浅谈山西煤电工业循环经济研究

　　3.资源浪费严重
　　山西煤系地层中共生、伴生的矿产资源分布广泛且种类繁多，如铝土矿、硫铁矿、高岭土、耐火粘土、甲烷及稀有元素镓、锗等。由于种种原因，这些矿产资源还没有得到综合开发利用。同时煤炭工业在采煤过程和洗煤过程中排放大量的含碳量较低的煤矸石，造成大量可回收分类利用的煤矸石被废弃；另一方面，山西目前依然存在大量的小火电机组，这些机组设备老化、技术落后、效益低下，造成煤耗的增大。

　 （二）造成当前局面的原因

　　1.机组容量不合理，燃煤发电总体效率低下
　　截至2010年底，山西省发电装机容量达到4700万千瓦，其中外送电装机容量1515万千瓦，其中，10万千瓦以下机组的装机容量占12.32%。据统计，一台30万千瓦发电机组，每发电1千瓦时的煤耗约为330克标准煤，一台60万千瓦超临界发电机组每发电1千瓦时的煤耗为300克标准煤，而13.5万千瓦及以下机组每发电1千瓦时煤耗为350至400克，比30万千瓦机组约多煤耗15%，比60万千瓦超临界机组约多煤耗26%。在热效率方面，60万千瓦超临界机组的电厂热效率达41%，30万千瓦机组电厂的热效率为38%左右，而13.5万千瓦及以下机组电厂的热效率都在35%以下。

　　2.煤电工业的废弃物没有合理利用
　　煤电工业产生的废弃物有煤矸石、粉煤灰和硫化物等，这些物质大多都有一定的回收利用价值，如果不加以利用不仅造成很大浪费，而且更重要的是引起严重的环境污染。

　　3.水资源紧缺，制约煤电工业发展
　　山西是以煤电和冶金为主的重工业经济结构，电力、冶金、煤炭、化工和机械行业的取水量占到全省规模以上工业取水量的90.9%。废水排放量逐年增加，而目前的处理能力还不到一半，大部分未经处理的污水直接排人河道或渗入地下，污染由点向面扩展，使90%以上的河道遭受污染，近80%的河流已丧失水体自净功能。另外，山西对煤炭的大量开发造成水资源的破害，平均开采一吨煤要排漏水2.5吨，致使地下水位下降，动态平衡破坏，地表塌陷，泉水减少，同时还污染河道，使水资源和生态环境受到严重破坏。

　　四、促进山西煤电工业发展循环经济的主要措施

　　促进山西煤电工业发展循环经济，需要企业与政府职能部门共同以循环经济为指导核心思想，大力推行循环经济战略措施。具体来说，山西煤电工业发展循环经济主要有以下几方面措施。

　 （一）提高燃煤发电效率（减量化Reduce）

　　1.发展整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）
　　加快整体煤气化联合循环电站建设，采用IGCC技术改造现有中小火电机组，促进火电产业技术升级。整体煤气化联合循环发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统，既有高发电效率，又有极好的环保性能。同样是传统煤炭能源，IGCC集高发电效率和环保性能于一体，弥补了煤炭利用单项技术难以同时满足效率、成本和环保等多方面的不足，因此，IGCC应当成为山西煤电工业未来发展的主要方向。

　　2.继续实施“上大压小”，提高机组整体容量
　　通常，发电机组单机容量越大，发电效率越高。如前所述，山西煤电系统中，10万千瓦以下机组的装机容量占12.32%，因此，山西省有必要进一步加大实施“上大压小”的措施，提高发电机组的整体容量，促进超临界循环流化床发电技术、超超临界燃煤发电技术等高效洁净的燃煤发电技术大规模商业化。

　 （二）综合利用煤电工业的废弃物（再利用Reuse）

　　1.对煤矸石进行综合利用
　　在目前世界能源紧缺的情况下，在诸多煤矸石综合利用途径中，煤矸石发电是经济效益和社会效益最好的一种途径。对于煤矸石中碳的含量大于20%的，因其发热量高而宜作为燃料发电。对于铝硅比大于0.5的煤矸石，铝含量高，硅含量低，其矿物含量以高岭石为主，可作为制作高级陶瓷、煅烧高岭土及分子筛选的原料。对于含硫量大于6%的煤矸石可用作回收硫精矿。

