1、文章编号：（）：浅析燃煤电厂协同处置药渣可行性及意义基金项目：国家能源集团十大重点科技攻关项目“融入城市绿色发展的生态共享型燃煤电站实现路径及示范”（）收稿日期：李明明，侯 波（国能龙源环保有限公司，北京），（，）摘 要：为响应国家“无废城市”、“碳中和”、“碳减排”的号召，拟利用电厂高温炉膛及健全的高标准环保设施，从药渣种类、国内外处置方式、国家政策、燃煤电厂协同优势及意义进行分析，提出了燃煤电厂耦合协同处置药渣的工艺路线，实现药渣“无害化、减量化、资源化”处置。关键词：燃煤电厂；药渣；协同处置中图分类号：.文献标识码：第一作者：李明明（），男，学士，从事工业锅炉（油气炉、循环流化床、角管炉
2、等锅炉）、高低温余热锅炉及固体（兰炭）余热锅炉、循环流化床生物质气化炉、污泥干化处置工艺系统等研发设计工作。引言目前，我国燃煤电厂面临产能过剩、设备平均利用率低、市场份额被可再生能源挤压、火电企业经营困难的局面，火电行业结构调整迫在眉睫。我国传统医学产生药渣量较大，因化学、生物学、物理学等学科的兴起，药的种类在不断增多，成分也随之复杂，处置不当对人身健康和社会环境造成很大影响。药渣属于新能源中生物质能，面对新旧动能转换、绿色高质量发展大趋势，为响应国家“无废城市”、“碳中和”、“碳减排”的号召，拟利用电厂高温炉膛及健全的高标准环保设施，提出燃煤电厂耦合协同处置药渣的工艺路线，实现药渣“无害化、
3、减量化、资源化”处置。药渣来源与分类药渣主要有中药渣、生物质制药和化学制药过程中产生的废脱色过滤介质、蒸馏反应残余物、培养基废物等。中药渣中药渣是我国传统中医学广泛应用中草药和中成药进行熬煮、提取汤汁制成药、产生的“废物”，其主要成分为植物的根、茎、叶、花、实、皮以及兽类的肢体、脏器、外壳等，含有部分矿物质、重金属、微量元素等。中药渣是典型的富含木质纤维素的工业生物质废弃物，同时 一般固体废物分类与代码中指出中药渣残渣属于一般固废，类别代号为。据统计，我国有近 家中药企业，年产生中药渣 万吨，且初始含水率高达 左右，呈现出量大、排放集中等特点。结合中药渣的产量和特性，不难看出，中药渣既是重要的
4、生物质资源，又是潜在的环境污染源。生化药渣生化药渣是化学合成原料药生产过程中产生的废脱色过滤介质、提纯再加工产生的蒸馏及反应残余物以及培养基废物，其中含有抗生素、重金属等有害物质。根据 危险废物鉴别标准通则危废的界定，生化药渣属于危废，其处理难度较大，但 版本标准豁免了生物制药产生的培浅析燃煤电厂协同处置药渣可行性及意义养基焚烧过程中产生的飞灰和炉渣。目前国内外处理方式及利弊 中药渣国内外处置方式中医是我国特有的传统医学，国外对中药渣的处置研究较少，暂无可行案例。国内中药渣处置方式以堆肥、食用菌栽培、饲料生产、能源化为主。文献显示中药渣堆肥可提高有机堆肥的抗病性，有效降低土壤、的迁移率，但其占
5、地面积大、发酵周期长、废气处理困难、发酵不彻底容易造成二次污染、无害化程度不高、卫生条件较差；食用菌栽培，由于药渣成分复杂，可能会抑制菌丝生长，药渣分离是其瓶颈问题；饲料生产，药渣成分复杂，有些药渣可调节动物的免疫力，有些药渣气味特殊影响动物进食及吸收，不同药渣药用功能对动物生长发育的影响不确定，还需进一步深入研究；药渣能源化，药渣脱水后制成生物质燃料，送入相应锅炉焚烧处置，因工业锅炉运行效率不高，燃煤量少，药渣中的重金属、碱金属、对锅炉影响较大，因而中药渣资源化利用效率低。国内外生化药渣处置方式美国、欧盟等国家对于制药行业产生的固体废物多采用焚烧方法进行处置，欧盟针对危险废物焚烧和高温窑炉共
