攀矿煤矸石洁净燃烧发电的工程应用研究

论文摘要

针对攀枝花煤矸石燃烧发电利用问题,分析了国内外煤矸石利用研究现状和攀枝花煤矸石燃烧发电和综合利用现状,研究了攀枝花煤矸石的理化性能,并分析了发展煤矸石综合利用电厂的潜力;在此基础上,对攀煤电厂2×135MW循环流化床机组进行了设计,研究了攀枝花煤矸石在CFB锅炉中的燃烧特性,并对煤矸石发电环境污染与能源浪费进行了量化分析,最后提出了对发展煤矸石综合利用电厂的政策建议。本研究对攀枝花煤矸石燃烧发电利用和煤矸石综合利用,减少固体污染物的排放,环境保护,实现经济可持续发展具有重要的实际意义,其经济效益、环境效益和社会效益显著。论文研究得到的重要结论和取得的主要成果如下:（1）根据煤矸石的化学指标与岩石的类型和矿物组成,对煤矸石进行了分类;并指出了攀枝花煤矸石中含有的有害杂质主要是硫化物和碳酸盐类混合物及有害杂质的危害性。（2）研究发现攀枝花煤矸石铝硅比小于0.5,不适宜做陶瓷原料使用;攀枝花煤矸石中有机质随含煤量的增多而增多;且发热量较高,硫分较低,适合于矸石电厂发电和CFB方式燃烧;燃烧后的灰渣活性高,适宜用作建筑材料及矸石砖、水泥添加料。（3）指出了循环流化床锅炉对于减少SO2污染的良好性能;比较了“福斯特.惠勒”型和“奥斯龙”型两种炉型燃烧系统及设备配置特点,为循环流化床锅炉选型提出了依据。（4）针对循环流化床锅炉燃烧炉内受热面和灰循环系统炉墙的磨损、煤矸石破碎难度大和热效率低、循环流化床燃烧效率、启动运行中点火难和易结焦等一些技术难题,提出了安全可靠的解决方法。（5）在设计煤种7种工况条件下,温度场沿炉膛高度的分布规律基本一致。由于燃烧室水冷受热面非均匀布置,炉内温度分布出现有规律的波动。（6）随着床温的增加,SO2排放在减小到一定程度后又开始增高;炉膛中部压力较高时,NOx排放浓度较低。因此合理地选择钙硫比、设计一二次风比例和二次风位置也有利于NOx排放的减少。（7）计算分析出了循环流化床燃烧攀枝花劣质煤的综合效益。（8）在使用等量资源的条件下,现行“掺好煤”的排放烟尘、SO2和能源浪费折合标准煤比“炉前分离方案”要高;提出了解决煤矸石发电环境污染与能源浪费的途径。（9）提出了发展煤矸石综合利用电厂的发展方向和原则、建立准入机制、制定煤矸石综合利用电厂发展规划的政策建议。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外煤矸石利用研究的现状分析
• 1.2.1 国外煤矸石利用研究的现状分析
• 1.2.2 国内煤矸石利用研究的现状分析
• 1.2.3 循环流化床（CFB）燃烧煤矸石的技术研究现状
• 1.2.4 煤矸石发电的基本现状
• 1.3 攀枝花煤矸石燃烧和综合利用
• 1.3.1 攀枝花煤矸石综合利用的条件
• 1.3.2 攀枝花煤矸石综合利用状况
• 1.3.3 攀枝花煤矸石发电存在的问题
• 1.3.4 攀枝花建设大型循环流化床锅炉电站存在的问题
• 1.4 研究内容与技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究的技术路线
• 2 煤矸石的理化性能分析与攀枝花煤矸石的特点
• 2.1 煤矸石的分类
• 2.2 煤矸石的工艺物理性质
• 2.3 煤矸石中的有害杂质
• 2.4 煤矸石的化学组成特征
• 2.5 煤矸石的化学成分分析
• 2.6 攀枝花煤矸石的特点
• 2.7 本章小结
• 3 发展煤矸石综合利用电厂的潜力分析
• 3.1 煤矸石资源优势
• 3.2 煤矸石综合利用的政策扶持
• 3.3 煤矸石发电市场前景
• 3.4 本章小结
• 4 攀煤电厂2×135MW循环流化床机组设计
• 4.1 厂区平面布置
• 4.1.1 厂址环境地质条件
• 4.1.2 厂址场地布置方式
• 4.1.3 厂址场地布置的特点与节约用地措施
• 4.2 主机选型
• 4.2.1 锅炉选型及主要技术参数
• 4.2.2 汽轮机选型及主要技术条件
• 4.2.3 发电机选型及主要技术条件
• 4.3 锅炉系统
• 4.3.1 汽水流程
• 4.3.2 烟风系统
• 4.3.3 物料循环过程
• 4.3.4 煤、石灰石的供给及排渣系统
• 4.3.5 膨胀系统
• 4.3.6 吹灰系统
• 4.4 循环流化床锅炉的工作原理
• 4.5 锅炉主要参数及本体结构
• 4.5.1 锅炉的主要参数
• 4.5.2 锅炉本体结构
• 4.6 锅炉辅助系统
• 4.6.1 燃烧系统
• 4.6.2 主要辅机配置
• 4.6.3 辅助系统
• 4.7 循环流化床锅炉燃烧的一些技术问题的解决方法
• 4.8 本章小结
• 5 攀枝花煤矸石（或劣质煤）在CFB锅炉中的燃烧特性分析
• 5.1 锅炉流化特性分析
• 5.2 点火特性分析
• 5.2.1 现场冷态点火
• 5.2.2 试烧各状态点火特性
• 5.3 燃烧特性分析
• 5.3.1 额定负荷下的炉温分布
• 5.3.2 灰渣性分析
• 5.4 循环流化床燃烧攀枝花劣质煤的综合效益
• 5.5 本章小结
• 6 煤矸石发电环境污染与能源浪费的量化分析和解决途径
• 6.1 环境污染与能源浪费的量化分析
• 6.2 解决煤矸石发电环境污染与能源浪费的途径
• 6.3 本章小结
• 7 对发展煤矸石综合利用电厂的政策建议
• 7.1 明确发展方向和原则
• 7.2 建立准入机制
• 7.3 煤矸石综合利用电厂发展规划
• 7.4 本章小结
• 8 结论与建议
• 8.1 研究结论
• 8.1.1 攀枝花煤矸石理化性能分析与综合利用电厂的潜力分析方面
• 8.1.2 在攀煤电厂循环流化床机组设计研究方面
• 8.1.3 在循环流化床锅炉燃烧特性分析方面
• 8.1.4 在煤矸石发电环境污染与能源浪费的量化分析和政策建议方面
• 8.2 煤矸石资源化利用的建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录: A.作者在攻读学位期间发表的论文目录