火电厂废物资源综合利用技术

第1章综述1

1.1火力发电概况1

1.1.1分类及特点1

1.1.2主要系统及设备2

1.1.2.1系统概述2

1.1.2.2锅炉3

1.1.2.3汽轮机7

1.2中国火电行业发展情况12

1.2.1发电行业发展概况12

1.2.1.1装机容量及构成12

1.2.1.2发电量及构成14

1.2.1.3非化石能源发电17

1.2.2火电行业发展情况18

1.2.2.1装机及发电量18

1.2.2.2火电机组类型19

1.2.2.3火电机组等级19

1.2.2.4火电工程造价20

1.2.3火电节能减排情况22

1.2.3.1节能降耗水平22

1.2.3.2主要大气污染物排放及控制情况26

1.2.3.3火电厂废水排放与控制32

1.2.3.4固体废弃物排放与综合利用32

1.2.3.5温室气体控制情况33

1.3火电厂废物综合利用范围35

参考文献36

第2章粉煤灰综合利用37

2.1粉煤灰的产生及处理37

2.1.1燃煤分类及组分37

2.1.1.1煤的分类37

2.1.1.2煤的组分38

2.1.2粉煤灰的产生39

2.1.3粉煤灰的收集41

2.1.3.1静电除尘器41

2.1.3.2袋式除尘器43

2.1.3.3电袋除尘器47

2.1.4粉煤灰的输送48

2.1.4.1输灰48

2.1.4.2除渣51

2.1.5粉煤灰的加工处理51

2.1.5.1分选52

2.1.5.2磨细52

2.1.6粉煤灰的贮存53

2.2粉煤灰的基本性能54

2.2.1物理性质54

2.2.2化学性质55

2.2.2.1化学成分55

2.2.2.2性能影响56

2.2.3颗粒组成58

2.2.4品质参数58

2.2.5粉煤灰分类66

2.2.6基本特性68

2.3粉煤灰综合利用现状71

2.3.1综合利用现状71

2.3.1.1国内情况71

2.3.1.2国外情况73

2.3.2综合利用途径分类75

2.4在建材中的利用77

2.4.1烧结粉煤灰砖77

2.4.2蒸压粉煤灰砖79

2.4.3混凝土83

2.4.4陶粒99

2.4.5水泥103

2.4.6岩棉106

2.4.7蒸汽养护砖107

2.4.8粉煤灰硅酸钙板107

2.4.9免烧粉煤灰砖108

2.4.10粉煤灰砂浆108

2.4.11微晶玻璃109

2.5在筑路中的利用110

2.5.1利用途径110

2.5.1.1道路基层110

2.5.1.2填筑路堤111

2.5.1.3替代矿粉做沥青混合料中的填充料112

2.5.2典型断面及稳定性分析113

2.5.2.1典型断面及防排水113

2.5.2.2路堤稳定性114

2.5.3岩土材料应力变形分析115

2.5.4工程应用情况115

2.5.4.1国外应用研究现状115

2.5.4.2国内应用研究现状116

2.6在建工中的利用117

2.6.1混凝土掺合料117

2.6.1.1基本性能117

2.6.1.2应用实例118

2.6.2处理地基121

2.6.3砂浆掺合料123

2.7在回填中的利用123

2.7.1回填材料123

2.7.2品质要求123

2.7.3应用现状124

2.7.4应用实例125

2.8在农业中的利用131

2.8.1改良土壤131

2.8.2覆土造田135

2.9在环境工程中的利用141

2.9.1处理生活污水141

2.9.2处理含氟废水142

2.9.3处理焦化废水143

2.9.4用于烟气脱硫143

2.9.5用于防治噪声143

2.10成分回收及再利用144

2.10.1提取氧化铝及生产硅铝钛合金145

2.10.1.1技术进展145

2.10.1.2技术方法145

2.10.1.3应用实例149

2.10.2空心微珠分选151

2.10.3碳的提取152

2.10.3.1粉煤灰中碳的理化性质152

2.10.3.2粉煤灰脱碳技术153

2.10.4铁的提取156

2.10.5粉煤灰活化技术研究156

2.10.6粉煤灰改性技术研究157

2.11脱硫灰渣的利用159

2.11.1干法（半干法）脱硫灰渣的利用159

2.11.2循环流化床脱硫灰渣的利用160

2.12技术发展趋势161

参考文献162

第3章脱硫石膏综合利用164

3.1脱硫石膏的生成164

3.1.1石膏分类164

3.1.2脱硫石膏164

3.1.2.1脱硫石膏定义164

