（环境工程专业论文）蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计.pdf

蒋庄煤矿砰石热电厂环保综合利用项目设计 y6 5 4 6 0 0 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 环境工程专业 研究生：雷利指导教师：蒋文举蒋健麟 摘要：随着国民经济的发展，全民环保意识逐步增强，对烟气 s 0 2 、n 0 x 的排放控制已越来越严格，这就要求煤炭生产企业加快选洗 煤厂的建设和现有选洗煤厂的技术改造，以满足用户的要求。随着选 沈煤的深度发展便加速产生堆积如l | | 的煤矸石和煤泥，造成了严重的 环境污染问题面对严峻的环保形势必须寻找一种技术解决洗矸煤泥 占地与污染问题。 煤矸石煤泥既是煤矿废物同时也是一种资源。采用煤矸石发电供 热，就地转化为二次能源，变废为宝，是国家政策支持和发展的方向。 针对蒋庄煤矿矸石和煤泥状况，选取集c f b 炉型优点和适合矸 石耵i 煤泥特性的方案，并进行方案的工艺设计。该环保项目可有效解 决洗矸占地和污染问题，且具有占地少、投资省、燃料成本低的特点， 发展热电联供，具有较好经济和社会环境效益，非常适合中小型煤矿。 本设计增加了煤泥燃烧工艺和加长了炉膛高度，在这两方面作了 突破性的技术改进，提高了自源、资源利用效率，为改进工艺后的循 环流化床锅炉在煤矿系统的全面应用创造了条件。 关键词：蒋庄煤矿；循环流化床；环境保护；综合利用 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 p r o j e c td e s i g no fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a n dc o m p o s i t i v ee x p l o i t a t i o nf o rj i a n g z h u a n gc o a lm i n e c o r p o r a t i o nt h e m o e l e c t r i c a lp o w e rs t a t i o n e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n gs p e c i a l t y p o s t g r a d u a t e ：l e il is u p e r v i s o r ：j i a n gw e n j u 7 i a n gj i a n l i n a b s t r a c t ：w i t ht h ed e v e l o p m e n to fn a t i o n a le c o n o m y ，a n dt h e s t r e n g t h e n i n go ft h ep e o p l e se n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n c o n s c i o u s n e s sg r a d u a ll y t h ee m is s i o ns t a n d a r do ft h es m o k es 0 2 n o xi sb e c o m i n gm o r ea n dm o r es t r i c t ，i t sr e q u i r e dt h a tc o a l m i n ec o r p o r a t i o na d j u s tt h ec o n f i g u r a t i o no fp r o d u c t i o n s ，a n d q u i c k l yt om e n dt h eb u i l d i n go ft h ec o a lw a s h i n gf a c t o r i e sa n d c h a n g et h et e c h n o l o g yo ft h ee x is t i n gc o a lw a s h i n gf a c t o r i e s ， t om e e tt h ec u s t o m e r sr e q u e s t w it ht h ef o r t h e rd e v e l o p m e n t o ft h ec o a lc h o o s i n ga n dw a s h i n g ，i tp r o d u c e sap i l eo fg a n g u e a n dp e a t ，a n di tr e s u l t si nas e r i o u sp o l l u t i o np