煤矸石综合利用发电项目的市场调查报告_煤矸石综合利用项目
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煤矸石综合利用发电项目的市场调查报告
一、煤矸石的定义
煤矸石是采煤过程中产生的废渣，包括巷道掘进过程中的掘进矸石，采煤过程中从顶板、底板和夹层里采出的矸石以及洗煤过程中的洗矸石，它是成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比较坚硬的黑色岩石。煤矸石发热量一般为800～1500卡/克,其无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁、钒的氧化物和某些稀有金属。其化学成分组成的百分率：SiO2为 52～65；Al2O3为 16～36；Fe2O3为 2.28～14.63;CaO为0.42～2.32;MgO为0.44～2.41;TiO2为0.90～4;P2O5为0.007～0.24;K2O+Na2O为1.45～3.9；V2O5为0.008～0.03。
我国煤炭年产量约10亿吨，居世界第一位，煤矸石目前累计堆存量已超过50亿吨，而且每年以约1.3亿吨的速度递增。紫阳县位于陕西省南部，地处汉江上游，大巴山北麓，西面与四川省万源市毗邻，东南方向与重庆市城口县接壤。县内煤矿资源丰富，现有14家煤矿，正常生产可年产80万吨左右煤矸石，全县煤矸石储量在一亿吨以上，发热量在2700—3000大卡左右，煤矸石中钒的品位达到6—10%。
二、国内外煤矸石综合利用现状
煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物之一，如果放任煤矸石的堆放，不仅会压占大量土地，影响生态环境，而且还会污染周围的土壤和地下水。同时，因煤矸石中含有一定的可燃物，在一定条件下还会发生自燃，并排放出二氧化硫、氮氧化物和烟尘等大量的有害气体，污染大气环境，严重影响矿区周围居民的身体健康。如果煤矸石山堆存方式不当，还有可能发生塌方、垮塌、崩塌等灾害事故。当然，煤矸石也是可利用的宝贵资源，含碳量较高的煤矸石可直接作为沸腾炉的燃料，用来供暖、发电等；含碳量较低的煤矸石可用于水泥等建材的生产；含碳量极低的煤矸石可填坑造地或作为路基材料。
综合开发利用矸石山，不仅可以有效地改善矿区环境，避免矸石山意外灾害事故的发生，而且还可以变废为宝，节约能源，治理环境污染，因此，利用好矸石山具有很大的经济效益、社会效益和环境效益。
世界上许多国家都很关注煤矸石的利用，将其称为“新资源”。法国、英国、美国、波兰、芬兰等国家普遍利用煤矸石发电以及生产建筑材料。法国、英国还用煤矸石生产烧结实心砖和空心砖并取得了成功的经验。近年来，我国政府也高度重视对煤矸石的综合利用，提出了“因地制宜，积极利用”的方针，并采取了一系列政策，如资金补助、贴息贷款、减免税赋等，鼓励煤矸石的综合利用。原国家经贸委、国家科技部还颁布了《煤矸石综合利用技术政策要点》，指出要“大力发展煤矸石发电”，将利用煤矸石发电确定为综合利用煤矸石的主攻方向之一。
我国在煤矸石综合利用方面取得了一定的成绩和经验，煤矸石发电是煤矸石综合利用社会、环境、经济效益相统一的最有效途径，也是煤矿发展煤矸石综合利用的重中之重，并已形成一定规模。为了进一步提高煤矸石的利用价值，相关企业可以利用科技创新，争取开创一条上下游衔接的煤矸石产业链，可用质量好的煤矸石生产煅烧高岭土等非金属矿物，或生产瓷质砖；用质量稍差的煤矸石发电或烧制墙体砖；余下的残渣用来制造水泥，生产免烧新型墙体材料或制造土壤改良剂，再用剩余的残渣来复垦塌陷地；暂时利用不了的煤矸石山可采取生物工程治理措施进行绿化，营造出优美的矿区环境。通过这样一条产业链，煤矸石的资源价值得以最大限度地发挥，避免了单纯利用原生煤矸石可能带来的二次污染。