　　2.煤矸石的工程应用
　　（1）用作公路路基。由于煤矸石具有良好的工程性能，在工程应用方面几乎涉及各类工程，如作为充填材料替代一般土石构筑公路和铁路的路基与路堤、水工建筑的坝体和护层，以及其他地基的垫层等。

　　（2）复垦及回填矿井采空区。对逐渐风化的、不便利用的矸石山，可进行复垦、绿化；对表面已风化成土的大矸石山，可直接种树或开垦为牧场；另外，还可以利用煤矸石充填沟谷、塌陷区等低洼的建筑工程用地，或用于回填矿井采空区及废旧矿井，既可使采煤破坏的土地得到恢复，又可减少煤矸石的占地及对环境的污染。

　　3.利用煤矸石制砖和生产高附加值产品
　　煤矸石烧结砖是以煤矸石为主要原料，替代部分或者全部粘土烧制而成的一种新型建筑墙体材料，煤矸石用量一般占坯料量的80%以上，有的甚至全部以煤矸石为原料。山西省的煤矸石品味好，可用于增白和超细高岭土、铝盐系列化学品等高附加值产品的生产上。利用煤矸石煅烧的高岭土白度高、细度纯、高分散性、高遮盖力、可塑性、电绝缘性、化学稳定性等特点，在多种行业广泛采用。

　 （三）发展空冷机组发电，实施节水措施（再循环Recycle）

　　1.发展空冷机组电厂
　　燃煤电站采用空冷系统是解决山西富煤贫水矛盾的有效措施。空冷机组在水耗上有着很大的优势：

①空冷机组水耗指标是常规自然冷却机组水耗指标的1/3.5～1/5之间；

②机组规模越小空冷机组节水能力相对越强，如30万千瓦空冷机组的水耗指标约是带冷却塔的二次循环冷却机组的1/5；60万千瓦的空冷机组的水耗指标约是带冷却塔的二次循环冷却机组的1/4.5；100万千瓦的空冷机组的水耗指标约是带冷却塔的二次循环冷却机组的1/3.5。因此结合山西特有的煤炭资源优势和水资源劣势，大力发展空冷机组技术是山西煤电工业长期持续发展的必然选择。

　　2.提高火电厂水循环用水效率

　 （1）火电厂废水的再利用
　　现代燃煤火力电厂的废水来源主要有：冲灰水、锅炉排污水；主厂房生产排污水、辅助设备与机械冷却水的排水；凝结水净化设备的排水；凝汽器的冷却排水或冷却设备的排污水；水处理装置的排污水；生活污水；输煤系统的清洗水、贮煤场排水及厂区雨水排水等。火电厂废水回用不仅可以补充水资源，而且可以减轻水体污染，保持水体的生态平衡和良好的环境。火电厂还可以从实施废水再生回用的收益中补偿其部分投人，降低企业的生产成本，最终形成废水回用率逐年提高的良性循环局面。

　 （2）提高冷却塔效率，降低循环冷却水用量
　　火电厂耗水主要是冷却塔水量损失（约为全厂耗水的70%），包括蒸发损失、风吹损失和排污损失。冷却塔损失水量的大小主要取决于循环水量的大小。为了提高冷却塔效率，减少循环冷却水用量，可以采取以下措施：

①将水泥填料更换为高性能塑料填料，瓷嘴瓷碟喷淋装置更换为塑料反射型喷淋装置。

②加强维护，定期对冷却塔进行清理，修复损坏设备，更换已损坏的填料和喷淋装置，保证有效的淋水面积和淋水密度。

③加装收水器，减少风吹损失。

④冷却塔水池设置水位计，将水位信号与弱酸处理系统联锁，根据水池水位的高低，相应增减弱酸处理系统水量。

⑤冷却塔补水管设置定水位控制阀门，避免循环水溢流。

　　五、结语

　　社会经济的发展客观要求电力工业采用更节能、环境更友好的绿色电力。山西以煤电为主的能源供应格局，决定了发展煤电工业必须走循环经济的途径，使之走上可持续发展之路。同时，对于山西这样一个工业占很大比重尤其是重化倾向严重的省份来说，推行循环经济具有特别重要的意义。