r o b l e mo ft h e e n v i r o n m e n t f a c i n gt h er i g o r o u se n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n s i t u a t i o n ，w em u s tl o o kf o rak i n do ft e c h n i c a ls o l u t i o nt o s e t t l et h e p r o b l e mo f t h ep o l l u t i o na n dt h ec o v e r i n gg r o u n dw i t h t h eg a n g u ea n dp e a t t h eg a n g u ea n dp e a ti sak i n do fr u b b i s h ，b u ti t i sa l s o ak i n do fr e s o u r c e a d o p t i n gt h eg a n g u ea n dp e a tt og e n e r a t e e l e c t r i c i t ya n dt op r o v id eq u a n t i t yo fh e a t ，i ti sas u p p o r t o fn a t i o n a lp r o f e s s i o np o l i c yw i t ht h ed e v e l o p m e n t s ( 】i r e c t i o n a c o r r d i n gt ot h ec o n d i t i o no ft h eg a n g u ea n dp e a t ，w ec h o o s e 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 t h et e c h n o l o g yt h a tu n i t yt h ea d v a n t a g eo fc f b ，g a n g u e ，p e a ta n d c a r r yt h r o u g ht h ed e s i g hf o ri t t h ep r o j e c tc a nr e s o l v eg a n g u e a n dp e a t sp o l l u t i o na n dg r o u n dc o v i n gp r o b l e me f f e c t i v e l y ， a n dh a v es u c hc h a r a c t e r i s t i ca sf e wa r e a ，l o wi n v e s t m e n t ，l o w f u e l c o s t ，w h i c his f i tf o rm e d i u ma n dm i n i t y p ec o a lm i n e c o r p o r a t i o n t h i sd e s i g nm a k e st h ep r o d i g i o u si m p r o v e m e n ti nt h eh e i g h t o ff u r n a c ea n dt h es y s t e mo fb u r n i n g ，i tm a k e su s eo ft h e e f f i c i e n c yo ft h ee n e r g ya n dr e s o u r c e s ，a n di ti m p r o v e st h e c o n d i t i o n sf o r t h ea p p l i c a t i o no ft h em e n d e dc f bi nt h ec o a lm i n e s y s t e mc o m p l e t e l y k e yw o r d s ：j i a n g z h u a n gc o a lm i n ec o l p o r a t i o nc f b e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n c o m p o s i t i v ee x p l o i t a t i o n 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 1 前言 1 1 煤炭行业能源现状 我国的煤炭储量十分丰富，探明储量超过1 万亿吨，居世界第三 位，估计在地下深1 5 0 0 米以内的煤炭资源总量约4 0 0 0 0 亿吨。