2025第七届中国有色金属资源循环与清洁冶金技术创新大会：无机固废能源化处理新技术

无机固废能源化处理新技术—聚化燃料汇报人：

白雪丽副教授太原工业学院北方有色网

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北方有色网北方有色网01

技术背景02聚化燃料技术介绍聚化燃料成果鉴定04

聚化燃料应用场景目录北方有色网

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北方有色网03北方有色网

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北方有色网北方有色网01

聚化燃料背景介绍北方有色网

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北方有色网北方有色网保护环境紧急在召唤液废气废北方有色网

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北方有色网环境污染已达触目惊心北方有色网

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北方有色网固废北方有色网

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北方有色网00固废、

液废、

气废(三废）

正严重的侵蚀着我们的绿色家园北方有色网

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北方有色网北方有色网存在问题：

尾矿综合利用率仅30%左右

，利用率偏低。

尤其是每年新增赤泥过1亿吨

，

其综合

利用率不足10%

，大量的赤泥依旧采用筑坝堆存的方式进行处置。北方有色网

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北方有色网2015年至2020年我国尾矿综合利用量北方有色网

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北方有色网2015年至2020年我国尾矿堆积量北方有色网

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北方有色网00固废产生量巨大

，利用率却偏低2014年至2021年我国煤矸石产生量北方有色网

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北方有色2014年至2021年我国铜尾矿产生量北方有色网

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北方有色网2011年至2021年我国赤泥产生量北方有色网《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》5到2030年

，

节能环保产业规模达到15万亿元左右；北方有色网

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北方有色网2非化石能源消费比重提高到25%左右北方有色网

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北方有色网政策鞭策北方有色网

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北方有色网3有色网

北方有色网营运交通工具周转量碳排放比2020年下降9.5%左右

大量固体废弃物年利用量达到45亿吨左右发展绿色低碳产业

，

引导企业绿色低碳转型为创建

“无害城市”做到真正的零排放。00政策背景北方有色网46100政策背景国务院办公厅关于加快构建废弃物循环利用体系的意见（国办发〔2024〕

7号）1.到2025年

，

初步建成覆盖各领域、

各环节的废弃物循环利用体系

，

主要废弃物循环利用取得积极进展。2.尾矿、

粉煤灰、

煤矸石、

冶炼渣、

工业副产石膏、

建筑垃圾、

秸秆等大量

固体废弃物年利用量达到40亿吨

，新增大量固体废弃物综合利用率达到60%。3.废钢铁、

废铜、

废铝、

废铅、

废锌、

废纸、

废塑料、

废橡胶、

废玻璃等主

要再生资源年利用量达到4.5亿吨。北方有色网

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北方有色网北方有色网00政策背景国家发改委、

国家能源局印发《煤电低碳化改造建设行动方案（2024—2027年）

》的通知（发改环资〔2024〕

894号）

文件

，

其中指出

，

到2025年，首批煤电低碳化改造建设项目全部开工

，

转化应用一批煤电低碳发电技术；

相

关项目碳排放较2023年同类煤电机组平均碳排放水平降低20%左右、

显著低

于现役先进煤电机组碳排放水平

，

为煤电清洁低碳转型探索有益经验。北方有色网

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北方有色网00巨量的煤炭能源消耗召唤我们应节约2010年至2020年我国原煤产量情况（单位：

亿吨）北方有色网

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北方有色2016年至2023年我国煤电发电量北方有色网

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北方有色网北方有色网聚化燃料所用原材料为我们常见的铝尾矿赤泥、碱尾矿盐泥、镁尾矿镁渣、

