綠色建筑煤矸石資源化利用新裝備及應(yīng)用案例

王靜

摘 要：本文基于目前煤矸石資源化利用的裝備現(xiàn)狀，對(duì)綠色建筑煤矸石資源化利用新裝備進(jìn)行分析。進(jìn)一步研究了綠色建筑煤矸石資源化利用的應(yīng)用案例，主要涉及煤矸石燒結(jié)磚、煤矸石制備陶瓷空心微珠、煤矸石發(fā)電，逐步形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)，發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；煤矸石；資源化利用；新裝備；應(yīng)用案例

中圖分類號(hào)：TD849 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-8122（2016）12-0157-03

一、目前煤矸石資源化利用的裝備現(xiàn)狀

（一）抱磚機(jī)夏季壓力不穩(wěn)定現(xiàn)象成因

西北地區(qū)晝夜溫差大，東南部地區(qū)主要是開春溫度升高時(shí)易出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，壓力起不來自然影響夾磚，從而影響生產(chǎn)。其實(shí)這種現(xiàn)象的原因從上面的描述就可以看出，跟氣溫和季節(jié)有關(guān)系，而氣溫對(duì)于機(jī)械電路和閥塊的影響很小，對(duì)溫度最為敏感的是液壓的介質(zhì)，就是液壓油，氣溫會(huì)直接影響濃度，而抱磚機(jī)的持續(xù)工作也會(huì)導(dǎo)致液壓油溫度升高，降低液壓油的濃度，加上高溫后的液壓執(zhí)行元件的密封性也會(huì)稍微變差，但是這些因素只能導(dǎo)致使用性能變差，對(duì)壓力的影響也視液壓油濃度而定。但是如果此時(shí)的氣候碰到齒輪泵有磨損，現(xiàn)象就會(huì)嚴(yán)重的多，從而造成無法正常工作，無論怎么調(diào)節(jié)調(diào)壓閥都不能將壓力調(diào)高。此時(shí)必須更換齒輪泵，換濃度更高的液壓油。

（二）齒輪泵磨損現(xiàn)象成因

這是由于工況或者液壓油更換時(shí)有雜質(zhì)摻入。齒輪泵是精密機(jī)械，細(xì)小的硬質(zhì)顆粒都會(huì)對(duì)齒輪泵造成很大的損傷，配備的行業(yè)內(nèi)品質(zhì)較高的齒輪泵，一般的磨損只要液壓油濃度足夠仍然是可以工作的，但是高溫讓濃度變稀后，就會(huì)影響其正常工作。為了保障齒輪泵的壽命，建議在使用過程中，定期清洗油箱，過濾網(wǎng)。在工作過程中，液壓油會(huì)因?yàn)闄C(jī)身晃動(dòng)，產(chǎn)生損失，液壓油量不足，也會(huì)導(dǎo)致壓力打不起來，或者泄壓等現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此也需要定期檢查添加干凈的液壓油。研究建議，廠家可購買齒輪泵、電磁閥、油缸密封圈等配件以作備用，方便在夾磚機(jī)出現(xiàn)問題的時(shí)候及時(shí)更換，縮短了維修周期，也不會(huì)影響生產(chǎn)。

二、綠色建筑煤矸石資源化利用新裝備分析

（一）凌瑞機(jī)械磚碼垛機(jī)械手

凌瑞機(jī)械磚碼垛機(jī)械手，磚搬運(yùn)碼垛機(jī)械手就是將燒好的磚堆疊在一起?，F(xiàn)在一般都用自動(dòng)磚碼垛機(jī)來實(shí)現(xiàn)這一過程。磚塊碼垛機(jī)械手能將不同磚型如免燒磚、空心磚、水泥磚、標(biāo)磚等整齊、自動(dòng)地碼（或拆）在托盤上（或生產(chǎn)線上等）。為充分利用托盤的面積和碼堆磚的穩(wěn)定性，機(jī)器人具有磚碼垛順序、排列設(shè)定器?？蓾M足從低速到高速。應(yīng)用于產(chǎn)品搬運(yùn)、碼垛等，廣泛應(yīng)用于磚廠、汽車、物流、家電、醫(yī)藥、食品飲料等不同領(lǐng)域。