在探 明的煤炭储量中，烟煤占7 0 以上、褐煤占1 4 、无烟煤占1 4 ， 我国探明的石油资源为7 0 多亿吨，其中可采储量仅1 6 亿吨，已探明 的天然气资源31 3 0 亿m 3 ，煤炭占我国化石燃料总储量的9 5 以上“1 。 丰富的煤炭资源和我国历史、经济等方面的条件相结合，形成了我国 能源结构中以煤为主的格局，并且在今后相当长的时间内，这种以煤 为主的能源结构不会有大的变化。 我国煤炭的一个重要特点是高硫煤占相当比例，含硫量大于1 的高硫煤占2 5 以上。从地理情况看，自北向南煤的含硫量呈逐 渐增的趋势，高硫煤主要分布在四川、贵州、广西、山东、陕西等省 区。高硫煤分布的另一个特点是随着矿井向深层的开采，含硫量越往 下越高。 全国燃煤发电的用煤量占煤炭总产量的3 5 以上，所以燃用高 硫煤是不可避免的，全国2 0 以上的发电用煤是高硫煤，可见在用 于燃烧的煤中，优质煤所占比重不高，并且煤种多变，许多是高硫、 高灰、高水份的煤，锅炉是主要的燃煤设备，常规锅炉热效率低、运 行水平低，环保不得力，不仅浪费了大量的宝贵能源，而且排放了大 量的污染物，造成了严重的大气污染。 1 2 燃用高硫煤的危害 高硫煤燃烧导致大量s o 。n o x 排放。s o 。f l o x 是大气污染的重要 元素之一，是形成酸雨的重要组成部分。s 0 。的污染属于低浓度、长 期污染的性质，对生态环境是一种慢性、叠加性的长期危害。s o 。对 人类健康有很大影响，它通过呼吸系统进入人体，引起或加重呼吸器 官的疾病，甚至导致死亡。 煤燃烧生成的n o x 主要是n o ( 占n o x 总数的95 左右) 和n 0 2 ( 占 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 n o x 总数的5 左右) ，另外，还有少量的n t 0 、n 。o 。、o 。和n ：0 。n o 和n o 。都是有毒气体，n o 。毒性更人，是n o 的4 5 倍。“它们很容易 和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神轻麻痹疥，n 0 。还对 呼吸器官粘膜有强烈的刺激作用，引起肺气肿和肺癌。此外，n o x 还 会与臭氧层中0 。反应，臭氧浓度减少，造成“臭氧空洞”直接威胁 人类生存环境，同时n 0 2 在阳光照射下会和大气中的其他污染物发生 。系列连锁反应，形成毒性很大的光化学烟雾。 因此控制高硫煤的使用，成为解决我国大气污染的一个基本措 施。 1 3 煤矿企业存在的问题 1 3 1 原煤硫份呈现升高的趋势 目前，各老矿区随着下组煤开采量的增加，原煤硫份亦呈现升高 的趋势。以枣庄矿业集团和平朔煤炭公司为例，“3 枣庄矿业集团蒋庄 矿、田陈矿、姚家矿，柴里矿等2 # 、3 # 低硫煤的可采储量已所剩 4 i 多，为维持矿井生产和企业效益，必须增加下组煤8 # 、9 # 中高 硫煤的开采量，虽然伴随选煤厂的改造，重介三产品或两产品选煤技 术的应用，可保证精煤的硫份符合用户要求，但存在精煤回收率降低 和中煤产率升高等后果，亦给企业的经济效益带来负面影响。平朔公 司a t b 露天煤矿是我国最大的露天煤矿和出口煤基地，出口精煤( 硫 份 1 o ) 约7 5 0 万t a ，内销动力煤( 硫份 1 3 m m 粒度矸石卸入矸石仓内，仓下设置扇形液压闸门，矸石 姨汽车外运再破碎处理，筛下品o 1 3 m m 卸入另一个矸石仓内，仓下 设嚣扇形液压闸门，矸石直接落地，用推土机或装载机将矸石推至干 煤棚内，干煤棚内设置两个地坑受煤，洗矸石经受煤坑给料机给到 l # 带式输送机将送至主厂房，经主厂房内配仓带式输送机，将o 1 3 m m 沈矸石卸入炉前仓内。 选用i c s 一1 7 a 电子皮带秤对洗矸计量。 洗矸输送系统详见附图2 5 3 煤泥运输系统 煤泥浆采用泵送方式：选煤厂的浮选尾煤由尾煤浓缩机浓缩，其 底流利用原有渣浆泵打入电厂深锥浓缩机，经充分浓缩后，溢流自流 网尾煤浓缩机，底流浓度在6 0 左右，底流用螺杆泵送至煤泥制浆 薅庄煤矿矸石热电厂环保综合剥用硬耳设计 车间的储浆罐经搅拌均匀后，由螺杆泵打入主厂房内锅炉间设置的强 力搅拌桶内，再次搅拌，使煤泥浆均匀，然后用螺杆泵将煤泥浆直接 注入锅炉炉膛内与洗矸石燃料混烧。该方式布置灵活，占地少，便于 远距离输送，运行费用降低。 配套设备有：渣浆泵、浓缩机、螺杆泵、储浆罐、搅拌桶和喷 枪。 煤泥运输系统详见附图3 5 4 石灰石运输系统 蒋庄煤矿的洗矸中含硫较高，本设计选用循环流化床锅炉，首先 采用炉内脱硫，工艺上要求炉内添加一定量的石灰石，厂内设置石灰 石贮存场地，将外购粒度2 m m 的石灰石卸入干煤棚内适当位置，由 推土机或装载机推入石灰石地坑送入l # 带式输送机，经主厂房配仓 带式输送机将石灰石与洗矸石的混合物卸入炉前仓，燃烧以达到炉内 脱硫。 