3.1.2.2脱硫石膏产生165

3.2脱硫石膏的基本特性171

3.2.1与天然石膏的差异171

3.2.2化学成分172

3.2.3颗粒特性172

3.2.4物相分析174

3.2.5热分析177

3.2.6性能分析178

3.2.6.1技术性能178

3.2.6.2安全性能178

3.2.7主要影响因素179

3.3脱硫石膏综合利用现状180

3.3.1中国脱硫石膏综合利用180

3.3.1.1产生量与利用量180

3.3.1.2综合利用途径182

3.3.1.3综合利用案例183

3.3.2国外脱硫石膏综合利用185

3.4脱硫石膏应用通用处理工艺及设备189

3.4.1建筑石膏的制备189

3.4.2高强石膏的制备190

3.4.3石膏加工设备193

3.4.3.1常用煅烧方式及设备简述193

3.4.3.2主要特点196

3.4.3.3工艺技术198

3.5脱硫石膏在传统建筑制品中的应用201

3.5.1纸面石膏板201

3.5.1.1发展情况201

3.5.1.2主要特点201

3.5.1.3纸面石膏板的质量标准202

3.5.1.4生产工艺204

3.5.1.5杂质对纸面石膏板性能的影响204

3.5.1.6纸面石膏板生产对脱硫石膏品质的要求204

3.5.1.7应用实例204

3.5.2石膏砌块207

3.5.2.1发展情况207

3.5.2.2主要特点208

3.5.2.3石膏砌块的质量标准和技术性能209

3.5.2.4生产工艺210

3.5.2.5应用实例210

3.5.3石膏空心条板211

3.5.3.1主要特点212

3.5.3.2石膏空心条板的规格、质量标准和技术性指标212

3.5.3.3生产工艺213

3.5.4石膏刨花板213

3.5.4.1发展情况214

3.5.4.2主要特点214

3.5.4.3石膏刨花板的技术要求215

3.5.4.4生产工艺216

3.5.5装饰石膏板218

3.5.5.1产品介绍218

3.5.5.2主要特点219

3.5.5.3种类与应用219

3.5.5.4装饰石膏板的规格、质量标准和技术性指标220

3.5.6纤维石膏板221

3.5.6.1产品介绍221

3.5.6.2主要特点221

3.5.6.3生产工艺及设备222

3.5.7建筑砂浆227

3.5.7.1粉刷石膏227

3.5.7.2特种干粉砂浆229

3.5.7.3复合胶凝材料230

3.5.7.4配制粉刷石膏231

3.5.7.5内墙腻子232

3.5.8防火中的应用232

3.5.8.1防火密封232

3.5.8.2 防火涂料233

3.6脱硫石膏在水泥和混凝土中的应用233

3.6.1水泥缓凝剂233

3.6.1.1作用机理233

3.6.1.2脱硫石膏做水泥缓凝剂234

3.6.1.3应用实例235

3.6.2酸联产水泥237

3.6.3普通混凝土243

3.6.3.1用作胶凝材料243

3.6.3.2用作激发剂243

3.6.3.3用作膨胀剂244

3.6.4加气混凝土246

3.6.4.1研究现状246

3.6.4.2水化机理247

3.6.4.3制备工艺研究248

3.7脱硫石膏在新型建材中的应用249

3.7.1高强石膏粉249

3.7.1.1蒸压时间的影响250

3.7.1.2蒸压温度的影响250

3.7.1.3干燥温度的影响253

3.7.1.4转晶剂的影响254

3.7.1.5粉磨时间的影响256

3.7.2制备自流平材料258

3.7.2.1发展情况258

3.7.2.2外加剂260

3.7.2.3配制工艺262

3.7.3制备新型墙体材料268

3.7.3.1产品介绍268

3.7.3.2石膏膨胀珍珠岩保温墙材271

3.7.3.3发泡石膏墙材277

3.7.3.4石膏基相变墙材280

3.8脱硫石膏在筑路及回填中的利用286

3.8.1路基材料286

3.8.2采空区充填材料287

3.9脱硫石膏在农业中的利用287

3.9.1改良酸性土壤287

3.9.2改良碱性土壤289

3.9.3作为肥料使用300

参考文献300

第4章废污水处理及回用301

4.1火电厂废污水来源及特性301

4.1.1主要来源301

4.1.2各类废污水特性301

4.2火电厂废污水综合利用情况304

4.2.1法规政策分析304

4.2.2火电厂耗水情况及特点305

4.2.3火电厂节水及回用情况306

