省永定金葉發(fā)電有限公司等幾家。從下表可看到近年建成投產(chǎn)的機(jī)組無論在裝機(jī)規(guī)模、單機(jī)容量和技術(shù)上都有較明顯的進(jìn)步和發(fā)展。

表1

特別是近兩年來福建省安溪湖頭煤矸石電廠兩臺50MW機(jī)組的建成投產(chǎn)和福建省大田益源熱電有限公司兩臺50MW機(jī)組的擴(kuò)建項(xiàng)目，推動了我省煤矸石電廠的建設(shè)。

目前，我省煤矸石電廠主要運(yùn)行情況如下：

2.1  機(jī)組已能夠安全、穩(wěn)定燃燒運(yùn)行

我省煤矸石揮發(fā)份低只有1-3%，熱值一般在800-2000大卡/千克之間，而北方的煤矸石揮發(fā)份較高在15%以上，熱值在1500大卡/千克以上，兩者差異較大，燃燒較不易。

因?qū)Ω＝喉肥匦哉J(rèn)識不足，早期CFB鍋爐設(shè)計(jì)上存在問題較多，如：床溫較低、返料溫度高、磨損嚴(yán)重、澆筑料脫落、連續(xù)運(yùn)行周期短，燃料破碎和配料計(jì)量設(shè)計(jì)不合理等。但是，幾年來通過不斷的摸索、試驗(yàn)，逐步了解了煤矸石的特性，掌握了床溫與料層、一、二次風(fēng)量、返料溫度等之間的關(guān)系，同時(shí)積累了豐富的燃燒調(diào)整運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。通過不斷技術(shù)改造，解決和完善了燃料破碎系統(tǒng)、配料計(jì)量系統(tǒng)存在的問題，以及通過加強(qiáng)進(jìn)廠燃料管理等措施，保證了入爐燃料顆粒度合格、入爐熱值穩(wěn)定；通過不斷技術(shù)攻關(guān)，較好地解決了澆筑料脫落、放渣困難等問題。從而確保我省機(jī)組能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2  機(jī)組連續(xù)運(yùn)行周期得到提高

煤矸石等低熱值燃料灰份較高，燃燒時(shí)不同的分離裝置，所遇的問題不同。高溫絕熱旋風(fēng)分離器缺點(diǎn)是易造成返料系統(tǒng)高溫堵灰結(jié)焦，通過加裝水夾套、水（汽）冷裝置等手段，較好地緩解和解決了返料系統(tǒng)高溫結(jié)焦問題。中、低溫分離器缺點(diǎn)是磨損嚴(yán)重，通過加裝防磨措施，磨損問題也得到較好的解決。從而較好地延長和提高機(jī)組連續(xù)運(yùn)行周期。

2.3  燃燒熱效率有待進(jìn)一步提高

燃燒效率的好壞關(guān)系到電廠的經(jīng)濟(jì)效益。目前，省內(nèi)各電廠通過加強(qiáng)管理以及通過技術(shù)改造（如加裝冷渣器回收排渣熱損失、加高爐膛高度等手段）燃燒熱效率有所提高。但是，總的來看燃燒熱效率依然偏低有待進(jìn)一步提高。

總體上來看，我省早期建成投產(chǎn)CFB鍋爐已經(jīng)完全能夠安全、穩(wěn)定地燃燒煤矸石等低熱值燃料。近期新建的、有針對性采用新技術(shù)的CFB鍋爐也已經(jīng)投入運(yùn)行，我們期待它給予新的啟發(fā)。

3  煤矸石電廠建設(shè)可推進(jìn)我省煤矸石綜合利用規(guī)模

煤矸石是最大的工業(yè)固體廢棄物之一，但煤矸石不是一種簡單的廢棄物，而是可以利用的資源，發(fā)展煤矸石綜合利用具有十分重要的意義。

我省原煤矸石綜合利用途徑較單一，只是簡單地將煤矸石煅燒后拿去做水泥的摻合料，產(chǎn)品的技術(shù)含量不高。簡單地煅燒易造成環(huán)境污染，同時(shí)也浪費(fèi)了資源。利用煤矸石等低熱值混合燃料進(jìn)行發(fā)電，燃燒后的灰渣其活性好同樣是水泥很好的摻合料，資源能夠得到進(jìn)一步有效合理地使用。

煤矸石等低熱值混合燃料發(fā)電需要消耗大量的燃料，通過發(fā)電煤矸石能得到較規(guī)模地利用，可以減少土地壓占，改善環(huán)境質(zhì)量。

4  利用煤矸石發(fā)電可以減輕我省部分煤炭資源緊缺壓力

煤炭是我省主要消耗的能源，約占全省能源消耗的70％。隨著海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)步伐的加快，煤炭需求也在快速增長，2005年煤炭消耗總量超過4500萬噸。然而我省煤炭資源較貧乏，是南方缺煤?。▍^(qū)）之一，每年一半以上的煤炭需從省外和國外調(diào)入，煤炭成為我省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約瓶頸。

我省每年煤炭的開采量為2000多萬噸，按全國通用的10%左右排放量計(jì)算，每年約有200多萬噸的新增煤矸石排放，加上歷年開采的排放量這個(gè)數(shù)字相當(dāng)可觀。同時(shí)，我省煤層薄，在煤炭開采過程中對一些煤層較薄、熱值較低（只有2000大卡/千克-4000大卡/千克）、目前沒有市場的煤層均隨意丟棄沒有開采，在我省煤炭資源貧乏情況下來看這是個(gè)很大的能源浪費(fèi)。如將這兩方面低熱值煤炭進(jìn)行開發(fā)利用，可緩解我省部分能源緊缺。淺薄的煤層開采出來也可提高產(chǎn)煤企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5  可合理分配、利用有限的煤炭資源

煤矸石等低熱值混合煤具有一定的熱值，燃燒后可放出熱量，可以替代一部分優(yōu)質(zhì)煤炭。不同行業(yè)使用的煤炭質(zhì)量要求不同。

以一家裝機(jī)容量為2×12MW的電廠為例，按年利用5000小時(shí)，年可發(fā)電12000萬千瓦，度電標(biāo)煤耗550千克/千瓦時(shí)進(jìn)行測算可知，如全部燃用優(yōu)質(zhì)煤則年需要消耗優(yōu)質(zhì)煤82000噸，如采用煤矸石等低熱值混合煤進(jìn)行發(fā)電時(shí)，年只需消耗優(yōu)質(zhì)煤62400噸、煤矸石93600噸，可置放優(yōu)質(zhì)煤炭19600噸。雖然不同蒸發(fā)容量、不同爐型的CFB鍋爐度電煤耗不一樣，但總的來說置放率一般可達(dá)20%-30%。如果我省煤矸石發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)240MW，年可節(jié)約優(yōu)質(zhì)煤炭20萬噸，可消耗煤矸石100萬噸，這可是一筆不小數(shù)字。

6  結(jié)論

綜上所述，我省煤矸石電廠已經(jīng)完全能夠安全、穩(wěn)定地燃用煤矸石等低熱值燃料，同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)又符合國家資源綜合利用產(chǎn)業(yè)政策。因此，為了補(bǔ)充我省能源需求的不足，合理使用有限煤炭資源，促進(jìn)我省資源綜合利用工作，減輕環(huán)境污染，利用循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)越燃燒特性，提高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒運(yùn)行技術(shù)，提高鍋爐的燃燒效率，適度發(fā)展我省煤矸石等低熱值混合煤電廠有其深遠(yuǎn)意義和廣闊前景。

文章作者：鄭成海 游興炎