主要设备 a 1 # 带式输送机：g = 6 5 0 m m ，e = 1 7 。，l = 2 4 1 m ，q = l o o t h ， p = 3 0 k w ，3 8 0 v b 悬挂式永磁除铁器：r c d d 一6 ，p = 4 k w ，3 8 0 v c 主厂房内配仓带式输送机：b = 6 5 0 r n ，e = o l = 2 5 5 m ， q = l o o t | h ，p = 5 5 k w 3 8 0 v d 深锥浓缩机：$ 7 5 0 0 m ，p = 7 5 k w ，3 8 0 v ，v - 1 8 5 m 3 5 5 除灰渣系统 电厂锅炉灰渣采取灰渣干式分除、全部进行综合利用。除尘器采 用静电除尘器，排灰方式为于排灰。 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 表5 - 1 锅炉灰渣量 i 灰鼙渣量 年总量 ( t a ) 采暖期非采暖期采暖期 非采暖期 t ht dt ht dt h t dt ht d 9 1 51 9 2 1 56 1 4 1 2 8 9 43 ，8 48 0 ，6 42 5 85 4 6 0 9 1 8万吨 注：1 、年利用小时数按6 0 0 0 h 计，其中采暖期2 0 0 0 h 。 2 、日运行时间按2 1 h 计。 5 5 1 锅炉除灰系统及设备选择 电厂一期工程一台7 5 t h 锅炉，配一台静电除尘器，除尘器有 三个电场，每个电场下设一个灰仓，能贮存8 小时的灰量。灰仓底 部安装两个出灰口，一个出口放干灰，对需要干灰的用户可直接装水 泥罐车运走；另一出口装设粉尘加湿搅拌机，在灰内加入适当的水量 进行搅拌，以避免干灰到处飞扬，便于露天堆放，需要湿灰的用户可 直接装车运走。 主要设备选择： 粉尘加湿搅拌机：d s z 一8 0 ，出力6 0 t h ，n = 2 2 k w ，3 台。 干扶装车机：3 台。 5 5 2 除渣系统及设备选择 电厂一期工程安装一台7 5 t h 锅炉，配两台水冷式冷渣器，二 条刮板输送机，一个钢制渣仓。锅炉炉渣首先进入冷渣器，经冷却后， 流入埋刮板输送机，经输送机送入渣仓内，渣仓容积8 0 m 3 ，能贮存8 小时的渣量。渣仓下设出料口，装车外运。 主要设备选择： 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项苷设计 冷渣器：g t l 一8 ，出力8 t h l 确斗输送机：l d 3 5 0 1 6 ， 2 # 链斗输送机：l d 3 5 0 3 7 ， 钢制渣仓：v = 8 0 m ：，l 座。 n = 2 2 k w ，2 台 出力1 5 t h ，n = 4 k w ，i 台 出力1 5 t h ，n = 7 5 k w ，i 台 5 6 工艺设计主要经济指标 该环保热电厂为坑口电厂，主要燃用煤泥、矸石等劣质燃料，实 现热电联产，既清除了矸石占地、净化环境，又变废为宝，实行综合 利用，提高了企业的经济效益。 表5 2 机组的主要经济指标如下 序号名称单位数值备注 l设备年利用小数h6 0 0 0 2 发电功率 k w h1 2 0 0 0 3年发电量 k w h7 2 x i 0 7 4 年供热量g j 2 l o o o o 5年耗混合燃料1 0 1 t 1 0 2 3 6 发电标煤耗k g k w h 0 5 1 0 7供热标煤耗k g g j4 3 8 7 8 6 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 6 总平面布置设计 6 l 厂区地理位置 厂址位于滕州市西岗镇南，与微山县欢城镇相邻，东南距京沪 铁路薛城站约2 0 k i n ，东距枣( 庄) 柴 9 或 6 ，其它污染成分含量较低，经中和池，p h 值达6 9 后 回用。 循环排污水足为保持冷却水系统的水质稳定而外排的污水，直 接回用于除灰渣用水和输煤冲洗用水，不外排。 其它工业废水主要由冲洗含油废水和取样排水组成，废水多含 油，经隔油池和油水分离器处理后回用。 生活污水最高日产生量为1 1 6 5 m ，经生化处理达标后外排。 经处理后废水水质可达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中的 一级标准要求。 废水经上述处理后水质及污染物排放量见表11 - 2 。 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综台利用项目设计 表1 卜2拟建工程处理废水污染物排放量 l 项目c o d c r废水排放量 t 。