6、处置技术颁布了 关于废物焚烧的指令，美国 年 月发布了工业锅炉、工业加热炉、盐酸生产炉处置危险废物过程中有害大气污染物的国家排放标准。目前我国生化药渣处理方式为焚烧和填埋，焚烧主要有独立焚烧、协同焚烧。独立焚烧是国内某些大型药企针对个别生化药渣上的独立焚烧装置，如抗生素药渣；协同焚烧主要是与水泥窑和大型燃煤电厂，其中水泥窑居多，针对水泥窑协同焚烧，我国于 年制定了 水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范。因独立焚烧处理成本较高，协同焚烧没有条件，有些区域存在合法填埋现象。目前国内药渣处置政策导向 年原国家农业部公布了禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物品种目录，其中禁止包括各种抗生素药渣，描述为
7、“五、各种抗生素滤渣 抗生素滤渣：该类物质是抗生素类产品生产过程中产生的工业三废，因含有微量抗生素成分，在饲料和饲养过程中使用后对动物有一定的促生长作用。但对养殖业的危害很大，一是容易引起耐药性，二是由于未做安全性试验，存在各种安全隐患”。年国家生态环境部下发了制药工业污染防治技术政策，其中表明“五、固体废物处置和综合利用，（四）中药、提取类药物生产过程中产生的药渣鼓励作有机肥料或燃料利用”。年国家危险废物名录中危险废物豁免管理清单规定：在生物制药产生的培养基废物焚烧处置或协同处置过程不应混入其他危险废物的条件下，协同处置过程产生的飞灰或炉渣不属于危废。上述政策不难看出，国家对药渣焚烧资源化的
8、鼓励。燃煤电厂协同处置药渣优势 工艺流程及产污环节燃煤电厂协同处置药渣的目的是拟借助燃煤电厂高温炉膛对药渣进行高温焚烧处置，分解处理其携带的病原菌、抗生素、寄生虫卵、重金属、盐类以及难降解的有毒有害物。其难点是如何安全有效地把药渣送入炉膛。根据药渣特性，大致可分为两种协同处置方式：一种是药渣干化独立制粉机生物质燃烧器（或送入输粉管内）燃煤锅炉，此种工艺主要用于处置纤维类的药渣，例如中药渣，如图 中的 流程，此种工艺系统正在江阴某电厂建设，预计明年投产；另一种是药渣与燃煤配比后进入电厂制粉系统，此种工艺用于易粉碎的药渣，例如抗生素培养基，如图 中的 流程，该工艺系统在驻马店某电厂已运行多年。图
9、工艺流程图 燃煤电厂协同处置药渣是将制药厂产生的药渣用专用汽车运至厂区，先卸入储仓，再通过相关机械设备按照一定量与燃煤充分混合后，送入锅炉进行焚烧。整个系统实现药渣从卸料点起至锅炉炉膛全浅析燃煤电厂协同处置药渣可行性及意义过程可靠、封闭自动化。药渣进入炉膛后，在高温环境下发生剧烈的燃烧，进行复杂的化学反应和物理变化，释放出热量。药渣燃烧后的气体无害化排空，固体颗粒通过除尘装置和排灰系统回收，送水泥厂综合利用。药渣在接收、储存、输送过程中产生的臭气，由除臭风机收集后作为二次风送入炉膛焚烧处置。产污环节分析：药渣在接收、储存、输送过程中产生的污染物主要是药渣散发的臭气，臭气中主要污染因子为、等。处
10、置设备优势现役大型燃煤电厂锅炉一般采用亚临界、超临界、超超临界的煤粉炉，此类锅炉的燃烧方式多为四角切圆、前后墙对冲 形或 形火焰的燃烧方式，锅炉燃烧方式强化了气流的紊流度，使气固接触更加充分，可燃物与氧气接触几率增加，燃烧更为彻底，较高的炉膛延长了燃料在炉内的燃烧行程，进一步保证了燃料的燃尽率及烟气的停留时间。以 燃煤电厂机组为例，发电机组配约 燃煤锅炉，其炉膛内高度约 ，顶部燃烧器距炉膛出口底部距离约 ，保证燃料在任何工况下在炉膛内停留时间大约 。同时额定负荷时炉膛中心燃烧区温度在 ，负荷在运行时，分隔屏出口烟温为约 ，由此推算炉膛出口烟气温度依然在 以上。药渣中的大量病原菌、寄生虫卵、重金
11、属、盐类以及难降解的有毒有害物几乎均能分解处理。同时二噁英的再生过程与氧气浓度有关，大型燃煤电厂空气预热器出口氧含量大约，远低于一般工程中 的控制氧量要求。再者二噁英类是具有高沸点及低蒸气压的化合物，当烟气温度较低时，二噁英类气体较容易转化为细颗粒，由此在较低的温度条件下，除尘器可更有效地脱除二噁英类。现役燃煤发电机组废水、烟气、固废等环保设施齐全，大气污染物排放达到超低排放标准，如国内大型燃煤发电机组、粉尘排放值均控制在 、之内。有热源及地理位置优势燃煤电厂可以提供项目需要的场地、蒸汽、电、水等条件，与此同时燃煤电厂一般位于工业园区，交通便利，为药渣的运输、处置创造了便利条件，且远离居民区，
