火電廠廢棄物資源化利用 的技術研究

摘要：火電廠一直是全球能源供應的主力軍，但其運營過程中產生的大量廢棄物對環(huán)境造成了不小的壓力。面對這一挑戰(zhàn)，如何在循環(huán)經濟理念的指導下，對這些廢棄物進行高效、環(huán)保的資源化利用，成為了研究的核心話題。循環(huán)經濟強調最大化資源的利用，減少廢物排放，以實現(xiàn)經濟和環(huán)境的雙重效益。在這樣的背景下，對火電廠廢棄物資源化利用技術的研究顯得尤為重要和迫切。探討了循環(huán)經濟理念下火電廠廢棄物的資源化利用技術，涵蓋了廢棄物的種類、特點及其相應的資源化利用技術，同時也對未來發(fā)展趨勢進行了預測。

關鍵詞：循環(huán)經濟理念 火電廠 廢棄物 資源化利用技術

中圖分類號：TM621

Technica lResearch on theRecyclingTechnology of WasteResource Utilization ofinThermal Power PlantsWaste

WANG Rujia

GuonengCHNEnergy Nanning Power Generation Co.， Ltd.， Nanning ， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 530000 China

Abstract：ATthermal power plants haves always been thea main force ofin global energy supply， but the large amount of waste generated during theirits operation has causeds considerable pressure on the environment. Faced with this challenge， how to utilizerecycle these wastes efficiently and environmentally under the guidance of the concept of circular economy has become a core topic of research. Circular economy emphasizes maximizing resource utilization and reducing waste emissions to achieve dual economic and environmental benefits. In this context， it is particularly important and urgentresearch on to study waste the resource utilizationcycling technologyofwaste in thermal power plants is particularly important and urgent. This article discusses the recyclingresource utilization technology of waste in thermal power plants waste under the concept of circular economy， covering the types，and characteristicsof waste and itscorresponding recyclingresource utilization technologies of waste， and also predicts its future development trends.

KeyWords： Circular economy concept;Tthermal power plant; Waste; rRecyclingesource utilization technology

在全球氣候變化和環(huán)境污染問題日益加劇的背景下，火電廠作為全球最主要的能源生產與供應部門，其所產生的廢棄物在數(shù)量以及對環(huán)境產生的影響都是巨大的。在循環(huán)經濟理念提出的背景下，企業(yè)和社會應當追求資源的最大化利用，將廢棄物視為再生資源，實現(xiàn)其再次利用或循環(huán)使用，從而減少對新資源的依賴和對環(huán)境的破壞。

1 火電廠廢棄物的種類與特點

1.1 灰渣

火電廠在燃燒煤炭產生電能的過程中會產生大量的廢棄物，其中最為常見的就是灰渣?；以饕擅禾咳紵笪赐耆趸臍埩粑锝M成，這些殘留物中含有各種礦物質，如氧化鋁、氧化硅、氧化鐵等。從外觀上看，灰渣通常呈現(xiàn)為灰白或淡黃色的粉末狀物質，具有一定的重量和體積。它的物理特性、化學成分和礦物學特點受到原煤種類、燃燒技術和燃燒條件等因素的影響。這種廢棄物在環(huán)境中如果不加處理，可能對土壤、水源造成污染，同時也可能對人類健康產生不良影響。但是，由于灰渣中含有豐富的有用礦物質，因此在循環(huán)經濟理念的指導下，人們已經開始研究如何將其轉化為寶貴的資源[1]。

1.2 硫氧化物

火電廠在燃燒煤炭生成電能時，除了產生灰渣外，還會釋放出含有二氧化硫的氣體。這是因為煤炭在形成過程中吸收了大量的有機硫和無機硫。當煤炭燃燒時，這些硫化合物會與氧氣反應生成硫氧化物，主要是二氧化硫（ SO2）和部分三氧化硫（SO3）。這些硫氧化物隨著煙氣排放到大氣中，對環(huán)境和人類健康都會造成很大的威脅，其中最為人們所熟知的可能是“酸雨”現(xiàn)象，它會對建筑、土壤、水體以及生態(tài)系統(tǒng)產生破壞。為了降低這些有害排放，現(xiàn)代火電廠通常都配備有脫硫設備，可以將大部分的硫氧化物從煙氣中去除。這個過程會產生大量的硫酸鹽，如石膏，這也是一種廢棄物。從另一角度看，這些硫酸鹽也可以被視為一種資源。例如：石膏經過一定的處理后可以用作建筑材料。