2 9 129 1 3 x 1 0 4 注：采暖期2 6 4 0 h ，非采暖期3 3 6 0 h 从原辅材料、产品、工艺、设备、单耗及产、排污情况看出， 拟建工程符合我国的产业政策，工艺技术水平较高，设备也较为先进 符合清洁生产的要求。 1 2 4 拟建工程的清洁生产方案 拟建工程采用先进的循环流化床锅炉、三电场除尘、炉内石灰 石脱硫等先进的工艺和设备，为热电厂的节能降耗打下了基础。针对 拟建工程的特点，在设计中提出了以下1 3 个清洁生产方案： 选择设备和工艺时充分考虑该厂的煤质特征。 选择良好的保温材料并严格施工，减少热量损失。 在设备选型时充分考虑节能降耗的要求，首先选用国家推荐 的节能产品。 辅机选型时，尽可能选用高效节能产品，如采用节能型风机。 汽轮发电机组的冷凝器、油冷器、空冷器等的冷却水循环使 用，以节省水资源及电能。 对生产过程中水、煤、汽均设置计量仪表，加强节能监督。 设置清洗装置，以保证凝汽器的清洁度，从而使汽轮机经常 处于高效运转状态，以降低能源损失。 汽水管道和烟风管道断面设计选择合适，保证介质流符合规 范，并与泵和风机规范相适应。 - 选用性能良好的管件和烟j x l 道布置型式，降低阻力损失。 隔离变压器和厂用变压器均采用低损耗变压器。 工程投产后，要加强管理，确保除尘设施正常运行。 供热管线尽可能靠近热负荷密集区，以减少厂外热网投资， 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用硬耳设计 降低运行费用，同时避免供热管线太长，造成能源不必要的浪费。 对污水处理设施，应对生活污水进行单独生化处理；在保证 达标排放的同时，应考虑大部分污水深度处理后进行回用的方案。 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 1 3 环境经济损益分析 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目投产后将投入一定比 例的环保投资，采取相应治理措施对排放的污染物进行控制，可大幅 削减各主要污染物排放量，同时该项目的投产运营可替代区域内部分 分散的低架污染源有利于改善区域环境空气质量，具有明显的环境 效益。 1 31 环保投资 本项目环保投资主要用于锅炉烟气废水、废渣、噪声的治理及 环境绿化，具体投资隋况见表1 3 一l 。 表1 3 1 环保投资 序号项目投资额( 万元) 1除尘设备、支架、基础3 4 0 2 除灰渣系统 7 0 3 烟囱( 含基础) 1 5 0 4 废水处理系统 4 0 5 临时灰渣场、煤场防尘系统 l o 6噪声控制措施6 0 7绿化2 0 8 环境影响评价 l o 9合计7 0 0 表1 3 一l 统计该项目的环保投资为7 0 0 万元，占整个项目投资 的7 5 ，通过这一系列投资，实现了对生产全过程各污染环节的 控制，确保各主要污染物达标排放，满足行业要求，投资合理。 1 3 2 环境效益分析 本项目通过采取技术上可行、经济上合理的环保措施，对废气、 4 3 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综台利用项目设计 废水、废渣及噪声进行了严格的处理，使各主要污染物达标排放，环 保投资后所带来的环境效益是非常显著的。具体指标见表1 3 2 。 表13 - 2 环保投资所产生的环境效益 项目污染物单位产生量排放量减少量 废气s 0 2t a 4 2 6 06 3 93 6 2 1 烟尘t a4 6 0 0 01 3 84 5 8 6 2 l 朴阵废物废渣t a 7 8 0 0 0 综合利用综合利用 表13 2 结果可知，该项目所采取的一系列环保措施将每年削减 s o 。3 6 2 1 t ，烟尘4 5 8 6 2 t ，废渣全部综合利用。这对于保护区域的环 境质量起到十分重要的作用。” 13 3 经济效益分析 该项目是以供热为主的热电联产环保综合利用项目，在对企业 和居民采暖供热的同时发电，将给该项目带来良好的经济效益，”婀1 其主要财务指标见表1 3 3 。 序号 【1 2 1 3 l4 15 表13 - 3 主要财务指标一览表 项目单位指标 总投资( 一二期)万元 9 3 9 5 投资回收期( 税后) 芷 7 3 5 内部收益率( 税后) 1 7 2 5 投资利税率 2 9 7 7 投资利润率 2 2 3 7 表1 3 3 分析可知，该项目的内部收益率、投资收益率等指标在 同行业属比较好的，该项总体来看风险较小。 蒋庄煤矿矸石热电厂环保综合利用项目设计 1 4 经济部分( 一期) 1 4 1 编制原则及依据 1 41 1 投资概算范围 本矸石热电联产项目投资概算范围包括热电厂新建部分的热力 系统、燃料供应系统、除灰系统、化学水处理系统、供水系统、电气 系统、热工控制系统、附属生产系统的建筑工程、设备购置、设备安 装工程以及工程建设的其他费用。 不包