燃煤火電廠固體廢棄物對霧霾的作用及應對措施

摘 要：燃煤對霧霾的貢獻很大，文章介紹燃煤火電廠固體廢棄物的組成，對大氣環(huán)境和居民健康的影響，在此基礎上提出防止霧霾污染的具體對策：合理資源化利用固體廢棄物；把控制PM2.5放在重要位置，優(yōu)先選用清潔能源。處理好燃煤火電廠固體廢棄物可以有效治理大氣污染。

關鍵詞：燃煤火電廠；固體廢棄物；霧霾；細顆粒物

引言

目前，我國能源消費量的90%為煤炭，燃煤火電廠作為我國能源工業(yè)的主體，所消耗的燃煤占全部燃煤的50%以上，燃煤火電廠產生的固體廢棄物主要有粉煤灰、灰渣和脫硫石膏，我國2005年粉煤灰產量為3.02×108噸，至2015年產量為5.40×108噸。從建國以來，每年產生但未利用形成堆積的粉煤灰總量已達到3.0×109噸[1]。脫硫石膏年產量在5×107t以上，目前填埋和堆放方式是火電廠固體廢棄物處理的主要方式，綜合利用占比僅為30%左右[2]，露天存放或堆積的火電廠固體廢棄物中的有害化學成分會造成土壤、地表水、地下水污染，更是霧霾污染形成的主要原因，對大氣產生嚴重影響，破壞周圍環(huán)境。燃煤過程排放的煙塵等細顆粒物是可吸入顆粒物，其上附著的As、Cr等微量元素，具有嚴重的致癌和致突變作用，對周圍居民的健康危害極大。

1 燃煤火電廠固體廢棄物的組分

燃煤發(fā)電過程會產生固體廢棄物主要包括粉煤灰、爐底灰等。燃煤煙氣脫硫處理過程會形成工業(yè)廢渣，這種脫硫副產物即為脫硫石膏，是燃煤火電廠另一種主要固體廢棄物。

（1）粉煤灰

粉煤灰的化學成分與煤粉粒度和燃燒程度有關，以SiO2和A12O3為主，占到總成分的80%以上，其中A12O3質量分數(shù)達到15%-50%，此外還含有Fe2O3、CaO、MgO，TiO2，K2O，Na2O，P2O5，MnO2和未燃碳等成分。根據(jù)粉煤灰中CaO質量分數(shù)可將其分為低鈣灰和高鈣灰，低鈣灰體積質量一般為1800-2800kg/m3，高鈣灰體積質量可達2500-2800kg/m3[2]。

（2）塵粒

燃煤電廠排放的塵粒包括降塵和飄塵。塵粒不僅污染環(huán)境，還會與SO2、氮氧化物等結合，形成二次污染物，其中PM2.5等細顆粒物占20%-40%，對人體危害更嚴重。

（3）脫硫石膏

脫硫石膏是石灰石、石膏濕法煙氣脫硫的副產物，主要成分為CaSO4·2H2O，含量在90%以上，游離水含量在10%-15%左右。脫硫石膏顆粒呈短柱狀，徑長比在1.5-2.5，其中還含飛灰、有機碳、CaCO3、CaSO3及由Na、k、Mg的硫酸鹽或氯化物組成的可溶性鹽等雜質[2，3]。

2 燃煤火電廠固體廢棄物的危害

火電廠固體廢棄物中對大氣環(huán)境能產生影響的多為可吸入的細微顆粒態(tài)的廢渣，如粉煤灰和煙塵細顆粒物等。城市中的高大建筑會使得水平方向的空氣流動減弱，因而導致空氣對大氣污染物的橫向稀釋能力下降[4]，造成大氣細顆粒滯留在底層，難以排放，大氣質量惡化。另一方面，細顆粒物會與SO2、氮氧化物等有害氣體結合，經過一系列的光化學反應，形成二次污染物，細顆粒物對光的散射作用比較強，在不利的氣象條件下很容易造成霧霾和光化學煙霧，使空氣質量下降。煤燃燒時排放的SO2是形成酸雨的前體物，在煙塵顆粒物中，半徑在0.05～1μm之間的細顆粒是形成酸雨必需的凝結核，對酸雨的貢獻率達70%[5]。

火電廠產生的粉塵中粒徑小于5μm的可吸入性粉塵占73%以上[6]，粉塵的分散度越高，在空氣中的穩(wěn)定性越高，會加大對人體的危害，長期吸入這些粉塵會導致塵肺病，屬國家法定職業(yè)病。此外可吸入顆粒物容易吸附空氣中的重金屬、有機污染物、細菌和病毒等，成分越復雜，顆粒物半徑越小，毒性越大，進入人體后，嚴重時會引起重金屬中毒或者病原性感染。因此一定注意粉塵防治，保障職工工作環(huán)境。

3 減少霧霾氣候產生的措施

我國與發(fā)達國家在能源利用上的存在巨大差距，發(fā)達國家已經廣泛利用化石能源能較高品位的資源，禁止生物質能的傳統(tǒng)利用，我國扔在大量燃用生物質能和煤炭[7]。因此我們要嚴格控制煤炭燃燒過程排放的固體廢棄物，防止PM2.5的形成，消除霧霾。

3.1 綜合利用固體廢棄物

根據(jù)粉煤灰的成分，常將其用作建筑材料的原料，同時也可以用粉煤灰替代黏土生產水泥。粉煤灰硅酸鹽水泥具有耐硫酸鹽侵蝕，水化熱低等優(yōu)點，適用于一般民用和工業(yè)建筑工程，大體積水上混凝土工程。含碳量低的高質量粉煤灰，還可以用于混凝土摻和料，每立方米混凝土可摻用50-100kg粉煤灰，節(jié)約50-100kg水泥[8]。以粉煤灰作為原料，加入適量生石灰、鋁粉和水泥，加水攪拌，注入模具成型可生產多孔輕質建材，具有質量輕，絕熱性和防火性能，是一種優(yōu)良的墻體材料。

我國脫硫石膏的綜合利用技術相比于發(fā)達國家較落后，對其市場價值的認識普遍不足。脫硫石膏和天然石膏主成分相似，是一種很好的凝膠材料，合理利用脫硫石膏，可以減少對天然石膏的開采，也減少了開采、運輸過程對生態(tài)環(huán)境的破壞和污染；另一方面，有效地綜合利用脫硫副產物可以減少灰渣場的占地面積和減輕對環(huán)境的污染破壞，同時為電廠創(chuàng)造一定的經濟效益[2]。

3.2 降低劣質煤炭的消費比例

使用天然氣產生的碳排放量比煤炭少40%，比燃料油少30%，相對來說是清潔能源[9]，為了加快我國能源結構優(yōu)化，應該推進能源多元化，嚴控煤炭消費總量，尤其是劣質燃煤。另一方面，應該提高燃煤利用技術，高效和清潔地使用煤炭。我國電力行業(yè)占煤炭消費總量的50%左右，強化在電力行業(yè)煤炭的使用效率和清潔使用非常有必要，推廣潔凈燃煤，合理控制煤炭消費總量，可以有效促進全國環(huán)境統(tǒng)籌優(yōu)化[7]。

4 結束語

隨著我國電力需求的快速增加，燃煤火電廠產生的固體廢棄物也不斷增加，造成了嚴重的大氣污染，我們必須將火電廠產生的各種固體廢棄物合理的資源化利用，加大防控措施，才能有效的減少霧霾的產生，營造良好的生存環(huán)境，積極推動環(huán)保事業(yè)發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：吉冰靜（1992-），女，研究生，重慶交通大學河海學院主要從事固體廢物處理處置及資源化利用。