1.3 溫室氣體

火電廠在燃燒煤炭或其他化石燃料生成電能時，二氧化碳（CO2）是主要的溫室氣體排放物。這是因為煤炭和其他化石燃料主要由碳構成，當它們與氧氣結合燃燒時，就會生成二氧化碳。這種氣體對地球溫室效應的加劇貢獻最大，因為它可以在大氣中停留多年，捕獲地球表面反射的紅外輻射，從而導致全球氣溫上升?；痣姀S是全球二氧化碳排放的主要來源之一，因此它們在全球氣候變化問題中起到了關鍵作用。為了減少這種排放，許多國家和機構都在尋找更加清潔的能源替代品，同時也在研發(fā)各種技術來捕獲和儲存火電廠產生的二氧化碳。這些技術被統(tǒng)稱為“碳捕獲與存儲”（Carbon Capture and Storage，CCS） ，它們的目的是將煙氣中的二氧化碳分離出來，并將其輸送到地下或其他適當?shù)牡胤竭M行長期存儲，從而減少溫室氣體的排放。

1.4 其他廢棄物

火電廠在燃燒煤炭或其他化石燃料時，除了前述的灰渣、二氧化硫和二氧化碳外，還會產生一系列其他的廢棄物。其中飛灰是非常微小的顆粒物，常常隨煙氣排放，對大氣質量和人體健康可能造成威脅。此外，煤炭中的金屬元素在燃燒時會產生重金屬，如汞、鉛、鎘等，這些重金屬在環(huán)境中累積可能對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康產生負面影響[2]。為了減少這些有害物質的排放，許多火電廠已經安裝了先進的凈化設備和技術，例如電除塵器、濕式電除塵器等，以降低顆粒物和重金屬的排放。

2 實現(xiàn)火電廠廢棄物資源化利用的相關技術

2.1 脫煤灰資源化利用技術

脫煤灰資源化利用技術的核心在于利用脫硫灰中的活性成分，對廢水中的有害物質進行吸附、沉淀或轉化，從而達到凈化廢水并提取有價值資源的目的。在該技術中，脫硫灰作為一種富含鈣、硅等活性成分的工業(yè)廢棄物，通過與廢水接觸反應，能夠有效去除廢水中的重金屬離子、硫化物和其他污染物。同時，這一過程中還可以實現(xiàn)脫硫灰中有價值元素的回收，如鈣、硅等，這些元素可以進一步被加工成建筑材料或其他工業(yè)原料，從而實現(xiàn)廢物的減量化、資源化和無害化處理。此外，該技術還能在一定程度上改善廢水的處理效果，降低廢水處理的難度和成本，為燃煤電廠的環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展提供了新的解決方案。通過這種資源化利用方式，不僅可以減少廢物排放對環(huán)境的影響，還能為企業(yè)帶來經濟效益和社會效益的雙重提升[3]。

2.2 廢水資源化處理技術

廢水資源化處理技術是一種綜合性的環(huán)保技術，該技術通過運用物理、化學和生物等多種方法，對廢水中的有害物質進行去除、轉化或回收，從而使其達到排放標準或實現(xiàn)再利用。在處理過程中，該技術首先通過預處理環(huán)節(jié)去除廢水中的大顆粒雜質和懸浮物，然后通過化學反應或生物處理進一步降解和轉化有害物質。其中，化學處理可以利用沉淀、氧化還原等方法將廢水中的重金屬離子、有機物等污染物轉化為無害物質或易于分離的物質。生物處理則通過微生物的代謝活動來分解有機物，提高廢水的可生化性。該技術還注重廢水中有價值物質的回收利用，如通過膜分離技術提取廢水中的鹽類、金屬離子等資源，實現(xiàn)廢物的減量化、資源化和無害化處理[4]。

2.3 固體顆粒物回收技術

煙氣脫硫脫硝廢水的資源化利用技術中的固體顆粒物回收技術，是一種專門針對廢水中固體顆粒物的回收與處理技術。該技術主要運用物理或化學的方法，從廢水中分離、回收固體顆粒物，以達到資源再利用和環(huán)境保護的目的。在煙氣脫硫脫硝過程中產生的廢水，往往含有大量固體顆粒物，這些顆粒物可能是由于煙氣中的灰塵、脫硫脫硝過程中產生的沉淀物等。通過固體顆粒物回收技術，可以有效地將這些顆粒物從廢水中分離出來。該技術通常包括沉淀、過濾、離心等步驟。首先，通過沉淀池或沉淀設備使廢水中的固體顆粒物自然沉降，實現(xiàn)固液分離。 其次，利用過濾裝置進一步去除廢水中的微小顆粒物。最后，通過離心機等設備，將顆粒物與水分徹底分離，得到干燥的固體顆粒物?；厥盏墓腆w顆粒物可以根據(jù)其成分和性質進行再利用，如作為建筑材料、肥料或填料等。這樣不僅減少了廢物的排放，還實現(xiàn)了資源的有效循環(huán)利用，對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