乙炔尾矿电石泥、铁尾矿、脱硫石膏等工业尾矿。其定义：众多种类的非煤无机固废

，按照一定比例混合

，在700℃以上高温阶段所产生的聚合化合反应

，其机理是打破分子键能的多层级、链式、交叉固相反应

，伴随这一反应过程释放出巨大的热量。称之为“聚化燃料”。聚化燃料技术彻底突破了零碳氢燃料的瓶颈

，为无机固废能源化利用、

降低发电煤耗、减少碳排放、

降低硫和灰渣的排放提供了强有力的技术支持。北方有色网

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聚化燃料应运而生北方有色网

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北方有色网北方有色网非煤无机固废+激发剂

=聚化燃料

，属非煤零碳氢燃料发热量为5000-15000大卡/千克不能单独使用

，

可在电厂原煤中添加5-10%使用。

可降低发电煤耗和减少碳排放5-30%。降低SO2排放14%以上

，

降低灰渣排量4%以上。无机固废（含煤泥、煤矸石等低热值燃料）

+激发剂+有机固废

=聚化环保燃料

，属非煤低碳氢燃料发热量为3000-4500大卡/千克

，

可在电厂原煤中按任意比例掺烧或完全替代煤炭使用。

可降低发电煤耗和减少碳

排放30-80%

。

降低SO2

排放30%以上

，

降低灰渣排量

20%以上。各种形状的聚化环保燃料北方有色网

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聚化燃料分类北方有色网

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北方有色熊熊燃烧中的聚化燃料北方有色网

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北方有色网北方有色网一二北方有色网

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北方有色网00聚化燃料2023年进入山东省政府的节能减排新技术推广目录北方有色网

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北方有进入节能减排新技术推广目录有色网

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北方有色网北方有色网02

聚化燃料技术介绍北方有色网

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北方有色网北方有色网工业化应用申报了发明专利聚化燃料，

它由赤泥、铁尾矿、脱硫石膏等含有18种以上无机矿物加激发剂按一定比例混合组成。在700℃以上高温下进行固相放热反应。聚化燃料中含有大量的CaO、

SiO2、Al2O3、

Fe2O3、CaSO4、

MgO等无机矿物质

，通过质点间的相互扩散而进行多层级、链式、交叉、打破分子键能的固相反应

，释放出巨大的热量。北方有色网

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北方有色网02聚化燃料反应机理--微观：

固相放热反应北方有色网

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北方有色网聚化燃料的各种原料有色网

北方有色网北方有色网聚化燃料的熊熊燃烧新原子的加入导致晶体结构发生变生释放能量新

矿

物

形

成

旧

矿

物

消

失北方有色网

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北方有色网02

聚化燃料放热的微观机理北方有色网

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北方有色网北方有色网沉积岩（石英方解石水铝石粘土矿物等）岩浆岩（辉石长石角闪石

