——中能建科锐技术(大同)有限公司千万吨级煤矸石的“全量化”新生
带余热利用的煤矸石陶粒带式焙烧机及成套设备通过264h性能考核。
山西大同千万吨级煤矸石综合利用项目。
冬日的云冈经济技术开发区,寒风凛冽却挡不住生产一线的火热干劲。12月9日,记者在山西大同千万吨级煤矸石示范工程陶粒中试线投运项目现场看到,伴随着机器的轰鸣声,煤矸石经破碎、分选、焙烧等精细化处理,变身为色泽均匀、轻质高强的陶粒产品,实现了从固废到高价值建材的华丽转身。
打通了煤矸石“吃干榨净”技术路径
12月1日,由中能建装配式建筑产业发展有限公司投资建设、中能建科锐技术(大同)有限公司运营的千万吨级煤矸石综合利用项目陶粒中试线正式建成并投运,这标志着将煤矸石彻底“吃干榨净”的技术路径全面打通,煤基固废规模化、高值化、产业化消纳利用通过工业化验证,为我国大宗固废绿色处置提供了革命性解决方案和产业化实践范本,对于推进“无废城市”建设、促进传统产业转型升级、实现绿色循环低碳发展具有重大战略意义。
“这条全新产业链的‘心脏’是一套自主创新研制的‘带余热利用的煤矸石陶粒带式焙烧机及成套设备’,具有‘三个百分之百’的显著特点,即技术装备国产化率100%、自主知识产权100%、固废综合利用率100%。”中能建科锐技术(大同)有限公司副总经理曾令东介绍。
煤矸石是煤炭开采和洗选过程中的伴生固体废弃物,长期堆积不仅占用大量土地资源,还会引发安全隐患和环境污染问题,煤矸石处置一直以来都是困扰煤炭行业和资源型地区的“老大难”问题。传统单一的处置方式根本无法适配生态环境保护和资源循环利用需求。
山西大同千万吨级煤矸石综合利用项目聚焦“规模化消纳、低成本处理、高价值利用”三大核心目标,通过“产学研用”一体化科创实践,成功研发首台套煤矸石制备高强陶粒重大技术装备,全面打通煤矸石“吃干榨净”技术路径,推动煤矸石固废全量消纳、高值转化为绿色资源,为传统产业升级、资源循环利用和生态环境保护注入了新动能。项目一期工程投资11.6亿元,规划年处置煤矸石200万吨,于今年4月28日开工建设,9月30日陶粒中试线点火试运行,12月1日首台套煤矸石制备高强陶粒重大技术装备圆满通过264h性能考核。
开辟了从固废到资源的全新途径
“作为全国首创的首台套带式焙烧系统中试装备,它的成功运行标志着大规模、高值化处置煤矸石的技术瓶颈被成功突破,其背后凝聚着项目自主研发的‘六大核心亮点’。”曾令东自豪地说。
亮点一:首次将冶金领域先进带式焙烧技术创造性引入固废资源化领域,成功研制出首台套煤矸石制备高强陶粒重大技术装备。这套装备打破了传统回转窑的技术局限,可将煤矸石“吃干榨净”、全量高质转化,固废综合利用率达到100%,是重塑行业格局的核心利器。
亮点二:项目创新研发“静料层焙烧+精准控温+多路热风循环”核心技术,成功攻克含热固废制备陶粒易板结的行业难题。该技术将可利用煤矸石的热值范围大幅提升至1000kCal/kg,使得单条生产线的年产能从传统的十万吨级跨越至百万吨级,实现了处置规模与原料适应性的革命性突破。
亮点三:投产的陶粒中试线设计产能达5万吨/年,是目前全国规模最大、兼容性最强的煤矸石制备陶粒试验平台。它不仅能处理煤矸石,还可兼容粉煤灰、气化渣、冶金渣、赤泥等多种大宗固废的试验与转化,为各类固废的规模化消纳与高值化利用提供了强大的研发与验证支撑。
亮点四:系统创新采用“三段冷却”与“烟风多路梯级循环”技术,使整体余热利用效率提升至75%以上,构建了极致高效的热能闭环。
亮点五:通过创新构建“热—质双场耦合”移动静料层蓄热燃烧技术体系,每吨陶粒产品的天然气消耗量最低可至17.6标准立方米,达到了行业最优能耗水平。
亮点六:核心装备具备强大的“一机多出”柔性生产能力,可生产不同强度等级、吸水率、堆积密度的系列化高性能陶粒产品,实现了从“标准化生产”到“高性能定制”的跨越。
通过这六大核心技术工艺的突破,项目实现了煤矸石从“黑色包袱”到“绿色资源”的产业化转化。其首创的“装配式+煤矸石固废利用”综合解决方案,以“1267”工艺路线和“12678”科技创新体系为核心,成功开辟了“煤矸石固废—建筑新材料—新型部品部件—绿色装配式建筑产品—绿色建筑”的全新路径,实现了“能源+环保+建材+建筑”四大产业的深度跨界融合。
实现了煤矸石的全价值链利用
随着技术路径的全面打通,我国在大宗固废资源化领域建立起从技术研发到产业应用的全链条解决方案,为资源型城市转型提供了切实可行的技术路径和产业示范。
此次投运的陶粒中试线生产的产品,重量仅为同等体积天然石子的三分之一,却兼具强度高、保温好、隔热优等优势,被誉为“会呼吸的建筑材料”,应用场景十分广泛。在建筑工程领域,可用于陶粒混凝土结构、装配式建筑、桥梁道路、海绵城市建设等;在水处理领域,适用于市政污水净化、工业废水处理及中水回用等环节;在生态环境治理方面,能助力土壤改良、河湖修复、园林绿化等工作,真正实现了煤矸石的全价值链利用。
值得一提的是,项目创新性地将陶粒应用于装配式建筑预制构件中,成功开发出“陶粒增强轻质混凝土墙板”。该产品在保持标准强度的前提下,自重降低超30%,从材料源头提升了建筑节能水平,实现了从绿色材料到绿色建筑的“一材多效”。项目还构建了多元化的产品体系:精品高岭土、透水陶粒、装配式部品部件……这条从“黑色废料”到“绿色资源”的全量化转化之路,彻底颠覆了人们对煤矸石的传统认知。
“项目规划总投资约70亿元,最终将实现年处置煤矸石1000万吨的目标。项目整体建成后,可以实现年销售收入约25亿元,增加直接就业人员1500余人,间接就业3500余人,同时将有效减少煤矸石堆存占地约3000亩。余热发电系统年发电量约28500万千瓦时,年节约标煤约35000吨。”中能建科锐技术(大同)有限公司董事长王纯博表示,该项目通过技术创新与模式创新的深度融合,不仅破解了煤矸石资源化利用的行业痛点,更为资源型城市转型提供了可复制、可推广的实践样本,为推进“无废城市”建设和循环经济发展贡献“大同范本”。
文/图 本报记者孟婷