石河子火電廠固體廢棄物綜合利用展望

（新疆天富能源股份有限公司，石河子市，832000） 黃 超

石河子市固體廢棄物的產(chǎn)生與處理源于1987年投產(chǎn)的石河子熱電廠產(chǎn)生的粉煤灰，當(dāng)時(shí)，其年用煤量不足30萬噸，產(chǎn)灰量也就4、5萬噸，城市周邊水泥廠、建筑工地很快將其消納，即便冬季建筑業(yè)停產(chǎn)，周邊農(nóng)田也歡迎傾倒粉煤灰，用于改善土壤板結(jié)、疏松土壤等，基本都得以綜合利用，直至2002年前，雖有石河子市東熱電廠投產(chǎn)，產(chǎn)生的粉煤灰數(shù)量有限，上述方式仍可輕易消納，粉煤灰是以一種資源而非廢棄物的形式存在，甚至是搶手貨，2003年至2010年，天富熱電廠2×50MW機(jī)組擴(kuò)建，新建天業(yè)自備電廠、天富南熱電廠等，發(fā)電裝機(jī)容量上升到120萬千瓦，燃煤量也超過400萬噸，這期間，石河子市由于“墻改”政策的推行，大量加氣混凝土塊生產(chǎn)企業(yè)建立，及天業(yè)水泥廠、天業(yè)蒸壓磚廠等的建成，粉煤灰的消納又達(dá)到一個(gè)新的平衡，雖有填埋現(xiàn)象，但數(shù)量小，多屬于應(yīng)急事項(xiàng)，還沒有對(duì)環(huán)境造成威脅。2011年后，天鋁自備電廠、合盛硅業(yè)自備電廠的開建及天富、天業(yè)電廠的擴(kuò)建項(xiàng)目多是330MW大容量機(jī)組，在石河子城市周邊已經(jīng)形成了600多萬千瓦的火電裝機(jī)容量群，再加上2008年后，隨著國(guó)家環(huán)保政策的趨嚴(yán)，燃煤電廠煙氣脫硫設(shè)施的建設(shè)又產(chǎn)生了干法脫硫灰及濕法脫硫石膏等副產(chǎn)物，更加劇了工業(yè)固體廢棄物的處理難度及處理成本，如不能妥善解決，將威脅到電廠的安全連續(xù)運(yùn)行和石河子經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。本文從對(duì)國(guó)內(nèi)外燃煤電廠固體廢棄物處理成功經(jīng)驗(yàn)的分析出發(fā)，結(jié)合專業(yè)環(huán)保公司的先進(jìn)技術(shù)，提出解決石河子地區(qū)電廠固體廢棄物的思路，希望有關(guān)單位和人員能汲取有益之處，開拓出電廠固廢新的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)提高電廠固體廢棄物綜合利用率，減輕固體廢棄物填埋場(chǎng)地的壓力，改善石河子周邊環(huán)境，保障石河子區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)健康發(fā)展有所裨益。

圖1 石河子歷年裝機(jī)容量對(duì)比圖

1 粉煤灰固廢應(yīng)用途徑

粉煤灰是燃煤電廠將煤粉用預(yù)熱空氣噴入爐膛懸浮燃燒后，所產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)捕塵裝置（電除塵器）捕集而得到的一種具有潛火山灰活性的類礦物物質(zhì)，主要成份為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，平均粒徑在13μm左右，具有較好的流動(dòng)性，特性與水泥相似。在國(guó)內(nèi)，電廠粉煤灰綜合利用的途徑見表1、2。

據(jù)國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的[中國(guó)資源綜合利用年度報(bào)告（2012）]資料顯示，我國(guó)粉煤灰綜合利用率由1994年的35%提高到2011年的68%[1]。但也存在一些不利因素，火電廠的建設(shè)持續(xù)增長(zhǎng)，粉煤灰、脫硫灰、脫硫石膏等固廢的產(chǎn)出總量仍在增加，而中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，特別是房地產(chǎn)建設(shè)已過了高峰期，對(duì)水泥、建材的需求總量將會(huì)呈下降趨勢(shì)，2013年全國(guó)水泥產(chǎn)量突破24億噸，過20年后，水泥的需求僅有10億噸[2]。新疆的建筑市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)雖然不會(huì)象全國(guó)那樣，但新疆火電裝機(jī)容量近年來呈現(xiàn)“爆炸式”增長(zhǎng)，需要處理的電廠粉煤灰固廢成倍增加，能產(chǎn)生效益的綜合利用部分比例會(huì)減少，用于無害化處理的成本會(huì)上升，要求我們必須積極尋找其他利用途徑。下面結(jié)合國(guó)內(nèi)外利用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各種利用方式進(jìn)行分析。

