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4 固体废弃物资源化在国华宁海电厂的应用
4.1 国华宁海电厂的简介
国华宁海电厂位于浙江省宁波市宁海县临港开发区。建设规模为一期4台600 MW燃煤发电机组(留有扩建余地),选用国产主机设备,厂区占地面积3.65×105 m2。项目业主单位浙江国华浙能发电有限公司以建设绿色环保电站为己任,采用高效除尘、脱硫、脱硝技术,除尘效率可达99.3%,脱硫效率可达95%以上,废水也将实现“零”排放,为避免煤场粉尘对周边环境的影响,电厂还利用天然地基,以每座1×108元的投资建设全封闭储煤罐。加上链斗式卸船机和全封闭垫式皮带,燃煤从码头到储罐的全过程中,噪音和粉尘污染都被控制在最低限度。厂区绿化面积达30%以上,整个项目在环保方面的投资达20×108元。国华电厂被列入浙江省循环经济示范企业。
4.2 国华宁海电厂对固体废弃物资源化利用的举措
4.2.1 对粉煤灰的综合利用
燃煤电厂使用煤粉为燃料,当粉煤在锅炉中燃烧时,大部分成为细灰,自烟道中排出,经除尘设备捕集为粉煤灰。随着电力工业发展,电厂排出的粉煤灰与日俱增,中国已累计堆放粉煤灰60×108 t多,占地超过1.3×108 m2,中国燃煤电厂每年产生粉煤灰3×108 t以上。国华宁海电厂一期工程每年产生粉煤灰60×104 t、脱硫石膏20×104 t、硝6 000 t,完全能被海螺水泥和北新建材消耗掉。目前,粉煤灰主要用于以下方面。
a) 粉煤灰在水泥工业上的应用。粉煤灰中含有大量的SiO2(40%~65%)和Al2O3(15%~40%)[3],具有一定活性,可以作为建材工业的原料使用,生产水泥及其制品。粉煤灰中SiO2和Al2O3的含量占70%以上,可代替粘土配制水泥生料生产水泥,同时还可利用残余炭,降低燃料消耗。在磨制水泥时,可加入适量粉煤灰做混合材,生产普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。粉煤灰硅酸盐水泥耐硫酸盐侵蚀,水化热低,适用于一般民用和工业建筑工程、大体积水上混凝土工程、地下或水下混凝土构筑等方面。对细度大、活性高、含碳量低的高质量粉煤灰,还可取代部分水泥做混凝土参合料,每立方米混凝土可用灰50 kg~100 kg,节约水泥50 kg~100 kg。另外,粉煤灰在熟料烧成窑的预热分解带中不需要消耗大量热量,却很快就会生成液相,从而加速熟料矿物的形成。试验表明,采用粉煤灰代替黏土原料生成水泥,可增加水泥窑的产量,降低燃料消耗量的16%~17%。国华宁海电厂在示范区内引进的总投资3×108元的海螺水泥粉磨站项目,每年可消化吸收60×104 t粉煤灰。这些粉煤灰以前征地填埋每年至少耗费800×104元,现卖给水泥厂作原料,能增加收入1 500×104元;
b) 粉煤灰在新型墙体材料上的应用。粉煤灰加气混凝土是以粉煤灰为原料,适量加入生石灰、水泥、石膏及铝粉,加水搅拌呈浆,注入模具蒸养而成的一种多孔轻质建筑材料。其各种原料的配比为粉煤灰63%~68%、生石灰10%~18%、石膏10%、水泥17%~27%,铝粉用量为50 g/m3~450 g/m3。粉煤灰加气混凝土的强度主要依靠粉煤灰的SiO2、Al2O3和水泥、石灰中的CaO在蒸汽养护的条件下进行化学反应,生成水化硅酸盐而得到。粉煤灰加气混凝土的特点是质量轻而又具有一定强度,绝热性能好,良好的防火性能,易于加工等。因而它是一种良好的墙体材料。
国华宁海电厂把粉煤灰、水泥、石膏等出售,收购单位按照一定比例,通过搅拌—浇注到模具—切割—变组蒸压等程序,将其变成保温节能的新型墙体材料。这种用于高层建筑内隔墙的材料,在市场上售价达到160元/m3,该单位一年能吸收6.3×104 t粉煤灰,制成的新型墙材相当于节省了1×108块标砖。
4.2.2对脱硫石膏的综合利用
煤炭燃烧过程中S变为SO2,产生脱硫石膏化学过程为:
SO2+CaO=CaSO3
2CaSO3+O2=2CaSO4
每吨SO2能副产脱硫石膏2.7 t,火电厂大规模脱硫技术条件已成熟,中国现每年排放的脱硫石膏在50×104 t以上,到2010年末,全国火电厂烟气脱硫机组总容量约为4 500×104 kW~5 000×104 kW,平均脱硫率90%,则年产生脱硫石膏为760×104 t~950×104 t,全世界的脱硫石膏排放将达到5 000×104 t多,因此副产脱硫石膏的量十分巨大。脱硫石膏是资源,作为一种工业副产石膏和天然石膏经过煅烧后得到的熟石膏粉和石膏制品在水化动力学、凝结特征、物理性能上无显著差别,可替代天然石膏作建材;脱硫石膏无放射性,不污染和危害健康。
国华宁海电厂采用国际一流的生产工艺和技术将全部脱硫石膏制造石膏板,可100%利用脱硫石膏,并采用工业高标准的自动化流水线生产,能耗低,技术含量、产值、附加值高,年耗用量为25×104 t左右,预计年产值将达到2×108元。不仅可有效利用国华宁海电厂丰富的脱硫石膏资源,而且还解决了大量污染排放物,实现固体废弃物资源化的利用。另外由于国华宁海电厂位于宁波象山港口底部,笔者认为通过经济的装船手段,通过海路向邻近国家出口多余的脱硫石膏也具有一定优势。
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