打造资源综合利用型坑口循环流化床示范电站

郭俊，郑国栋，李世雄，练纯青，曹红旺

（内蒙古京泰发电有限责任公司，内蒙古准格尔旗010300）

打造资源综合利用型坑口循环流化床示范电站

郭俊，郑国栋，李世雄，练纯青，曹红旺

（内蒙古京泰发电有限责任公司，内蒙古准格尔旗010300）

京泰发电有限公司重视发展循环经济，延伸产业链条，在设计、建设、运营过程中逐步完成了低热值煤清洁能源发电，实现了煤、水、灰资源综合利用。经过不懈努力，企业已打造成资源综合利用型坑口循环流化床示范电站，并形成和总结出一套可供其他煤电一体化企业借鉴的管理办法和实践经验，具有很强的示范意义和推广价值。

资源综合利用；坑口型；循环流化床；煤泥；煤矸石

1 概况

1.1 京泰发电公司简介

内蒙古京泰发电有限责任公司（以下简称京泰发电公司）由北京京能热电股份有限公司、内蒙古伊泰煤炭股份有限公司和山西粤电能源有限公司分别按照51%，29%，20%比例出资成立。坐落于内蒙古自治区准格尔地区煤炭腹地，属国内首家300MW等级循环流化床机组，系煤电联营、坑口电站、循环经济型项目。本工程2×300 MW循环流化床机组已于2008年6月10获得国家发改委核准，2008年8月7日开工建设，已分别于2010年2月8日，2010年3月9日顺利投入商业运营。采用循环流化床锅炉和直接空冷技术。60%以上的入炉燃料采用酸刺沟煤矿洗选后的煤矸石和煤泥，生产水源采用酸刺沟煤矿井下产出的疏干水，灰渣作为提炼氧化铝原料或水泥添加料，实现了煤、水、灰资源综合利用，属国家重点支持的循环型经济产业链条，且对于改善当地环境、促进区域资源优势化配置、维护社会安定、实现能源发展战略发挥了重要作用。截止2013年5月底，京泰发电公司安全运行1 217 d，机组连续最长运行天数205 d。京泰发电1，2#机组在2012年中电联CFB协作网评比中，荣获第一名。

1.2 酸刺沟煤矿简介

内蒙古伊泰京粤酸刺沟矿业有限责任公司（以下简称酸刺沟煤矿）由内蒙古伊泰煤炭股份有限公司、北京京能热电股份有限公司和山西粤电能源有限公司分别于按照52%，24%，24%的比例出资成立。注册资本金为10.8亿元，于2009年正式投入运营，距京泰发电公司仅500m，采用高度机械化的长臂开采方法，配套久益公司和德伯特公司生产的进口长臂工作面设备和国内一流的综采设备，同时配套重介质洗煤装置。煤矿采区回采率平均达到80%，采掘机械化程度达到95%。生产效率及安全生产纪录均处于国内领先水平。

2 煤、水、灰资源综合利用

2.1 煤矸石和煤泥综合利用

2.1.1 酸刺沟煤矿煤层分布及产能

酸刺沟煤矿含煤地层为石炭系太原组和二迭系下统山西组[1]，两组地层总厚度118.26～192.88 m，平均为141.77 m，井田内含煤地层基本保存完整，厚度变化不大，总体看由北向南有增厚趋势。太原组是井田主要含煤地层之一，含煤5层，其中含主要可采煤层2层，次要零星可采煤层1层（9号），不可采煤层2层（8号、10号）。二迭系下统山西组为陆相碎屑沉积，是本区的主要含煤地层之一，含煤4层，其中主要可采煤层2层，分别为4号煤层和6号煤层。因4号煤层和6号煤层为全区可采的较稳定煤层，并结合当前开采技术和综合评估，现该矿只对4号煤层和6号煤层进行开采。

该矿设计年产能1 200万t，因煤层中含有夹矸层和综合开采，故在生产过程中，会伴随产生约240万t煤矸石；因对生产出的原煤进行重介质洗选，故在洗选过程中，会伴随产生约200万t煤泥。年产能结构见图1。