橄榄石等）大量放热变质岩（红柱石蓝晶石矽线石等）北方有色网

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北方有色网02聚化燃料的本质—宏观：

亿万年实现的地球物质大循环

，

人为激发瞬间实现北方有色网

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北方有色网地球物质循环过程示意图有色网

北方有色网北方有色网接收热量500万吨火电厂为例•

减少50-100万吨动力煤

（5000大卡/kg计）•

减少碳排放150-300万吨，激发剂

聚化燃料5000-15000大卡

/kg激发剂聚化绿色燃料3000-4500大卡/kg•

代煤燃料（掺烧5-10%）•

减碳排放指标节约5000-10000万节约1.2亿-2.4亿•

无动力煤指标•

购买碳排放指标•

政府补贴到期•

发电成本倒挂•

政府补贴到期•

购买碳排放指标燃煤火电厂适用广泛•

煤粉锅炉•

循环流化床锅炉小火电厂老火电厂生活垃圾电厂生物质发电厂工业废弃•

铝尾矿赤泥、•

碱尾矿盐泥、•

镁尾矿镁渣、•

乙炔尾矿电石泥、

•

铁尾矿、•

脱硫石膏等工业尾矿城市有机固废含煤泥、煤矸石等低热值燃料

•

生活垃圾、厨余垃圾；•

污水处理厂生污泥、

•

秸秆、绿化树枝、•

旧家具、装修废料、•

油田污泥等有机物金属冶炼煤炭工业生产采矿废矿渣无机固废环境大污染源•

污染环境占用土地

灾害隐患节能降碳支持国家双碳战略变废为宝北方有色网

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北方有色网聚化燃料：变废为宝节能降碳造福社会北方有色网

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北方有色网北方有色网注释：

聚化燃料的市场规模1、

节省燃煤：

我国每年火电的动力煤煤高于20亿吨

，火电发电量已达约5万亿千瓦时/年

，按添加5%-10%的聚化燃料添加计，年需1-2亿吨聚化燃料

，

市场潜在利润300-600亿元。2、

节约碳排放指标：

按燃烧1吨煤产生3吨二氧化碳计算

，

节省3-6亿吨碳排放

，仅以目前80元/吨二氧化碳碳排放指标定

，

年节省240-480亿碳排放费用。3、

建设1亿吨聚化燃料：

投资17.8亿/500万吨x20

=360亿节约煤炭价值600亿

，

固废环境污染处理费300亿以上4、

降低3亿吨二氧化碳

=1142万亩国储林（1万元/亩投资

，

1142亿）聚化燃料对于中国3060双碳战略的重大意义聚化燃料1亿吨=减少1亿吨固废=

节省燃煤

1亿吨=减二氧化碳排放3亿吨=建设1150万亩国储林•

建设费用1150亿（1万元/亩）•

维护费用115亿•

5年成林•年维护费23亿（200元/亩/年）北方有色网

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北方有色网•

节省240亿碳排放费按80元/吨计价）北方有色网

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北方有色网•300亿以上固废处理费北方有色网

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北方有色网•

节约600亿以上北方有色网

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北方有色网•

投资360亿•

年利润300亿•50个生产基地北方有色网

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北方有色网聚化燃料成果鉴定北方有色网

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北方有色网鉴定关键点

：在粗放混匀的条件下

，掺烧5%聚化燃料

，煤耗由304.92g/kWh降为288.97g/kWh

，

降煤耗15.95g；排烟中SO2含量降低14.3%

，起到固硫作用；

飞灰降低4.08%；

对锅炉运行安全没有影响。山东省热电设计院2023年6月在东营市滨海热力有限公司组织的聚化燃料试烧鉴定北方有色网

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北方有色网山东省热电设计

院2

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2

3年

6

月在东营市滨海热力有限公司组织的聚化燃料试烧及验收现场北方有色网

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北方有色网北方有色网02与国内外同类先进技术比较1、

变无机固废为燃料：

属零碳能源变废为宝

，

聚化燃料技术符合低碳经济和循环经济的发展要求。

反应后的灰渣无毒无害

，

成为真正绿色环保新型建材的原材料。2、

节能减排：

聚化燃料热值高

，

发热量0.5-1.5万大卡/千克

，

1吨聚化燃料相当于1-3吨煤碳

，

减少CO2排放100%

，

减少SO2、

NOx的排放30%以上，是一项创新性的节能、

减排技术。

符合发展绿色经济的要求。3、效益高：

聚化燃料价格低

，

比同等热值燃料价格低50-200元

，

可大幅度降低企业成本

，

经济效益和社会效益显著。北方有色网

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北方有色网北方有色网《火力发电及热电联产节能减排新技术》介绍了火力发电机组节能减排方面的技术

，内容包括节能和减排两大部分

，

同时也介绍了火电厂机组节能管理体系创新和新燃

料推广

，

燃气轮机等节能减排的新技术、

新设备和新成果也做了描述。聚化燃料技术已编入此教科书第九章第一节北方有色网

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北方有色网北方有色网04

聚化燃料应用场景北方有色网

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北方有色网聚化燃料年产30万吨生产线（工艺简单）北方有色网

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北方有色网2021年在府谷建成年产30万吨聚化环保燃料生产线通过验收北方有色网

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北方有色网聚化燃料在华能集团济宁运河电厂掺烧试验西安热工研究院测试报告北方有色网

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北方有色网北方有色网用户使用报告华能集团济宁运河电厂应用装置北方有色网

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北方有色网聚源集团东郊电厂应用装置北方有色网

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北方有色网东郊电厂自动化配比装置有色网

北方有色网运河电厂自动化配比装置北方有色网电厂应用装置2014年8月15日

，在亿利化学有限公司两台1、

3#220T/H上使用亿力尾矿电石渣聚化燃料5%与煤掺烧

，与空白试验相比

，锅炉热效率提高5.81%；亿利尾