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生與處理源于1987年投產的石河子熱電廠產生的粉煤灰，當時，其年用煤量不足30萬噸，產灰量也就4、5萬噸，城市周邊水泥廠、建筑工地很快將其消納，即便冬季建筑業停產，周邊農田也歡迎傾倒粉煤灰，用于改善土壤板結、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，產生的粉煤灰數量有限，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機組擴建，新建天業自備電廠、天富南熱電廠等，發電裝機容量上升到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企業建立，及天業水泥廠、天業蒸壓磚廠等的建成，粉煤灰的消納又達到一個新的平衡，雖有填埋現象，但數量小，多屬于應急事項，還沒有對環境造成威脅。2011年后，天鋁自備電廠、合盛硅業自備電廠的開建及天富、天業電廠的擴建項目多是330MW大容量機組，在石河子城市周邊已經形成了600多萬千瓦的火電裝機容量群，再加上2008年后，隨著國家環保政策的趨嚴，燃煤電廠煙氣脫硫設施的建設又產生了干法脫硫灰及濕法脫硫石膏等副產物，更加劇了工業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運行和石河子經濟的可持續發展。本文從對國內外燃煤電廠固體廢棄物處理成功經驗的分析出發，結合專業環保公司的先進技術，提出解決石河子地區電廠固體廢棄物的思路，希望有關單位和人員能汲取有益之處，開拓出電廠固廢新的應用領域，對提高電廠固體廢棄物綜合利用率，減輕固體廢棄物填埋場地的壓力，改善石河子周邊環境，保障石河子區域經濟可持續健康發展有所裨益。

圖1 石河子歷年裝機容量對比圖

1 粉煤灰固廢應用途徑

粉煤灰是燃煤電廠將煤粉用預熱空氣噴入爐膛懸浮燃燒后，所產生的高溫煙氣經捕塵裝置（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，主要成份為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，平均粒徑在13μm左右，具有較好的流動性，特性與水泥相似。在國內，電廠粉煤灰綜合利用的途徑見表1、2。

據國家發改委發布的[中國資源綜合利用年度報告（2012）]資料顯示，我國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，火電廠的建設持續增長，粉煤灰、脫硫灰、脫硫石膏等固廢的產出總量仍在增加，而中國經濟建設，特別是房地產建設已過了高峰期，對水泥、建材的需求總量將會呈下降趨勢，2013年全國水泥產量突破24億噸，過20年后，水泥的需求僅有10億噸[2]。新疆的建筑市場發展趨勢雖然不會象全國那樣，但新疆火電裝機容量近年來呈現“爆炸式”增長，需要處理的電廠粉煤灰固廢成倍增加，能產生效益的綜合利用部分比例會減少，用于無害化處理的成本會上升，要求我們必須積極尋找其他利用途徑。下面結合國內外利用經驗，對各種利用方式進行分析。

表1 十年前粉煤灰的主要應用領域

表2 2011年我國粉煤灰應用領域分布

1.1 建材和建筑產品

粉煤灰的利用歷史表明，其主要利用領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，運輸成本低，每噸還可有數十元的收益，電廠粉煤灰一度成為搶手貨，供不應求。但電廠大規模投產后，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前景廣闊，很快被各類企業所占據，石河子及周邊地區經十幾年的擴展已達到飽和，發展利用空間不大。

1.2 在道路工程中的應用

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，在新疆暫時沒有市場。

1.3 在農業方面的應用

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，同時促進土壤中微生物活性，有利于養分轉化，使水、肥、氣、熱趨于協調，從而可用于改良土壤。粉煤灰是一個巨大比表面積的孔體，能對水肥氣熱進行保存和傳導，向土壤中加入適量粉煤灰時，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的多種礦物質，如Mg、N、Fe、Ca等元素，施加到土壤中能提高土壤的營養含量，改善土壤物化性質（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戶主動要求兩個熱電廠冬季粉煤灰打入田地改善板結狀況可以證明，但更多的科學論證尚需要專業機構給予支持。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性的改良土壤的PH值，對改良鹽堿地會有一定的功效，內地幾個企業已在專門做這方面的研究。

1.4 在礦井充填和回填上的應用

利用粉煤灰回填低洼地、礦井采空區、煤礦塌陷區、工程回填、回填荒山溝和回填磚廠取土坑等，可大量使用劣質粉煤灰、脫硫灰等，因其自身質量輕，產生的壓力比一般填筑材料低，用其填筑可減少沉降，流動性好，填充時密實度高，減少沉降。內蒙伊敏電廠是坑口電廠，在建廠初期就設計了粉煤灰直接回填礦井的設施，應用效果良好。但由于石河子周邊礦區廢棄巷道、采空區等遠離電廠，運輸及井下輸送成本較高，尚未大規模實施。

2 針對石河子地區火電廠生產技術特點，提出以下建議

2.1 改善電廠電除塵運行效率，提高有效粉煤灰產出率

石河子地區330MW機組除塵方式多是一電場加布袋除塵器，用于半干法脫硫，一電場除塵效率只有70～80%，進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，增加粉煤灰有效產出，降低脫硫灰的處理負擔。二是提高中速磨煤粉細度，使粉煤灰中一級灰的產出率提高，提高灰綜合處理的經濟效益。拌制混凝土和砂漿用粉煤灰技術要求見表3。

提高煤粉細度一是可顯著提高灰細度，便于直接利用，二是其燃盡度更高，燒失量易于達標。

2.2 開拓筑路、筑壩應用領域

表3 混凝土和砂漿用粉煤灰技術要求表

政府倡導在修路、筑壩時優先使用粉煤灰、干法脫硫灰、脫硫石膏等固廢。上述工程在使用戈壁石時是有成本低的優點，但由于其就地挖坑及亂采河砂，造成一定的生態環境破壞及河道防洪設施的損害，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，及由于破壞土壤環境造成的損失，對于地區的可持續健康發展是有益的，建議由政府牽頭，出臺電廠固廢綜合利用辦法，對于綜合利用后增加的成本由建設單位、固廢產出單位和政府合理分攤，是理想的選擇。

2.3 應用于農業土壤改良

新疆鹽堿地比例多，每年用于壓鹽堿耗用大量的水，此外，土地長年使用化肥、塑料薄膜，土壤板結現象嚴重，而粉煤灰、脫硫灰、脫硫石膏等性質正好對上述缺點可以改良?，F內地一些環保企業如福建龍凈環保工程公司、浙江天藍環保工程公司等也在研究上述固廢用于改良土壤的方法，石河子地區有百萬畝以上的農田，如能得到農業科研機構、農業生產單位的配合，一旦試驗成功，又將為電廠固廢開辟一個廣闊的應用領域，并能變廢為寶。

3 結束語

石河子地區經濟快速發展依靠電力產業的強力支撐，但電廠固廢的綜合處理成效的好壞又關系著電力產業能否可持續健康發展，在電廠固廢筑路、農業應用方面目前基本是空白，希望動員全社會的力量，挖掘固廢綜合利用的空間，為石河子地區各產業協調、可持續、健康發展尋找正確的途徑。

[1]摘自[中加資源綜合利用年度報告（20120）]（國家發改委）

[2]摘自[中國粉煤灰利用現狀及2050年展望]（建筑材料工業技術情報研究所.崔源聲）