燃煤電廠粉煤灰綜合利用分析

李勁 貴州粵黔電力有限責(zé)任公司

引言：燃煤發(fā)電廠在發(fā)電過(guò)程中所產(chǎn)生的固體廢物主要就是粉煤灰。一般都是通過(guò)煤燃燒后的煙氣進(jìn)行沉淀再進(jìn)行收集到的細(xì)粉，其主要成分為金屬氧化物和碳。國(guó)家對(duì)于粉煤灰的綜合利用向來(lái)比較重視，國(guó)家相關(guān)部委還專門出臺(tái)《粉煤灰綜合利用管理辦法》來(lái)指導(dǎo)其開發(fā)利用。對(duì)于擴(kuò)大規(guī)模或是新建的燃煤電廠，都需要在其項(xiàng)目報(bào)告中對(duì)于粉煤灰綜合利用給出明確的方案，因此，對(duì)燃煤電廠粉煤灰綜合利用技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 燃煤電廠粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀

粉煤灰主要是指燃煤電廠煤炭燃燒中所留下的沒有燃盡的物質(zhì)，其主要包括飛灰和除塵器中排出的灰渣。目前，粉煤灰排放主要是通過(guò)對(duì)水的大量利用進(jìn)行濕排，其在堆放過(guò)程中會(huì)占用大量土地。當(dāng)前，我國(guó)燃煤電廠的排灰用水達(dá)到十多億噸，粉煤灰的占地面積也達(dá)到三萬(wàn)多公頃，年粉煤灰排放量接近兩億噸，累計(jì)已達(dá)十億噸。現(xiàn)如今，大多數(shù)燃煤電廠都存在這樣的現(xiàn)象，廢棄灰塵堆積如山，卻很難將其加以利用，這樣不僅占用土地，也對(duì)環(huán)境造成污染。若能將其有效加以利用，便可將粉煤灰變廢為寶，因此粉煤灰的綜合利用受到我國(guó)政府的高度重視。粉煤灰是晶體礦物和非晶體礦物的混合物，其礦物組成的波動(dòng)范圍較大，主要化學(xué)成分是氧化硅和氧化鋁。很多燃煤電廠對(duì)粉煤灰進(jìn)行加工，將粉煤灰變?yōu)楦吒郊又档慕ㄖ牧希粌H實(shí)現(xiàn)了資源的持續(xù)利用，也在一定程度上減少了環(huán)境污染。

2 燃煤電廠粉煤灰綜合利用難點(diǎn)

2.1 地區(qū)、季節(jié)供需不平衡

當(dāng)前，我國(guó)火電裝機(jī)容量越來(lái)越大，粉煤灰產(chǎn)生規(guī)模也較大，但是利用率卻相對(duì)較低，這主要是由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件的限制以及運(yùn)輸能力的影響。從整個(gè)西部地區(qū)來(lái)看，粉煤灰的利用率低于20%，大部分粉煤灰僅僅是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的填埋處置；而東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)粉煤灰的利用率普遍較高，甚至出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。同時(shí)，從季節(jié)方面來(lái)看，由于粉煤灰主要用于建筑材料領(lǐng)域，因此，在北方地區(qū)的11月至次年3月左右屬于粉煤灰銷售淡季，這期間粉煤灰需求大幅度降低。

2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，研發(fā)力度不足

現(xiàn)階段，我國(guó)粉煤灰綜合利用手段較為單一，主要集中在建筑材料領(lǐng)域，在其他領(lǐng)域的使用較少，并且高新技術(shù)的應(yīng)用也明顯不足。在我國(guó)粉煤灰綜合利用方面，實(shí)際投入的技術(shù)種類較少，真正轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的技術(shù)仍然不多。同時(shí)，由于對(duì)粉煤灰綜合利用研發(fā)的投入不足，技術(shù)研究力量相對(duì)較為薄弱，導(dǎo)致粉煤灰綜合利用創(chuàng)新能力不足，還未形成創(chuàng)新體系和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2.3 企業(yè)缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃

很多粉煤灰綜合利用企業(yè)在技術(shù)應(yīng)用以及開發(fā)合作方面目光較為短淺，僅僅集中在短期的利益，缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃。很多企業(yè)與終端客戶的合作都是一次性的，或者客戶需求時(shí)，才形成合作關(guān)系，缺乏共同投資、研發(fā)和推廣，導(dǎo)致粉煤灰在除建筑領(lǐng)域的應(yīng)用外非常少。這就使得在春節(jié)前后建筑工地停工期間，粉煤灰出現(xiàn)滯銷，企業(yè)存儲(chǔ)成本進(jìn)一步提升，甚至還會(huì)引發(fā)環(huán)保問(wèn)題。

