1、煤矸石洗選提質(zhì)發(fā)電的意義魏樹海摘要：文中指出了煤殲石直接用于發(fā)電存在的問題，提出了煤殲石分選提質(zhì)后用于發(fā)電的必要性，以及煤 殲石分選的方式方法。并建議相關(guān)部門制定、規(guī)范煤殲石發(fā)電的最佳利用方案。關(guān)鍵詞：煤殲石、發(fā)電、分選、提質(zhì)、重選、脫硫、循環(huán)流化床、鍋爐一、煤矸石種類、性質(zhì)、特點煤砰石是在成煤過程中與煤共同沉積的有機化合物和無機化合物混合 在一起的巖石。通常呈薄層賦存于煤層中或煤層頂、底板巖石中。是煤礦建 設(shè)和煤炭采掘、洗選加工過程中產(chǎn)生的數(shù)量較大的礦山固態(tài)排棄物。是碳質(zhì)、 泥質(zhì)和砂質(zhì)頁巖的混合物，含碳20%-30%，具有低發(fā)熱值。煤砰石按主要礦物含量可分為黏土巖類、砂石巖類、碳酸鹽類、鋁質(zhì)

2、巖 類。按來源可分為煤礦建設(shè)期開鑿巷道排出的砰石、煤礦生產(chǎn)過程中掘進巷 道排出的砰石和原煤經(jīng)選煤廠洗選排出的洗砰三大類。前二者發(fā)熱量較低， 不具燃燒價值，所以，低熱值煤中的煤砰石主要是指洗砰，本文僅以洗砰作 為探討對象（下同）。一般選煤砰石占入選原煤量的15%-30%。二、煤矸石鍋爐對燃料的要求及直接燃用煤矸石存在的弊端煤砰石最好的利用途徑之一是發(fā)電，發(fā)電的主要形式是循環(huán)流化床鍋爐 機組，需要將燃料破碎到13mm以下使用。政策規(guī)定低熱值煤發(fā)電廠入爐燃 料低位熱值（Qnetar）必須在3500 kcal /kg （ 835大卡）以下，綜合利用電 廠認證政策中還規(guī)定了入爐燃料的煤砰石、煤泥重量比必

3、須在60%以上。雖然循環(huán)流化床鍋爐燃料的熱值范圍較寬，但是燃燒不同熱值燃料的時候，其 運行指標有所不同，燃燒熱值越高燃料的機組，其可靠性與經(jīng)濟性指標較好， 反之則差。我國煤砰石的發(fā)熱量多在6300kJ / kg （ 1500大卡）以下，其中3500-6 300kJ / kg （ 835-1500 大卡）、1300-3500kJ / kg （ 309-835 大卡）和低于 1 300kJ / kg （ 309大卡）的各占30 %，高于6300kJ / kg （ 1500大卡）的僅占 10 %。煤砰石中含有大量發(fā)熱量低于3500kJ/kg （ 835大卡）的砰石（一般稱 之為純砰石），而且硫鐵礦硫

4、含量較高。煤砰石具有純砰石含量高、灰分高、 硫分高的特點（俗稱“三高”）。純砰石的密度一般在 2.2g/cm3以上，低 熱值煤的密度一般在1.8-2.2 g/cm3，硫鐵礦的密度一般在4.5g/cm3左右。 這些煤砰石作為電廠燃料時，一般都不加區(qū)分的全部用于發(fā)電，發(fā)熱量不夠 時摻入部分原煤或中煤。入爐燃料在燃燒前的燃料準備需要耗電，礦物質(zhì)在鍋爐中的熱分解需要 消耗熱量，煙塵排放會帶走熱量，爐渣排灰既要帶出熱量還要消耗電能。經(jīng) 綜合計算，入爐燃料的發(fā)熱量只有達到3500-4500kJ / kg才能達到熱量平衡， 或者說才會貢獻熱量，而小于這個發(fā)熱量的入爐燃料進入鍋爐后不但不會貢 獻熱量而且還要消

5、耗熱量，是得不償失的。因此把3500kJ/kg作為進入鍋爐的最低發(fā)熱量控制標準是最經(jīng)濟、合理的選擇（1）。從經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保的 角度考慮，應(yīng)嚴格限制發(fā)熱量小于3500kJ/kg的純砰石進入鍋爐。煤矸石發(fā)電表面看是一件變廢為寶、節(jié)約能源、發(fā)展礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟的好 事，但是，目前以粗放方式利用煤矸石發(fā)電既不經(jīng)濟也不合理，而且還會 帶來一系列弊端。實踐證明，入爐燃料熱值過低、灰分、硫分過高將導(dǎo)致爐 膛溫度降低，燃料燃盡困難，燃燒效率低，飛灰含碳量高，用煤量增多，底 部排渣不暢，易發(fā)生出渣系統(tǒng)堵塞和床內(nèi)結(jié)焦，鍋爐磨損突出（機組運行困難），維修頻繁，運行效率低，可靠性和經(jīng)濟性都受到影響等諸多問題。對 于高硫