三、煤矸石发电利用情况
煤矸石发电是指利用煤炭开采及洗选加工过程中外排的固体废物等作为燃料的发电。目前，全国煤矿已建成运行的煤矸石发电厂有128个，总装机容量约200万kW，年发电量约87亿kWh。发展煤矸石电厂是我国实施可持续发展战略，加强环境保护、实现资源的有效配臵和利用以及煤炭行业、产业、产品结构调整的必然选择。
1、煤矸石排放的基本情况
我国每年的煤矸石排放量占当年煤炭产量的10%至15%。大量煤矸石长期堆放不仅占用土地，而且造成环境污染。开展资源综合利用，是实施节约资源基本国策的重要途径。我国已从税收、电力调度等方面扶持煤矸石发电，“十一五”规划需增加煤矸石发电装机2000万千瓦。
图表 2001年~2008年我国煤矸石产量增长趋势图
“十一五”期间中国煤炭工业将大力发展循环经济，按照减量化、再利用、再循环的原则，重点治理和利用煤矸石、矿井水和粉煤灰。2010年，煤矸石综合利用量3.9亿吨以上，利用率达到70％以上。其中，煤矸石等低热值燃料电厂年利用2亿吨，煤矸石砖利用0.9亿吨；煤矸石复垦造田筑路和井下充填消纳1亿吨以上。产生矿井水50亿立方米，利用36亿立方米，利用率达到70％。
保护环境是我国的基本国策，随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出，煤矸石发电是充分利用煤矸石的有效热成分，变废为宝，解决污染的有效途径。
2、煤矸石发电综合利用社会效益可观。据不完全统计，2000年煤矸石电厂发电约120亿kWh,占矿区用电量的30%，平均每度电盈利3.38分，全国电厂盈利4.0亿元以上。如：山东兖州局6个矸石电厂，装机达11.1万kW,2000年发电4.7亿kWh,上交利润4412万元；山西汾西矿务局2个矸石电厂，装机3.6万kW,去年盈利2800万元。而且，煤矿发电与购电相比，全国购电的综合电价为0.3-0.4元/kWh，煤矿矸石电厂的供电成本为0.15-0.25元/kWh,价差为0.15元/kWh.去年，全国国有煤矿年用电量300亿kWh以上，仅购电一项，煤炭企业就多支出45亿元以上。从社会效益来看，去年，国内生产总值电耗为1474kWh/万元，而煤矸石电厂发电新增的生产总值可达800亿元以上。3、煤矸石发电可行性
煤矸石发电经过十多年的发展，在锅炉燃烧技术、环境保护等方面已经取得了长足的进步，进入21世纪后，大力发展每矸石电厂更是一举数得的好事。
一是适用于煤矸石电厂的循环流化床锅炉燃烧技术取得了很大进步。作为煤矸石电厂的核心设备的流化床锅炉的技术水平的高低直接影响到电厂的生产运行情况和企业经济效益。早期建设的煤矸石电厂基本以鼓泡型流化床锅炉为主，这种锅炉热效率低，不利于消烟脱硫。90年代以来，循环流化床锅炉逐步取代了鼓泡型流化床锅炉，成为矸石电厂的首选锅炉，逐步从35t/h发展到70t/h，合资生产的已达到240t/h,热效率提高5%-15%。以往由于矸石发热量低、灰粉高、硬度大，锅炉磨损严重，经常造成锅炉停机检修，影响电厂运行。现在由于采取了防磨措施，循环流化床锅炉连续运行小时普遍超过2000h.二是消烟除尘等环境保护技术已能满足国家环保要求。煤矸石电厂除尘脱硫问题是广泛关注的问题，关系到矸石电厂生存的大事。目前，煤矸石电厂选用除尘器的类型主要是水磨除尘器、多管旋风除尘器、静电除尘器、布袋除尘器，其中静电除尘器和布袋除尘器均能满足环保要求。对于脱硫，由于矸石电厂采用的循环流化床锅炉的工况较容易实现在炉内燃烧过程中脱硫，一般在钙硫比为1.5-2.0时，脱硫率达85%-90%，可以满足环保要求。