4.3火电厂废污水处理306

4.3.1主要处理技术及设备306

4.3.1.1物理处理方法306

4.3.1.2化学处理方法310

4.3.1.3生物处理方法312

4.3.1.4膜分离方法314

4.3.2各类废污水处理技术318

4.3.2.1循环冷却排污水的处理318

4.3.2.2化学酸碱废水的处理319

4.3.2.3冲灰废水的处理322

4.3.2.4烟气脱硫废水的处理323

4.3.2.5煤场废水、冲渣水、车间冲洗水的处理324

4.3.2.6含油废水的处理325

4.3.2.7锅炉清洗废液的处理325

4.3.2.8生活污水的处理327

4.4火电厂水务管理328

4.4.1背景及意义328

4.4.2现代水务管理328

4.4.3现状及问题329

4.4.4应用实例329

4.5火电厂空冷技术333

4.5.1技术发展333

4.5.2技术分析334

4.6火电厂海水利用技术340

4.6.1海水冷却与淡化技术340

4.6.1.1海水冷却技术340

4.6.1.2海水淡化技术341

4.6.2海水脱硫技术342

4.6.2.1技术分析342

4.6.2.2海水脱硫系统343

4.6.2.3主要环境影响344

4.6.2.4应用实例345

4.7电厂其他用水优化348

4.8发展趋势与展望353

参考文献354

第5章余热回收利用355

5.1工业余热概述355

5.1.1工业余热分类355

5.1.2余热利用途径355

5.1.3回收利用技术356

5.1.3.1热交换技术356

5.1.3.2热功转换技术357

5.1.3.3制冷（热）技术357

5.1.3.4低温余热发电技术358

5.2锅炉排烟余热利用359

5.2.1锅炉热损失及计算360

5.2.1.1锅炉热效率360

5.2.1.2各项热量损失分析361

5.2.1.3影响锅炉排烟温度的因素362

5.2.1.4相关燃烧计算363

5.2.2烟气余热利用技术364

5.2.2.1预热凝结水364

5.2.2.2提高空预器入口温度365

5.2.2.3干燥褐煤365

5.2.2.4区域供冷供热365

5.2.2.5技术难点与解决方案366

5.2.3排烟余热回收技术366

5.2.3.1烟气冷却器366

5.2.3.2热管换热器369

5.2.3.3低温省煤器377

5.2.4烟气冷凝潜热利用技术400

5.2.4.1天然气烟气冷凝潜热400

5.2.4.2褐煤烟气冷凝潜热402

5.2.4.3燃气锅炉排烟热回收技术403

5.3余热利用407

5.3.1机组冷却水407

5.3.2余热利用途径409

5.3.3热泵技术410

5.3.3.1技术原理411

5.3.3.2技术发展415

5.3.3.3技术参数415

5.3.3.4余热回收系统417

5.3.3.5循环水源热泵系统418

5.3.3.6蒸汽喷射热泵技术420

5.3.3.7吸附式热泵技术421

5.3.3.8循环冷却水余热回收供热节能技术421

5.3.3.9热泵回收循环系统424

5.3.3.10应用实例425

5.3.4湿冷塔势能利用技术435

5.3.4.1技术原理435

5.3.4.2工艺系统435

5.3.4.3应用实例435

5.3.5锅炉汽水余热利用技术437

5.3.5.1锅炉深度降低排烟温度技术437

5.3.5.2锅炉余热深度利用及尾部受热面优化技术441

5.3.5.3锅炉高温炉渣余热回收利用技术451

5.3.5.4应用实例456

5.4汽轮机低真空运行460

5.4.1运行方式460

5.4.2技术特点461

5.4.3应用实例464

参考文献470

第6章烟气净化中的资源利用471

6.1氨法脱硫471

6.1.1工艺原理471

6.1.2技术特点474

6.1.3应用实例476

6.2活性焦脱硫483

6.2.1工艺原理483

6.2.2技术特点483

6.2.3应用实例485

6.3有机胺脱硫技术486

6.3.1工艺原理486

6.3.2技术特点487

6.3.3应用实例488

6.4其他脱硫工艺490

6.4.1磷铵肥法脱硫技术490

6.4.2双碱法脱硫技术490

6.4.3镁法脱硫技术492

6.4.4韦尔曼洛德脱硫技术492

6.4.5有机酸钠石膏脱硫技术493

6.5失效催化剂处理493

6.5.1催化剂介绍493

6.5.1.1主要成分493