6、煤矸石，雖然電廠可以脫硫，但是脫硫壓力大，高硫煤矸石電廠主要 采用燃燒中固硫,固硫率在50%左右，脫硫成本約占發(fā)電總成本的20%-30%, 隨著環(huán)保要求日趨嚴格，脫硫問題成為直接關(guān)系到電廠能否生存的主要問 題（2）（ 3）因此。為了電廠安全、可靠、穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟運行，為了矸石電廠健 康發(fā)展，增加效益，對煤矸石進行提質(zhì)，采用質(zhì)量穩(wěn)定的低熱值煤是非常迫 切和必要的。三、煤砰石提質(zhì)的意義及技術(shù)方案經(jīng)濟效益國內(nèi)選煤廠洗選工藝主要為重介和跳汰，目前，重介選煤在我國選煤行 業(yè)持續(xù)盛行。重介選煤分選精度較高的優(yōu)點無可厚非。從提高精煤產(chǎn)率方面 考慮，對于煉焦煤選煤廠來說宜采用該工藝。但其生產(chǎn)成本高、分選密度

7、低 （低于1.8g/cm3）的缺點也必須加以重視，而且每年還消耗幾百萬噸磁鐵礦 粉。對于動力煤選煤廠，更應(yīng)從可燃物的最大回收率、煤矸石的純度、高效 綜合利用以及節(jié)能減排的總體效益等各方面綜合考慮，更加合理地選擇洗選 工藝，不能一窩蜂地唯重介的馬首是瞻。由于人們對重介質(zhì)選煤工藝的過度 推崇，造成了重介洗選煤矸石“棄之可惜”，用于發(fā)電又會產(chǎn)生嚴重的環(huán)境 污染與能源浪費等問題。從我國選煤廠生產(chǎn)實際情況看，跳汰選煤由于不受 分選密度限制，可實現(xiàn)1.8g/cm3密度分選，因此跳汰煤矸石中，中低熱值 煤含量較低，其發(fā)熱量低于3550 kJ / kg，可以達到純矸石的程度。而采用 重介質(zhì)選煤工藝的選煤廠（尤

8、其是采用重介淺槽的動力煤選煤廠），選后煤 矸石中的中低熱值煤含量較高，其發(fā)熱量在5020kJ / kg以上（1）。解決現(xiàn)行煤矸石發(fā)電中存在的諸多問題的最佳方案就是將煤矸石中的 純矸石排棄，進行煤矸石提質(zhì)，采用低熱值煤入爐的方法。采用低熱值煤入爐后，可以提高膛溫度，使煤燃燒充分，燃燒效率高， 飛灰含碳量低，用煤量減少，底部排渣順暢，不易發(fā)生出渣系統(tǒng)堵塞和床內(nèi) 結(jié)焦，減小鍋爐磨損（機組運行穩(wěn)定），減少維修，運行效率高，可靠性和 經(jīng)濟性都得到提高。尤其對于脫硫意義更大，煤矸石中的硫分絕大部分以硫 鐵礦形式存在，煤矸石提質(zhì)后，硫鐵礦幾乎全部排出，入爐燃料含硫量大幅 度降低，這應(yīng)該是電廠脫硫成本最低效果

9、最好的手段，可以大幅度降低電廠 脫硫的壓力和發(fā)電總成本，可以顯著提高矸石電廠的經(jīng)濟效益。煤矸石中純矸石的密度一般在2.2g/cm3以上，低熱值煤的密度一般在1. 8-2.2 g/cm3，硫鐵礦的密度一般在4.3g/cm3左右。因此只需將煤矸石中密 度大于2.2g/cm3的物料排除出去，就達到了煤矸石提質(zhì)的目的。這樣的密 度差對于重力分選來說可以說相當容易?，F(xiàn)有可供選擇的矸石分選技術(shù)包 括：重介淺槽、動篩跳汰機、空氣跳汰機等。但這些工藝設(shè)備由于自身的限 制都無法滿足煤矸石分選提質(zhì)的要求。重介淺槽分選密度一般在1.65-1.8kg/cm3之間，很難超過1.8 kg/cm3，無法滿足2.2kg/cm3的分選密度要求；動篩跳汰機可以滿足分選密度要求，但是對于分選粒度和精度不能滿足，動 篩跳汰機的分選下限一般控制在50mm左右；而空氣跳汰機風壓無法滿足這樣密度的礦物分離。對于這么容易分離的物料，目前竟然找不到理想的設(shè)備 可選。建議相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員抓緊研發(fā)可以用于矸石分選提質(zhì)，具備高效、 簡單、經(jīng)濟的特點的最佳設(shè)備。四、小結(jié)煤矸石提質(zhì)發(fā)電具有諸多優(yōu)點，應(yīng)盡快改變目前粗放利用的方式，建議 相關(guān)部門制定煤矸石發(fā)電合理利用方案和指導(dǎo)意見。并進快研制可用于煤矸 石分選提質(zhì)的高效