免燒磚碼坯機(jī)又稱作“磚廠機(jī)械手”“抓坯機(jī)”等，該機(jī)由編組部分、碼坯機(jī)架、行走及提升架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、碼坯夾盤、氣動(dòng)系統(tǒng)和PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，利用液壓作為驅(qū)動(dòng)力，通過接近開關(guān)控制各油缸的行程，使得該結(jié)構(gòu)動(dòng)作靈敏，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)碼坯，遠(yuǎn)程控制。

（二）抱磚設(shè)備-磚廠磚塊搬運(yùn)設(shè)備

抱磚車，針對(duì)各種磚型，在叉車上加上各種屬具，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)磚塊裝載、搬運(yùn)和轉(zhuǎn)卸。抱磚車、抱夾夾具等都屬于抱磚機(jī)設(shè)備。

抱磚機(jī)按磚型可以分為很多種，如蒸養(yǎng)磚抱磚機(jī)、加氣塊抱磚機(jī)、紅磚抱磚機(jī)、蒸壓灰砂磚抱磚機(jī)、隧道窯磚用抱磚機(jī)、水泥磚抱磚機(jī)、標(biāo)磚抱磚機(jī)、煤矸石多孔磚抱磚機(jī)、粉煤灰抱磚機(jī)、頁巖磚抱磚機(jī)、耐火磚抱磚機(jī)、空心砌塊抱磚機(jī)、加氣磚抱磚機(jī)、發(fā)泡磚抱磚機(jī)、燒結(jié)空心磚抱磚機(jī)等。

抱磚機(jī)按照其功能和用途也可分為很多種，如加氣塊地翻夾磚機(jī)、伸縮型抱磚機(jī)、碼磚機(jī)、擺磚機(jī)、蒸壓灰沙磚夾磚機(jī)、加氣塊空翻夾磚機(jī)、紅磚夾磚機(jī)、隨車吊裝卸抱磚夾、隧道窯紅磚夾磚機(jī)、空心磚夾磚機(jī)、水泥磚抱夾叉車、龍門吊液壓式抱磚機(jī)、加氣塊空翻三模磚抱夾、水泥標(biāo)磚抱磚機(jī)、加氣塊空翻三模夾磚機(jī)、道牙磚抱夾叉車、行吊機(jī)械式抱磚機(jī)、紅磚行吊液壓式抱夾、左右式抱磚機(jī)、水泥磚左右式夾磚機(jī)。

如今，各行各業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化程度都在提高，機(jī)器取代人工是必然的趨勢(shì)。很顯然，各大磚廠正在從依靠人力勞作到機(jī)械化操作轉(zhuǎn)變，毫無疑問，工作效率會(huì)大大提高，產(chǎn)量提升，一次投資，收益多年。（1）自動(dòng)化：產(chǎn)品出釜前基本上全是自動(dòng)化、機(jī)械化；產(chǎn)品出釜后到貨場(chǎng)再裝車基本上人工操作。（2）破損率：人工搬運(yùn)產(chǎn)生的碰撞破損率達(dá)2%次品率達(dá)3%。（3）人員量：人工操作數(shù)量多，企業(yè)管理成本加高，福利待遇加高，人員流動(dòng)性大，罷工。（4）環(huán)境：人工操作受天氣影響（刮風(fēng)、下雨、下雪）受各種假期的制約。（5）工資：不斷上漲的工資影響企業(yè)運(yùn)營，受《勞動(dòng)法》制約。（6）損耗：增加蒸養(yǎng)車的數(shù)量、維修費(fèi)用，增加油耗。（7）裝車：人工裝車時(shí)間長效率低，司機(jī)有怨言。

夾磚機(jī)可平安高效地夾持各種石料和磚塊單元，適用于地磚、混凝土預(yù)制件、石料、石墨等行業(yè)的無托盤搬運(yùn)和堆垛作業(yè)。夾磚機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.采用全鋼結(jié)構(gòu)整體框架，強(qiáng)度高，可滿足用戶高強(qiáng)度作業(yè)需要；2.自潤滑滑動(dòng)支撐裝置牢固可靠，壽命長；3.可選擇獨(dú)立的滑移機(jī)構(gòu)，保證在任何夾持尺寸，均有左右各250mm側(cè)移量，便于作業(yè)；4.優(yōu)化的結(jié)構(gòu)布局確保了良好的視野；5.采用T形滑動(dòng)副，強(qiáng)度高受力均勻，壽命長；6.采用可裝配式耐磨條，磨損后易于更換，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