3 燃煤電廠粉煤灰綜合利用要點(diǎn)分析

3.1 粉煤灰作水泥混合材料

粉煤灰其化學(xué)成分決定了其能與石灰等堿性激發(fā)劑發(fā)生反應(yīng)，從而用來(lái)生產(chǎn)水泥的活性混合材料。許多國(guó)家都制定了用作水泥混合材料的粉煤灰品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。粉煤灰水泥中粉煤灰的摻量一般控制在20%～40%為宜，過(guò)量的話就會(huì)降低水泥的強(qiáng)度。在進(jìn)行摻量時(shí)粉煤灰與水泥熟料的混合方法有兩種：（1）將粗粉煤灰提前進(jìn)行磨細(xì)，然后與波特蘭水泥進(jìn)行混合。（2）可以將粗粉煤灰、熟料和石膏混在一起然后同時(shí)時(shí)空行粉磨，具體方法視現(xiàn)場(chǎng)的工作情況而定。

3.2 粉煤灰生產(chǎn)低溫合成水泥

粉煤灰可以用來(lái)生產(chǎn)低溫合成水泥，生產(chǎn)工藝過(guò)程如下：（1）石灰與少量晶種粉磨后與一定比例的粉煤灰混合均勻。配合料中石灰的加入量以石灰和粉煤灰中所含的有效氧化鈣含量計(jì)算以（22±2）%為宜。有效氧化鈣含量過(guò)低時(shí)會(huì)造成水泥強(qiáng)度下降；過(guò)高化學(xué)反應(yīng)不完會(huì)也會(huì)起到反作用來(lái)降低水泥的強(qiáng)度。這時(shí)可以在蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中加入一定量2%左右的蒸汽物料的晶種達(dá)到提高水泥強(qiáng)度的目的。（2）石灰、粉煤灰混合料加水成型，進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。（3）將蒸汽養(yǎng)護(hù)物料在適宜溫度下煅燒一定的時(shí)間，通常控制燃燒溫度在700℃～800℃為宜，煅燒時(shí)間要根據(jù)蒸汽物料的形狀、尺寸、含碳量以及煅燒設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)而定。（4）將煅燒好的物料加入適量石膏，共同研磨成水泥。低溫合成水泥具有塊硬、強(qiáng)度大的特點(diǎn)，應(yīng)用面非常廣，在當(dāng)前已實(shí)現(xiàn)了很好的推廣和應(yīng)用。

3.3 粉煤灰制作無(wú)熟料水泥

用粉煤灰制作無(wú)熟料水泥包括石灰粉煤灰水泥和純粉煤灰水泥。其主要用于制造大型墻板、砌塊和水泥瓦等；適用于農(nóng)田水利基本建設(shè)和底層的民用建筑工程，如基礎(chǔ)墊層、砌筑砂漿等。純粉煤灰水泥是指在燃煤發(fā)電的燃煤電廠中，采用爐內(nèi)增鈣的方法而獲得的一種具有水硬性能的凝膠材料。該水泥可用于配置砂漿和混凝土，適用于地上、地下的一般建筑物的使用，同時(shí)相應(yīng)的一些小小型水利工程也可以使用，這樣其應(yīng)用面也非常廣，開發(fā)的前景不錯(cuò)。

3.4 粉煤灰中提取氧化鋁

粉煤灰當(dāng)中還有大量的鋁元素，其以氧化鋁的形式存在。在“十二五”粉煤灰綜合利用項(xiàng)目當(dāng)中，最重要的就是推進(jìn)氧化鋁提取技術(shù)的研究和發(fā)展及其相關(guān)的配套項(xiàng)目的建設(shè)。先提硅、再提鋁、聯(lián)產(chǎn)水泥的方法也越來(lái)越完善，該法在常壓低溫提硅后，使粉煤灰的鋁硅比基本達(dá)到了高硅鋁礦的成分水平，添加一定量的石灰或石灰石煅燒，其產(chǎn)物可直接用拜耳法生產(chǎn)冶金級(jí)氧化鋁，生產(chǎn)氧化鋁后的殘?jiān)s總灰量的20%～30%）用于生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)水泥，基本上做到了零排放。是一種簡(jiǎn)便易行、附加值很高的工業(yè)化、精細(xì)化綜合利用粉煤灰類資源的方法，該方法獲得多項(xiàng)國(guó)際專利及國(guó)家專利。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，粉煤灰綜合利用是一項(xiàng)綜合性的研究課題，當(dāng)前，我國(guó)電力生產(chǎn)仍以火力發(fā)電為主，粉煤灰的產(chǎn)量仍在不斷提高，而由于我國(guó)東西部地區(qū)的發(fā)展不均衡，西部地區(qū)粉煤灰利用率仍然處于較低的水平，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。因此，加強(qiáng)對(duì)粉煤灰綜合利用的研究，能夠進(jìn)一步解決粉煤灰?guī)?lái)的環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)效益。