图1 酸刺沟煤矿产能结构图

2.1.2 煤矸石和煤泥的掺烧流程

循环流化床锅炉自20世纪80年代发展至今，作为煤种适应性强、高效率、低污染等优点被广泛应用[2]，特别是打造坑口型煤电一体化项目的最佳配套炉型，更是优势显著。酸刺沟煤矿生产过程中伴随产生的煤矸石和煤泥恰恰能够满足京泰发电公司的两台循环流化床机组入炉燃料的热值和数量，实现了优势互补、资源综合利用。

京泰发电公司建有封闭原煤筒仓，该矿的4号层原煤和6号层原煤可直接输送至封闭原煤筒仓，再经3号输煤皮带至4号输煤皮带，煤矸石和粗煤泥在储煤场混合后送至入炉煤4号输煤皮带，原煤、煤矸石和粗煤泥经4号皮带混合后输送至锅炉，另外，将细煤泥制成煤泥膏，通过高压膏体泵直接将细煤泥输送至锅炉炉膛，最终，可达到入炉燃料低位热值不高于12 550 kJ/kg和入炉燃料中煤矸石煤泥总质量比大于60%的要求，即满足资源综合利用机组认定的条件。入炉燃料结构及流程见图2。

图2 入炉燃料流程图

2.1.3 入炉煤矸石和煤泥的计量、化验

京泰发电公司的入炉燃料中原煤、煤矸石和煤泥均装有准确的自动计量装置，分别在2号和3号输煤皮带装有先进的TI-500E型号自动计量电子称，且在每次启动皮带后自动采样器定时采集子样，将所采集到的子样进行热值化验，保证了入炉煤矸石、煤泥和原煤的质量和热值准确性，并能够很好地控制入炉煤的燃料结构和热值，进而满足资源综合利用机组认定的条件。

2.1.4 煤矸石和煤泥综合利用的经济效益

按照年均5 000发电利用小时、煤矸石和煤泥掺烧质量60%及煤泥入厂单价70元/t计算，每年可实现掺烧煤矸石、煤泥138万t（全年入炉总燃料量为230万t），由此可节约发电成本5 000余万元，企业的经营利润得到有效的保障。

2.1.5 煤矸石和煤泥综合利用的社会效益

随着酸刺沟煤矿生产规模的不断扩大，煤炭资源存储量在持续减少，而煤矿生产过程中的废弃物——煤矸石、煤泥的存储量反而不断的增加，每年酸刺沟煤矿的煤矸石、煤泥外运量很小，需要占用大面积场地加以存放，给当地环境带来了严重的污染，增加了保护生态环境的压力。京泰发电公司所采用循环流化床发电机组刚好能够将煤矸石和煤泥变废为宝，实现煤矸石和煤泥的综合利用，并输送出文明动力——电能。

2.2 矿井疏干水综合利用

2.2.1矿井疏干水处理工艺

酸刺沟煤矿在正常运营过程中每天伴随产生6 600 t矿井疏干水，京泰发电公司通过对该矿矿井疏干水进行澄清、过滤和软化等一系列净化处理工艺，最终制出能够满足发电机组的生产用水水质，实现了矿井疏干水的综合利用。矿井疏干水处理前后水质主要指标对比见表1，矿井疏干水处理工艺见图3。

表1 矿井疏干水处理前后水质主要指标对比表

2.2.2 矿井疏干水综合利用

京泰发电公司积极响应国家节水政策，使用国内先进的处理设备和工艺，对酸刺沟煤矿矿井疏干水进行一系列有效的净化后，处理出的水主要用于化学制水系统、机力通风塔补水系统及厂区绿化用水系统，大大降低了京泰发电公司外购水量，有效提高了水资源的综合利用率。

图3 京泰发电公司矿井疏干水处理工艺

2.2.3 矿井疏干水综合利用的经济效益

因净化后的疏干水水质得到了很大程度的改善，能够满足京泰发电公司的生产用水水质要求，按照该处理工艺28%损耗率计算，每天可产出4 620 t净化后的疏干水，同时按当地生产用水5.5元/t（当地生产用水执行价格）计算，扣除处理过程中2.8元/t的运营费用，每年可节约成本455万元，经济效益相当可观。