（三）粉煤灰蒸養(yǎng)磚機(jī)生產(chǎn)線工藝

粉煤灰蒸養(yǎng)磚機(jī)生產(chǎn)線工藝的主要流程。1.原材料制備。電廠粉煤灰、脫硫石膏、石灰等由汽車運(yùn)進(jìn)廠單獨(dú)存放在廠內(nèi)，石膏灰等經(jīng)過破碎機(jī)破碎后再細(xì)磨后儲(chǔ)存起來備用；2.配料及攪拌。以科學(xué)的配比將原料混合，經(jīng)攪拌機(jī)加水充分?jǐn)嚢瑁?.消化倉消解；4.坯料由皮帶輸送機(jī)送至料箱；5.壓制成型。原料處理完之后，料箱里的物料經(jīng)過推拉缸的作用在主機(jī)模框里來回移動(dòng)，提高物料的均勻度，由主機(jī)高壓壓制成型，成型后由機(jī)械手直接碼垛至蒸養(yǎng)小車；6.蒸養(yǎng)釜蒸養(yǎng)階段；7.出釜堆放。達(dá)到養(yǎng)護(hù)要求后的磚坯即可出釜，即為成品。蒸養(yǎng)小車被牽引出釜后，由碼磚夾具進(jìn)行卸載堆放。

三、綠色建筑煤矸石資源化利用的應(yīng)用案例

（一）煤矸石燒結(jié)磚

為迎合市場(chǎng)需求，內(nèi)蒙古自治區(qū)敖漢旗已有23家以粘土為主要原料的制磚公司進(jìn)行了技術(shù)改造，生產(chǎn)以煤矸石為主要原料的煤矸石燒結(jié)磚，規(guī)劃年出產(chǎn)能力已超越7億塊標(biāo)磚，年綜合利用煤矸石98.7萬噸，節(jié)約燃煤12.8萬噸，年減少煙塵排放量1.28萬噸、二氧化硫排放量0.2萬噸、氮氧化物排放量0.1萬噸。有材料顯示，煤矸石按60%份額配以少數(shù)黏土、粉煤灰、水，通過陳化、成型、枯燥、預(yù)熱、烘干、燒結(jié)等系列工序，生產(chǎn)出綠色、環(huán)保、高強(qiáng)度的煤矸石磚，商品強(qiáng)度達(dá)到一般黏土磚的2倍以上，形狀規(guī)整，損耗極低，健康經(jīng)用，應(yīng)用前景好。

（二）煤矸石制備陶瓷空心微珠

河北勇龍邦大新材料有限公司的“極低品位煤矸石制備陶瓷空心微珠”項(xiàng)目通過省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新資金項(xiàng)目驗(yàn)收。該項(xiàng)目擁有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，同時(shí)已經(jīng)獲得南非和澳大利亞專利授權(quán)。該項(xiàng)目以極低品位的煤矸石為原料，制備成高附加值的空心微珠，徹底擺脫了固體廢棄物原料組分多變、差異大對(duì)生產(chǎn)技術(shù)影響的制約，實(shí)現(xiàn)了開孔和閉孔可控技術(shù)，成球率達(dá)98%以上，并采取專有高溫懸浮燃燒技術(shù)，可制備出尺寸在5-300mm之間、高性能的開孔和閉孔聚空心球粉體。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，產(chǎn)品具有輕質(zhì)、保溫、阻燃、緩釋、吸聲、高強(qiáng)、低導(dǎo)熱、耐磨、高分散、電絕緣和熱穩(wěn)定性好等特性，可廣泛應(yīng)用在航天、航空、軍工、醫(yī)藥、化工、石油、公路、建材、耐火保溫、塑料橡膠、高分子樹脂材料及水土保持、沙漠治理等領(lǐng)域中，具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（三）煤矸石發(fā)電