4、制约煤矸石电厂发展的突出问题
十多年来，我国煤矸石发电事业已取得了长足的发展，积累了丰富的经验，但是，制约煤矸石电厂发展的因素较多，突出表现在：
一是电网关系难以协调。并网运行一直是煤矸石电厂建成后最先面临的难题，难就难在并网发电难、收费项目多、政策不落实等方面。新建一个矸石电厂或扩建一台机组都经过电业部门长时审批，又要上缴名目繁多的费用，还要违背国家政策要求，参加电网调峰，影响了煤矸石电厂的正常运行和经济效益。
二是建设资金严重不足。近年来，各商业银行对煤矸石电厂从重点扶持逐步转向到严格控制，不但对电厂进行多次评估，还要求企业有不少于30%的自有资金做为资本金，否则不同意贷款，因而，许多地方出现了办不成电厂或办成了也负债较高的问题。目前，绝大多数煤矸石电厂资产负债率均在90%以上。三是企业税费负担偏重。80年代，国务院先后下文对煤矸石电厂免征发供电环节的工商税和综合利用项目的产品税。而自产品税改为增值税后，煤矸石发电就不能享受减免增值税待遇，企业经济负担有所加重。
四是部分电厂环境污染严重。煤矸石的主要特点是灰份高，发热量低，灰分一般在40%-70%，对于洗矸，硫分也比原煤高。煤矸石燃烧产生大量的烟尘和二氧化硫，如不采取措施将对大气环境造成严重的污染。按照《大气污染防治法》要求，煤矸石电厂若不能达标排放，有可能被环保部门关停，形势十分严峻。因此，对于较早建成的矸石电厂应尽快建设高效除尘设施，燃用含硫高的矸石电厂要抓紧建设脱硫设施，做到符合国家环保要求。
四、煤矸石发电的技术要求
含碳量较高（发热量大于4180千焦/千克）的煤矸石，一般为煤巷掘进矸和洗矸，通过简易洗选，利用跳汰或旋流器等设备可回收低热值煤，供作锅炉燃料。
发热量大于6270千焦／千克的煤矸石可不经洗选就近用作流化床锅炉的燃料。煤矸石发电，其常用燃料热值应在12550千焦／千克以下，可采用循环流化床锅炉，产生的热量既可以发电，也可以用作采暖供热。这部分煤矸石以选煤厂排出的洗矸为主。
煤矸石发电以循环流化床锅炉为主要炉型。加入石灰石或白云石等脱硫剂，可降低烟气中硫氧化物和氮氧化物的产生量。燃烧后的灰渣具有较高的活性，是生产建材的良好原料。今后发展以循环流化床锅炉为主，重点推广75吨/小时及以上循环流化床锅炉，并完善、开发大型化的循环流化床锅炉。
五、煤矸石发电有关行业政策
我国利用煤矸石发电巳有十几年的历史了 为了节约能源，国家一直鼓励充分利用废弃的煤矸石．特别是洗煤厂的尾矿—洗矸作为燃料，用于发电并制定了有利于煤矸石电站发展的政策。2007年1月17日，我国国家发展和改革委员会、煤炭部联合下发了《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》；
1999年10月20日，国家经济贸易委员会、科技部颁布了《煤矸石综合利用技术政策要点》；
2008年8月29日，国家主席胡锦涛颁布了《中华人民共和国循环经济促进法》。
这些政策法规将一并附后以供参考。
六、煤矸石发电展望
最近几年国内在沸腾炉基础上开发了循环流化床锅炉。开发这种锅炉是为了解决拂腾炉热效率太低，飞灰量太大等问题。其特点是炉膛比沸腾炉高，使燃料获的更大的燃尽时间，同时增加了飞灰捕集器，即旋风分离器。由旋风分离器收集下来的飞灰又回到流化床继续燃烧，从而降低了化学未完全燃烧损失，减少了锅炉尾部烟气的含尘量，使锅炉效率和环境保护都得到不同程度的改善。锅炉设计热效率达86—89%。这种锅炉护目前处于试运行阶段，投运的广家不多。锅炉设计运用燃科为烟煤、劣质煤。从现有厂家运行情况来看，使用燃料发热量多在14653．8kJ／kg(3500kcal／kg)以上，实际锅炉热效率随燃烧优劣而变化，一般76一89%之间。由于处于试运行阶段 运行也不太稳定，因此直接用煤矸石作为循环床娲炉的燃料尚存在问题。