2.4 能量回收技術

能量回收技術是指利用廢水中所蘊含的熱能或其他形式的能量，通過特定的技術手段進行回收并轉化為可利用的能源。在煙氣脫硫脫硝過程中，廢水往往攜帶了一定的熱量，這些熱量若不加以回收利用，則會造成能源的浪費。能量回收技術的核心在于熱交換和能量轉換。通過熱交換器，廢水中的熱能可以被傳遞到其他介質中，例如：清潔水或其他工作流體，從而提高這些介質的溫度。轉換后的熱能可以用于供暖、生產熱水或蒸汽等，為企業(yè)節(jié)省能源消耗。此外，廢水中還可能含有其他形式的能量，如壓力能或化學能。這些能量也可以通過相應的技術手段進行回收。例如：廢水中的壓力能可以通過透平機轉換為機械能或電能，而化學能則可以通過化學反應或電化學方法進行提取和利用。

3 廢棄物資源化利用技術發(fā)展趨勢

3.1 技術創(chuàng)新與研發(fā)

隨著全球對氣候變化和環(huán)境問題的日益關注，火電廠廢棄物的處理和利用變得尤為重要，未來我們預期將看到更多的跨學科研究，這些研究將深入探索如何將火電廠的廢棄物轉化為有價值的產品和能源。技術創(chuàng)新將主要集中在提高廢棄物轉化效率、降低成本和環(huán)境影響上。例如：對于二氧化碳的捕獲，新型吸附材料和催化劑可能大大增強捕獲效果和降低成本。與此同時，廢熱的回收和利用也將變得更為高效，通過新型熱交換器和熱存儲技術，火電廠的余熱可能被轉化為其他形式的能源，如電力或供暖。廢棄物的利用技術也將朝向更加多元和多功能的方向發(fā)展。未來可能會出現(xiàn)新的合成路徑，使火電廠的廢棄物能夠為生物燃料、高級化學品或新型材料的生產提供關鍵原料。

3.2 建立行業(yè)之間合作與共享機制

在循環(huán)經濟理念的引領下，火電廠廢棄物資源化利用技術面臨著與行業(yè)之間更加緊密合作和建立共享機制的趨勢。這種趨勢源于對全球資源緊缺和環(huán)境挑戰(zhàn)的共同關注，意識到單一企業(yè)或單一行業(yè)很難獨立應對這些問題。因此，跨行業(yè)的合作與資源共享機制變得至關重要。行業(yè)內部，火電廠之間可能會建立合作網絡，共享研發(fā)成果，探索廢棄物處理和再利用的最佳實踐。例如 ：一家火電廠在廢棄物資源化利用技術上的創(chuàng)新可能對其他火電廠也有益，通過合作，可以減少重復投資，加速技術的推廣應用?？缧袠I(yè)合作也日益受到重視，火電廠可能與建材、化工、農業(yè)等其他行業(yè)建立合作關系，使廢棄物得到更廣泛的利用。共享機制的建立不僅僅局限于物質資源，數(shù)據(jù)共享、技術平臺和知識產權也可以納入共享范圍。通過共享數(shù)據(jù)和研究成果，行業(yè)內外的合作伙伴可以更快地獲得有關廢棄物資源化利用的最新信息和技術，從而加速創(chuàng)新和技術應用[5]。

3 結語

綜上所述，火電廠廢棄物具有豐富的再利用潛力，不同類型的廢棄物，如灰渣、二氧化硫、二氧化碳等，都有其獨特的資源化利用路徑。當前的技術已經在某些方面取得了很好的效果，但仍然面臨成本、技術和環(huán)境的挑戰(zhàn)。相信在未來，隨著技術的進步、政策的支持以及行業(yè)間的合作和共享，有理由相信火電廠廢棄物的資源化利用會取得更大的突破，為實現(xiàn)循環(huán)經濟理念做出積極的貢獻。

參考文獻

[1] 馮雷雨，張旭坤，陳蓓蓓，等.水源地水庫廢棄物資源化利用技術的現(xiàn)狀與展望[J].能源環(huán)境保護，2023，37（1）：21-28.

[2] HAMZAH M A A M，YUSOF N，SALLEH W N W ， et al. Reutilization of ash waste for development of enhanced membrane technology[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering，2024，12（3）：112629.

[3] 劉健.基于結構方程模型（SEM）的農業(yè)廢棄物資源化利用及其行為影響因素研究[D].雅安：四川農業(yè)大學，2023.

[4] 劉婷婷.湖北省農業(yè)廢棄物利用現(xiàn)狀及其產沼氣潛力評估[D].武漢：華中農業(yè)大學，2023.

[5] 楊東林.發(fā)電廠集控運行中的節(jié)能措施分析[J].集成電路應用，2024，41（2）：368-370.

[6] 孫萬里.一般工業(yè)固體廢棄物資源化綜合處置利用技術的研究[J].中國石油和化工標準 與質量，2024，44（3）：178-180.