電作為人類的創(chuàng)造物卻成了人類的生命線。黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司是以黃陵礦業(yè)一號(hào)、二號(hào)煤礦生產(chǎn)廢棄物煤矸石為燃料，以井下疏矸水為主水源的資源綜合利用環(huán)保型企業(yè)，總裝機(jī)容量為730MW。一、二期為熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，裝機(jī)容量為130MW，發(fā)電機(jī)出口電壓6KV，經(jīng)升壓至110KV分別經(jīng)黃陵變電站、魯寺變電站、西峪變電站并入到陜西電網(wǎng)，年發(fā)電量6.5億度以上，同時(shí)，還擔(dān)負(fù)著黃陵礦區(qū)的生產(chǎn)生活供熱供暖任務(wù)。在建的三期項(xiàng)目毗鄰黃陵礦業(yè)二號(hào)煤礦，裝機(jī)容量為600MW，發(fā)電機(jī)出口電壓20KV，經(jīng)升壓至330KV通過上翟莊變電站并入陜西電網(wǎng)。三期項(xiàng)目建成后，年可利用二號(hào)煤礦洗煤廠產(chǎn)出的煤矸石、煤泥、低熱值中煤260萬噸，年發(fā)電量超過40億度，形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

煤矸石發(fā)電公司脫硫、脫硝及除塵改造項(xiàng)目。發(fā)電公司一、二期脫硫、脫硝及除塵改造工程，分脫硫、除塵和脫硝兩個(gè)標(biāo)段，工期為6個(gè)月。工程施工由上海環(huán)保工程成套有限公司PC總承包，項(xiàng)目設(shè)計(jì)由中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司進(jìn)行設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目由2015年5月份開始籌備，公司組織相關(guān)人員先后對(duì)多家電廠進(jìn)行了調(diào)研，召開技術(shù)論證會(huì)，并邀請(qǐng)了中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司電力所，對(duì)該項(xiàng)目工藝現(xiàn)場(chǎng)布置和施工方案進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，最終確定脫硫采用石灰石半干法脫硫、除塵將原靜電除塵器拆除采用布袋除塵器，脫硝采用SNCR選擇性非催化還原技術(shù)（尿素法）。項(xiàng)目改造后，將達(dá)到環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011》新建機(jī)組的要求，經(jīng)過處理后的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)為二氧化硫100mg/m3、氮氧化物100mg/m3、煙塵30 mg/m3以下。項(xiàng)目建成后，每年可減少SO2排放1500 噸，減少氮氧化物排放600 噸，煙塵排放量減少700噸。

黃陵縣環(huán)保局當(dāng)前減排形勢(shì)，對(duì)該公司開展脫硫、脫硝及除塵改造工作有利，煤矸石發(fā)電公司是一個(gè)負(fù)責(zé)任的國有企業(yè)，用實(shí)際行動(dòng)踐行科學(xué)發(fā)展觀。煤矸石發(fā)電公司作為延安市最大的電力企業(yè)，在面臨市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)疲軟，經(jīng)營形勢(shì)嚴(yán)峻的情況下，投入大量資金，對(duì)環(huán)保設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造，為延安市節(jié)能減排工作做出了巨大貢獻(xiàn)。煤矸石發(fā)電公司能夠精心組織此次脫硫、脫硝和除塵改造工程，在確保質(zhì)量的前提下，盡早建成，盡早發(fā)揮環(huán)保效益，最大幅度降低污染物的排放，為延安市圓滿完成全年節(jié)能減排任務(wù)，實(shí)現(xiàn)綠色延安再立新功。

黃陵礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司面對(duì)全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長放緩，煤炭市場(chǎng)不景氣，年洗能力600萬噸的選煤廠建成投產(chǎn)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，樹立“黃陵煤”金字招牌發(fā)揮了重要作用，同時(shí)，也為煤矸石發(fā)電公司實(shí)現(xiàn)扭虧為盈提供了豐富的燃料，有效地抵御了市場(chǎng)挑戰(zhàn)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展得到了國家的充分認(rèn)可。國家發(fā)改委將黃陵礦業(yè)作為中國低碳發(fā)展的典型。2012年，中央電視臺(tái)到礦區(qū)取景拍攝宣傳片，在多哈國際論壇大會(huì)上播出，向世界展示了中國低碳發(fā)展所取得的重大成就，黃陵礦業(yè)公司影響力實(shí)現(xiàn)了從國內(nèi)走向世界，真正成為陜煤化集團(tuán)一張靚麗的“名片”。預(yù)計(jì)到“十二五”末，煤化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)建成后，黃陵煤價(jià)值將由現(xiàn)在的每噸400多元提升到1500-2000元，產(chǎn)值將達(dá)到200億以上，利稅將達(dá)到50億以上[5]。目前循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)已成雛形，逐步發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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[責(zé)任編輯：傳馨]

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