6.5.1.2催化剂分类495

6.5.2催化剂失活及运行管理496

6.5.2.1催化剂失活与处理496

6.5.2.2典型运行管理方案497

6.5.3失效催化剂处理498

6.5.3.1催化剂回收和清洗498

6.5.3.2催化剂再生500

6.5.3.3废弃催化剂处置502

6.6除尘破旧布袋处理503

6.6.1布袋及其滤料503

6.6.1.1聚苯硫醚（PPS）504

6.6.1.2聚四氟乙烯（PTFE）504

6.6.2工况对滤料的影响504

6.6.2.1温度的影响504

6.6.2.2氧含量的影响505

6.6.2.3燃料种类及燃烧方式的影响506

6.6.2.4水蒸气含量的影响507

6.6.2.5烟气成分的影响507

6.6.2.6其他因素影响507

6.6.3破旧布袋处理508

6.7膜法回收烟气中水分509

6.7.1技术分类509

6.7.2技术应用512

6.7.2.1燃用褐煤电站烟气热能利用及水分回收512

6.7.2.2高水蒸气含量烟气水分的捕集517

6.7.2.3燃煤电站锅炉烟气余热与水分联合回收技术518

6.7.3技术展望521

参考文献522

第7章烟气二氧化碳捕集、利用与封存523

7.1技术概述523

7.1.1碳捕集、利用与封存技术简介523

7.1.2技术长期减排潜在作用分析524

7.1.2.1世界主要机构估算的CCUS减排潜力526

7.1.2.2发展低碳能源体系的过渡策略526

7.1.2.3发达国家发展CCUS技术的有关考量526

7.1.2.4发展中国家战略需求526

7.1.3碳捕集、利用与封存技术的争议527

7.2二氧化碳捕集技术527

7.2.1二氧化碳吸收分离技术529

7.2.1.1化学吸收技术529

7.2.1.2物理吸收技术532

7.2.1.3物理化学吸收技术535

7.2.1.4技术应用535

7.2.2二氧化碳吸附分离技术539

7.2.2.1变温吸附法（TSA法）539

7.2.2.2变压吸附法（PSA法）540

7.2.2.3吸附剂540

7.2.2.4技术应用544

7.2.3二氧化碳膜分离和膜吸收技术546

7.2.3.1膜分离技术546

7.2.3.2膜吸收技术551

7.2.3.3技术应用553

7.2.4富氧燃烧技术555

7.2.4.1基本原理与类型555

7.2.4.2煤粉锅炉富氧燃烧技术559

7.2.4.3循环流化床锅炉富氧燃烧技术565

7.2.4.4增压富氧燃煤流化床锅炉整体化发电技术567

7.2.4.5氧气与空气混合富氧燃烧技术568

7.2.4.6蒸汽调温的富氧燃烧技术570

7.2.5化学链燃烧技术571

7.2.5.1技术原理571

7.2.5.2关键问题571

7.2.5.3相关研究579

7.2.6燃烧前控制二氧化碳排放的动力系统582

7.2.6.1IGCC系统二氧化碳分离582

7.2.6.2控制二氧化碳排放的多联产系统584

7.2.6.3控制二氧化碳分离的IGCC能源动力系统589

7.3二氧化碳输送技术593

7.3.1罐车运输593

7.3.2船舶运输594

7.3.3管道运输595

7.3.3.1输送原理596

7.3.3.2关键技术597

7.3.3.3其他相关问题597

7.3.4二氧化碳输送系统工业应用599

7.3.4.1管道直径599

7.3.4.2管道壁厚599

7.3.4.3二氧化碳初压缩所需的功率600

7.3.4.4中间压气站间的最大距离601

7.3.4.5二氧化碳管道运输的成本601

7.4二氧化碳利用技术602

7.4.1二氧化碳强化驱油603

7.4.1.1混相驱油技术603

7.4.1.2非混相驱油技术604

7.4.1.3吞吐技术605

7.4.2二氧化碳驱煤层气605

7.4.2.1发展现状605

7.4.2.2驱煤层气机制606

7.4.3其他资源化利用途径606

7.4.3.1合成有机高分子化合物607

7.4.3.2无机化工产品607

7.4.3.3焊接保护608

7.4.3.4烟丝膨化608

7.4.4技术应用608

7.4.4.1Weyburn碳封存与驱油项目608

7.4.4.2吉林油田EOR项目610

7.5二氧化碳封存技术611

7.5.1二氧化碳油气藏封存611

7.5.1.1枯竭油气藏封存611

7.5.1.2原油开采中封存612

7.5.2咸水层封存613