表1 十年前粉煤灰的主要應(yīng)用領(lǐng)域

表2 2011年我國(guó)粉煤灰應(yīng)用領(lǐng)域分布

1.1 建材和建筑產(chǎn)品

粉煤灰的利用歷史表明，其主要利用領(lǐng)域是用作水泥生料配料；用作水泥混合材；用作混凝土摻合料；用作粉煤灰加氣混凝土；用作粉煤灰砂漿粉。上述利用途徑由于距離電廠近，運(yùn)輸成本低，每噸還可有數(shù)十元的收益，電廠粉煤灰一度成為搶手貨，供不應(yīng)求。但電廠大規(guī)模投產(chǎn)后，石河子粉煤灰已呈供過于求的局面。上述方面由于所替代的材料具有較高的附加值，墻改政策推行后市場(chǎng)前景廣闊，很快被各類企業(yè)所占據(jù)，石河子及周邊地區(qū)經(jīng)十幾年的擴(kuò)展已達(dá)到飽和，發(fā)展利用空間不大。

1.2 在道路工程中的應(yīng)用

粉煤灰筑路包括作路面基層材料、代替粘土筑高速公路路堤、水泥混凝土路面，做壩基等，是投資少、見效快的一種直接大用量利用粉煤灰的途徑，在內(nèi)地二十年前已廣泛推行，還消化了多年積存的粉煤灰。但在新疆，由于遍地戈壁，筑路就地挖坑取石或從河道取砂成本很低，僅十幾元一方，而利用粉煤灰或脫硫灰存在攪拌、混合等工序，成本翻幾倍，在新疆暫時(shí)沒有市場(chǎng)。

1.3 在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

一方面，粉煤灰疏松多孔，比表面積大，500～800m2/kg，保水性和透氣性好，可以顯著改善土壤物理性質(zhì)，同時(shí)促進(jìn)土壤中微生物活性，有利于養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，使水、肥、氣、熱趨于協(xié)調(diào)，從而可用于改良土壤。粉煤灰是一個(gè)巨大比表面積的孔體，能對(duì)水肥氣熱進(jìn)行保存和傳導(dǎo)，向土壤中加入適量粉煤灰時(shí)，土壤視密度比重和飽和水率顯著增加，通氣性提高，且粉煤灰中含有植物生長(zhǎng)的多種礦物質(zhì)，如Mg、N、Fe、Ca等元素，施加到土壤中能提高土壤的營(yíng)養(yǎng)含量，改善土壤物化性質(zhì)（如PH值）、提高土壤肥力、孔隙率等。這些方面在二十年前周邊農(nóng)戶主動(dòng)要求兩個(gè)熱電廠冬季粉煤灰打入田地改善板結(jié)狀況可以證明，但更多的科學(xué)論證尚需要專業(yè)機(jī)構(gòu)給予支持。干法脫硫灰、濕法脫硫石膏等由于富含植物需要的鈣等元素，并具有一定的酸堿性可針對(duì)性的改良土壤的PH值，對(duì)改良鹽堿地會(huì)有一定的功效，內(nèi)地幾個(gè)企業(yè)已在專門做這方面的研究。