2.2.4 矿井疏干水综合利用的社会效益

内蒙古自治区准格尔旗是一个水资源匮乏的地区，随着工业生产的发展和人民生活水平的提高,水资源供需矛盾日益加剧[3]。但是，该地区的矿井疏干水资源却非常丰富，因此，实现矿井疏干水的综合利用有利于解决工业用水难题，减少外排，保护水资源不被污染，意义十分重大。

2.3 灰渣综合利用

2.3.1 灰渣综合利用现状

京泰发电公司入炉燃料中劣质煤（煤矸石和煤泥）占60%以上，其中，收到基平均低位热值小于12.6 kJ/g，空干基灰分高达45%。机组运行过程中会产出大量粉煤灰和炉渣，如果得不到有效利用，不仅对环境造成污染，还占用大量土地。目前，该公司积极与周边水泥生产企业、水泥制品公司、地下采煤矿井等企业积极沟通，拓宽灰、渣外销市场，粉煤灰综合利用率已达到85%。

2.3.2 灰渣综合利用前景

入炉劣质煤燃烧后产出的灰渣含有三氧化二铝成分高达48%，因此紧盯各科研院所、资源再生企业等试验成功的先进工艺和成熟技术，早日规划建设粉煤灰综合利用产业项目，提高粉煤灰综合利用率，实现更高的附加产值；延伸产业链条，实现灰渣资源综合利用。

3 打造资源综合利用示范电站

如今，京泰发电公司已经成功打造成为资源综合利用型坑口循环流化床示范电站，集经济型和示范性于一体，是推进清洁生产和资源综合利用、发展循环经济的主力，同时为节能减排、生态环境保护做出了应有的贡献，于2012年被国家发改委认定为300 MW循环流化床资源综合利用示范机组，真正发挥了企业在资源节约和环境保护方面的社会责任。

4 结束语

京泰发电公司在发展循环经济、创建环境友好型企业、打造坑口循环流化床示范电站运营和管理的过程中，解决了煤、水、灰资源综合利用道路上遇到的一系列重大问题。通过科学地开展工作，总结和形成的这一套可供其他煤电一体化企业借鉴的管理办法和实践经验，具有很强的示范意义和推广价值。

[1]内蒙古自治区煤田地质局.内蒙古自治区准格尔煤田酸刺沟井田建井地质报告[R].呼和浩特：内蒙古自治区煤田地质局，2008.

[2]岑可法，倪明江.循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京：中国电力出版社，1998：128-135.

[3]郑艳辉，任友山.开发利用矿井疏干水是解决缺水地区水资源紧缺的重要途径[J].黑龙江水利科技，2007，6(35):123-125.

Creating the demonstrative power station of pit type circulating fluidized bed w ith comprehensive utilization of resources

GUO Jun,ZHENG Guodong,LIShixiong,LIAN Chunqing,CAO Hongwang
（Inner Mongolia Jingtai Electric Power Generation Co.,LTD,Inner Mongolia,Zhungeer 010300,China）

W ith the development of circular econom y and extending industry chain form by the encouragement of state,JingtaiElectric Pow er has paid m uch attention to this w ork at the beginning of the feasibility study.In the process of design,construction,and operation,Jingtai Electric Pow er has com pleted the clean energy pow er generation by low calorific value coal and achieved the com prehensive utilization of coal,w ater,and ash resources.After 5 years of unrem itting efforts,Jingtai Electric Pow er has now created a dem onstration pow er plant of pit type circulating fluidized bed w ith com prehensive utilization of resources,and summ arized a set of reference in the integration of other coal enterprise m anagem entm ethods and practicalexperience,w hich has a significant dem onstration and prom otion value.

com prehensive utilization of resources;pit type;circulating fluidized bed;coalslurry;coalgangue

F124.5；X75

：A

：1674-0912（2014）09-0025-03

2014-06-09）

郭俊（1968-），男，山西人，学士，工程师，从事火电厂生产管理工作。