12、减少对居民的影响。目前国内正在发展清洁能源，火力发电份额减低发展缓慢，导致火力发电厂有大量闲置场地，燃煤电厂耦合药渣处置，不但能够节省社会土地资源，而且还能充分利用电厂低热值蒸汽，做到资源充分利用。健全的管理制度及先进的环保理念经过煤电几十年的发展，已经形成了完整的管理体系和先进的环保理念，为燃煤电厂耦合药渣处置提供了良好的条件。（）安全、健康、环境管理制度健全，安全生产技术部保障体系完整，企业安全生产技术管理完善。（）技术监督制度建设完整，技术监督工作常态化、动态化、机制化，针对设备、系统上的缺陷及时进行专题分析和专项监督，保证设备安全经济运行。（）机组日常操作、维护工作规范，杜绝了电厂内重
13、大安全和环保事故及非计划停机时间的发生，确保药渣处置设备的安全、经济、可靠、稳定运行。（）重视节能减排，大力提升科技环保水平。环保治理力度大，重视环保设备管理，保持了环保设备的健康稳定运行，在线监测分析系统完善，确保了机组的达标排放。上述优势，为药渣规范化处置创造了有利条件。同时，此类耦合固体废弃物项目可以充分利用燃煤电厂现有空余场地及环保设施，达到社会资源合理利用。燃煤电厂协同处置药渣的意义经过多年发展，“第一代煤电”是解决能源需求问题，在保障电力安全稳定供应和满足民生热力需求等方面发挥重要作用；“第二代煤电”是通过不断技术升级和改造，建成了全球最大最先进的具有清洁、高效、智慧化优势的燃煤发
14、电体系。燃煤电站的高温燃烧、超清洁排放、智能化等核心技术领域达到了国际领先水平，应该发挥其潜能探索为生态文明建设服务，融入国家绿色发展。我国通过“蓝天保卫战”、“工业园区循环化改造”、“无废城市”等举措，取得了大气、主要江河水质质量逐步改善，但也存在一些突出短板，如“工业园区循环化改造”，“无废城市”建设中固废处置问题等，最突出的矛盾是各类城市生活、工业废弃物的减量化、无害化、资源化处置和工业园区循环化节能改造。对于固废的减量化、无害化和资源化处置问题，应充分以利用燃煤电厂现有优势，解决固废处置过程中用地紧张和二次污染等问题，从而实现燃煤电厂由单一“动脉”职能向“静脉”职能的转变。（下转第 页
15、）浅析燃煤电厂协同处置药渣可行性及意义表 改造后高温空气预热器前后烟气温度及锅炉出口烟气温度负荷燃料组成烟气短路比例 高温空气预热器前、后烟气温度 空气短路比例 锅炉出口烟气温度 的、旁通烟道 进出口烟道螺旋翅片管省煤器 旁通风道图 改造后锅炉布置简图经过锅炉尾部竖井烟道的改造，可以保证 以上负荷时 进口烟温在最佳范围内，锅炉出口烟气温度在 许可范围内。结语随着环保要求的提高，原高炉煤气锅炉的排放不能适应超低排放的要求，导致锅炉停产，高炉煤气放散，既污染环境，又浪费能源。对锅炉尾部竖井烟道的改造，特别是旁路烟道和旁路风道的应用，可以控制烟气温度，使之处在、最佳工作温度范围，提高了 和 的脱除率
16、，效果明显。参考文献赵钦新，惠世恩燃油燃气锅炉西安：西安交大出版社，冯俊凯，沈幼庭，杨瑞昌锅炉原理及计算第三版北京：科学出版社，（上接第 页）结语目前国内药厂日产药渣均在 以下，相对于电厂日耗燃煤万吨以上，其掺烧比例较小，而且其成分多为碳氢化合物以及少量金属离子，对锅炉影响较小，同时国家已支持部分药渣作为燃料利用。为解决燃煤电厂产能过剩以及产业结构单一的局面，建议加快燃煤电厂协同处置药渣的研究，彻底实现药渣“无害化、减量化、资源化”的处置。参考文献张威龙，帖靖玺中药渣资源化利用研究进展信阳农林学院学报，（）：陈芬，余高，吴涵茜，等中药渣生物质有机肥对铬汞复合污染土壤的钝化效果浙江大学学报，（）：高昕玥，翁君杰，唐冠韬，等抗生素药渣资源化处置技术研究进展煤炭与化工，（）：孔文平，黄勇，段燕文，等基于微生物转化的中药渣再利用研究进展生物加工过程，（）：丁立新电厂锅炉原理第二版北京：中国电力出版社，高炉煤气锅炉超低排放技术改造