从国外的情况来看．沸腾炉及循环床锅炉发展很快．其特点是容量大，热效率高。国外发展流化床锅炉的侧重点是为了燃用高硫煤由于世界各地的工业发展，环境污染日益严重，SO2排放量不断增加，致使各地受到不同程度的酸雨危害。为此，一些工业国家都制定严格的有害物排放标准。对锅炉烟气主要是控制粉尘，s02、NO 的排放量。由于沸腾炉及循环床锅炉投入石灰石很方便，可直接在炉内脱硫，投资增加不大，因此投运后，很受欢迎 据有关资料介绍，沸腾炉及循环床锅炉在国外已取得商业地位。但燃用燃料发热量相对较高，一般在16747．2kJ／kg(4000kcal／kg)以上，比我国沸腾炉高得多。
从国内外的情况看，开发循环流化床锅炉巳成为一种趋势。循环流化床技术将向大型化发展，据报道220t／h循环流化床锅炉巳被列八今年国家重点科技攻关项目。目前循环流化床锅炉的燃料主要是劣质煤，这对开发利用我国煤炭系统的劣质煤资源带来了广阔的前景。另一方面，如何充分利用煤炭系统的煤矸石资源也是一个突出的问题 从现有情况看，传统的沸腾炉在燃用以煤矸石为主的低热值燃科上具有比较成熟的经验和优势。对于煤矸石发电存在的问题，应从各个环节采取措施加以解决。
在煤矸石电站的设计上，应认真重视锅炉与汽轮发电机的匹配问题。沸腾炉与烧好煤的锅炉相比，年运行小时数相对较低，一般达5000小时左右。而汽轮发电机年运行小时数可达7200小时以上，这样汽轮机的闲臵时间很长。如在设计上考虑一台备用锅炉，则情况大为改现。以规模2×6000kW的煤矸石电站为例，原设计为二炉二机，每年的发电小时数为2×5000，达lOOOO小时，如增加一台锅炉，即三炉二机，则每年的发电小时数可达15000小时。增加一台锅炉及其所需厂房，投资仅增加10%左右。而发电量却能达到原来3 X 6000kW的水平，经济效益是很显著的。
2008年12月17日，全国装机容量最大的煤矸石发电厂在黄陵县双龙镇的西峪村破土动工。这一项目由黄陵矿业集团公司出资３０亿元承建，总装机容量６０万千瓦。项目建成后每年可以消耗煤矸石、煤泥、中煤２６０万吨。电厂建成以后，每年增加产值１２亿元。该项目采用了循环流化床锅炉和先进的除尘、废水循环利用等技术。电厂建成后烟尘和污染物接近零排放，工业废水将实现零排放。
七、紫阳县综合利用煤矸石发电前景
发展煤矸石电厂是我国实施可持续发展战略，加强环境保护、实现资源的有效配臵和利用，以及煤炭行业产品结构调整的必然选择。建设煤矸石发电厂，可使大量堆放的煤矸石资源就地增值，提高资源利用效益，使堆放煤矸石的土地复耕或还林，对于保护环境、节约土地，以及对于地方经济的发展、资源综合利用意义重大。
根据紫阳县煤矸石储量及发热量，建议：
①可在煤矸石资源集中的蒿坪镇建设一座装机容量为100MW的矸石发电厂，年销煤矸石70万吨，总投资45000万元，每千瓦造价4500元/kw,年发电量6.9亿kw，年售电量6.0375亿kw，全厂用电率12.5%,紫阳县上网价0.26元/kw，发电成本0.16元/kw；
②矸石发电厂拟用煤矸石发电，煤矸石发电采取集中供热，用煤渣提取“钒”，废渣生产水泥，并生产水泥砖的循环综合开发原理。
③煤矸石发电厂建成后，可以采取直供方式，以优惠的电价供应我县境内高耗能企业，以进一步降低生产成本，抢占市场占有份额。
二00九年八月十四日