7.5.2.1封存机制613

7.5.2.2封存和监测614

7.5.3化学固定614

7.5.3.1工业利用614

7.5.3.2矿物碳酸化固定615

7.5.3.3生物固定617

7.5.4技术应用620

7.5.4.1挪威的Sleipner与Snohvit气田620

7.5.4.2阿尔及利亚艾因萨拉赫气田实验项目621

7.6CCUS示范工程622

7.6.1国外主要CCUS示范工程622

7.6.1.1咸水层封存项目623

7.6.1.2油气田封存项目624

7.6.1.3煤层封存624

7.6.2国内主要的CCS示范工程625

7.6.2.1咸水层封存项目625

7.6.2.2油气田封存项目626

7.6.2.3煤层封存626

参考文献626

第8章相关法规政策627

8.1我国资源综合利用法律政策分析627

8.1.1综合利用主要法律法规体系627

8.1.2火电厂粉煤灰综合利用法规、政策分析630

8.2相关法律法规634

8.2.1中华人民共和国环境保护法634

8.2.2中华人民共和国清洁生产促进法641

8.2.3中华人民共和国循环经济法645

8.3规划与方案651

8.3.1《粉煤灰综合利用管理办法》(国家发展改革委2013年第19号公告)651

8.3.2关于印发《“十二五”资源综合利用指导意见》和《大宗固体废物综合利用实施

方案》的通知(发改环资\[2011\]2919号)654

8.3.3《中国资源综合利用技术政策大纲》(2010年第14号公告)664

8.3.4关于印发《国家鼓励的资源综合利用认定管理办法的通知》(发改环资\[2006\]

1864号)669

8.3.5《废物资源化科技工程“十二五”专项规划》673

8.3.6关于印发《大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划的通知》(工信部\[2011\]

600号)686

8.3.7关于印发《节能技术改造财政奖励资金管理办法的通知》(财建\[2011\]367号)697

参考文献699

本书共8章：第1章介绍了火力发电的基本情况，重点说明燃煤电厂的主要设备及系统等;第2章介绍了电厂粉煤灰综合利用情况，主要用于生产建材、建筑工程、筑路、回填、农业、在环境工程中的应用和从粉煤灰中回收或生产有用物质及其制品;第3章介绍了电厂脱硫石膏综合利用情况，主要综合利用于建材、筑路、回填、农业及制作高强石膏等;第4章介绍了火电厂废污水处置、回用及节水等技术，如凝聚、絮凝和混凝等物理方法，中和、化学沉淀、离子交换等化学方法，还有生物及膜分离技术等，处理后的废水根据品质的不同回用于相应环节;第5～7章分别介绍了火电厂余热、余压、烟气中水分和有用资源回收利用情况;第8章介绍了电力行业资源综合利用相关法规政策等。
本书较全面地反映了火电厂废物综合利用技术、产业发展及政策等，具有较强的技术性、实用性和参考价值，可供环境科学与工程、能源工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。

适读人群 ：环境科学与工程、能源工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员，高等学校相关专业师生。

中国电力资源节约主要包括减少资源消耗、提高能源转换为电力的效率、节能用水、节约用油、节约用地和电力生产过程副产物如粉煤灰、脱硫石膏、废热等的利用。由于资源节约是构成绿色发展、低碳发展、循环发展的基本要素，因此中国的《节约能源法》《清洁生产促进法》《循环经济促进法》、环境保护法规以及国家应对气候变化的行动方案都对资源节约提出相关要求。
《火电厂废物综合利用技术》就是在这种形势下，在总结己取得经验的基础上，为促进综合利用工作而编写的。本书共分8章：第1章介绍了火力发电的基本情况，重点说明燃煤电厂的主要设备及系统等;第2章介绍了电厂粉煤灰综合利用情况，主要有七方面途径，包括生产建材、建筑工程、筑路、回填、农业、在环境工程中的应用和从粉煤灰中回收或生产有用物质及其制品;第3章介绍了电厂脱硫石膏综合利用情况，主要综合利用于建材、筑路、回填、农业及制作高强石膏等方面;第4章介绍了火电厂废水处置、回用及节水等技术情况，如凝聚、絮凝和混凝等物理方法，中和、化学沉淀、离子交换等化学方法，还有生物及膜分离技术等，处理后的废水根据品质的不同回用于相应环节;第5、6、7章分别介绍了火电厂余热、余压、烟气中水分和有用资源回收利用情况;第8章介绍了电力行业资源综合利相关法规政策等。