1.4 在礦井充填和回填上的應(yīng)用

利用粉煤灰回填低洼地、礦井采空區(qū)、煤礦塌陷區(qū)、工程回填、回填荒山溝和回填磚廠取土坑等，可大量使用劣質(zhì)粉煤灰、脫硫灰等，因其自身質(zhì)量輕，產(chǎn)生的壓力比一般填筑材料低，用其填筑可減少沉降，流動(dòng)性好，填充時(shí)密實(shí)度高，減少沉降。內(nèi)蒙伊敏電廠是坑口電廠，在建廠初期就設(shè)計(jì)了粉煤灰直接回填礦井的設(shè)施，應(yīng)用效果良好。但由于石河子周邊礦區(qū)廢棄巷道、采空區(qū)等遠(yuǎn)離電廠，運(yùn)輸及井下輸送成本較高，尚未大規(guī)模實(shí)施。

2 針對(duì)石河子地區(qū)火電廠生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)，提出以下建議

2.1 改善電廠電除塵運(yùn)行效率，提高有效粉煤灰產(chǎn)出率

石河子地區(qū)330MW機(jī)組除塵方式多是一電場(chǎng)加布袋除塵器，用于半干法脫硫，一電場(chǎng)除塵效率只有70～80%，進(jìn)入布袋除塵器的粉煤灰由于被脫硫灰污染，不易被水泥、建材等高附加值行業(yè)利用，增加了后處理的困難。建議一是采用更換高頻電源、改善電除塵陰陽極工作條件的方式，提高電除塵效率，增加粉煤灰有效產(chǎn)出，降低脫硫灰的處理負(fù)擔(dān)。二是提高中速磨煤粉細(xì)度，使粉煤灰中一級(jí)灰的產(chǎn)出率提高，提高灰綜合處理的經(jīng)濟(jì)效益。拌制混凝土和砂漿用粉煤灰技術(shù)要求見表3。

提高煤粉細(xì)度一是可顯著提高灰細(xì)度，便于直接利用，二是其燃盡度更高，燒失量易于達(dá)標(biāo)。

2.2 開拓筑路、筑壩應(yīng)用領(lǐng)域

表3 混凝土和砂漿用粉煤灰技術(shù)要求表

政府倡導(dǎo)在修路、筑壩時(shí)優(yōu)先使用粉煤灰、干法脫硫灰、脫硫石膏等固廢。上述工程在使用戈壁石時(shí)是有成本低的優(yōu)點(diǎn)，但由于其就地挖坑及亂采河砂，造成一定的生態(tài)環(huán)境破壞及河道防洪設(shè)施的損害，如改用電廠固廢，雖然工程成本有所上升，但沖減固廢填埋本身的成本，及由于破壞土壤環(huán)境造成的損失，對(duì)于地區(qū)的可持續(xù)健康發(fā)展是有益的，建議由政府牽頭，出臺(tái)電廠固廢綜合利用辦法，對(duì)于綜合利用后增加的成本由建設(shè)單位、固廢產(chǎn)出單位和政府合理分?jǐn)?，是理想的選擇。

2.3 應(yīng)用于農(nóng)業(yè)土壤改良

新疆鹽堿地比例多，每年用于壓鹽堿耗用大量的水，此外，土地長(zhǎng)年使用化肥、塑料薄膜，土壤板結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，而粉煤灰、脫硫灰、脫硫石膏等性質(zhì)正好對(duì)上述缺點(diǎn)可以改良?，F(xiàn)內(nèi)地一些環(huán)保企業(yè)如福建龍凈環(huán)保工程公司、浙江天藍(lán)環(huán)保工程公司等也在研究上述固廢用于改良土壤的方法，石河子地區(qū)有百萬畝以上的農(nóng)田，如能得到農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)單位的配合，一旦試驗(yàn)成功，又將為電廠固廢開辟一個(gè)廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，并能變廢為寶。

3 結(jié)束語

石河子地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展依靠電力產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)力支撐，但電廠固廢的綜合處理成效的好壞又關(guān)系著電力產(chǎn)業(yè)能否可持續(xù)健康發(fā)展，在電廠固廢筑路、農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面目前基本是空白，希望動(dòng)員全社會(huì)的力量，挖掘固廢綜合利用的空間，為石河子地區(qū)各產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)、可持續(xù)、健康發(fā)展尋找正確的途徑。

[1]摘自[中加資源綜合利用年度報(bào)告（20120）]（國(guó)家發(fā)改委）

[2]摘自[中國(guó)粉煤灰利用現(xiàn)狀及2050年展望]（建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所.崔源聲）