石河子火电厂固体废弃物综合利用展望

（新疆天富能源股份有限公司，石河子市，832000） 黄 超

石河子市固体废弃物的产生与处理源于1987年投产的石河子热电厂产生的粉煤灰，当时，其年用煤量不足30万吨，产灰量也就4、5万吨，城市周边水泥厂、建筑工地很快将其消纳，即便冬季建筑业停产，周边农田也欢迎倾倒粉煤灰，用于改善土壤板结、疏松土壤等，基本都得以综合利用，直至2002年前，虽有石河子市东热电厂投产，产生的粉煤灰数量有限，上述方式仍可轻易消纳，粉煤灰是以一种资源而非废弃物的形式存在，甚至是抢手货，2003年至2010年，天富热电厂2×50MW机组扩建，新建天业自备电厂、天富南热电厂等，发电装机容量上升到120万千瓦，燃煤量也超过400万吨，这期间，石河子市由于“墙改”政策的推行，大量加气混凝土块生产企业建立，及天业水泥厂、天业蒸压砖厂等的建成，粉煤灰的消纳又达到一个新的平衡，虽有填埋现象，但数量小，多属于应急事项，还没有对环境造成威胁。2011年后，天铝自备电厂、合盛硅业自备电厂的开建及天富、天业电厂的扩建项目多是330MW大容量机组，在石河子城市周边已经形成了600多万千瓦的火电装机容量群，再加上2008年后，随着国家环保政策的趋严，燃煤电厂烟气脱硫设施的建设又产生了干法脱硫灰及湿法脱硫石膏等副产物，更加剧了工业固体废弃物的处理难度及处理成本，如不能妥善解决，将威胁到电厂的安全连续运行和石河子经济的可持续发展。本文从对国内外燃煤电厂固体废弃物处理成功经验的分析出发，结合专业环保公司的先进技术，提出解决石河子地区电厂固体废弃物的思路，希望有关单位和人员能汲取有益之处，开拓出电厂固废新的应用领域，对提高电厂固体废弃物综合利用率，减轻固体废弃物填埋场地的压力，改善石河子周边环境，保障石河子区域经济可持续健康发展有所裨益。

图1 石河子历年装机容量对比图

1 粉煤灰固废应用途径

粉煤灰是燃煤电厂将煤粉用预热空气喷入炉膛悬浮燃烧后，所产生的高温烟气经捕尘装置（电除尘器）捕集而得到的一种具有潜火山灰活性的类矿物物质，主要成份为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，平均粒径在13μm左右，具有较好的流动性，特性与水泥相似。在国内，电厂粉煤灰综合利用的途径见表1、2。

据国家发改委发布的[中国资源综合利用年度报告（2012）]资料显示，我国粉煤灰综合利用率由1994年的35%提高到2011年的68%[1]。但也存在一些不利因素，火电厂的建设持续增长，粉煤灰、脱硫灰、脱硫石膏等固废的产出总量仍在增加，而中国经济建设，特别是房地产建设已过了高峰期，对水泥、建材的需求总量将会呈下降趋势，2013年全国水泥产量突破24亿吨，过20年后，水泥的需求仅有10亿吨[2]。新疆的建筑市场发展趋势虽然不会象全国那样，但新疆火电装机容量近年来呈现“爆炸式”增长，需要处理的电厂粉煤灰固废成倍增加，能产生效益的综合利用部分比例会减少，用于无害化处理的成本会上升，要求我们必须积极寻找其他利用途径。下面结合国内外利用经验，对各种利用方式进行分析。

表1 十年前粉煤灰的主要应用领域

表2 2011年我国粉煤灰应用领域分布

1.1 建材和建筑产品

粉煤灰的利用历史表明，其主要利用领域是用作水泥生料配料；用作水泥混合材；用作混凝土掺合料；用作粉煤灰加气混凝土；用作粉煤灰砂浆粉。上述利用途径由于距离电厂近，运输成本低，每吨还可有数十元的收益，电厂粉煤灰一度成为抢手货，供不应求。但电厂大规模投产后，石河子粉煤灰已呈供过于求的局面。上述方面由于所替代的材料具有较高的附加值，墙改政策推行后市场前景广阔，很快被各类企业所占据，石河子及周边地区经十几年的扩展已达到饱和，发展利用空间不大。

1.2 在道路工程中的应用

粉煤灰筑路包括作路面基层材料、代替粘土筑高速公路路堤、水泥混凝土路面，做坝基等，是投资少、见效快的一种直接大用量利用粉煤灰的途径，在内地二十年前已广泛推行，还消化了多年积存的粉煤灰。但在新疆，由于遍地戈壁，筑路就地挖坑取石或从河道取砂成本很低，仅十几元一方，而利用粉煤灰或脱硫灰存在搅拌、混合等工序，成本翻几倍，在新疆暂时没有市场。

1.3 在农业方面的应用

一方面，粉煤灰疏松多孔，比表面积大，500～800m2/kg，保水性和透气性好，可以显著改善土壤物理性质，同时促进土壤中微生物活性，有利于养分转化，使水、肥、气、热趋于协调，从而可用于改良土壤。粉煤灰是一个巨大比表面积的孔体，能对水肥气热进行保存和传导，向土壤中加入适量粉煤灰时，土壤视密度比重和饱和水率显著增加，通气性提高，且粉煤灰中含有植物生长的多种矿物质，如Mg、N、Fe、Ca等元素，施加到土壤中能提高土壤的营养含量，改善土壤物化性质（如PH值）、提高土壤肥力、孔隙率等。这些方面在二十年前周边农户主动要求两个热电厂冬季粉煤灰打入田地改善板结状况可以证明，但更多的科学论证尚需要专业机构给予支持。干法脱硫灰、湿法脱硫石膏等由于富含植物需要的钙等元素，并具有一定的酸碱性可针对性的改良土壤的PH值，对改良盐碱地会有一定的功效，内地几个企业已在专门做这方面的研究。

1.4 在矿井充填和回填上的应用

利用粉煤灰回填低洼地、矿井采空区、煤矿塌陷区、工程回填、回填荒山沟和回填砖厂取土坑等，可大量使用劣质粉煤灰、脱硫灰等，因其自身质量轻，产生的压力比一般填筑材料低，用其填筑可减少沉降，流动性好，填充时密实度高，减少沉降。内蒙伊敏电厂是坑口电厂，在建厂初期就设计了粉煤灰直接回填矿井的设施，应用效果良好。但由于石河子周边矿区废弃巷道、采空区等远离电厂，运输及井下输送成本较高，尚未大规模实施。

2 针对石河子地区火电厂生产技术特点，提出以下建议

2.1 改善电厂电除尘运行效率，提高有效粉煤灰产出率

石河子地区330MW机组除尘方式多是一电场加布袋除尘器，用于半干法脱硫，一电场除尘效率只有70～80%，进入布袋除尘器的粉煤灰由于被脱硫灰污染，不易被水泥、建材等高附加值行业利用，增加了后处理的困难。建议一是采用更换高频电源、改善电除尘阴阳极工作条件的方式，提高电除尘效率，增加粉煤灰有效产出，降低脱硫灰的处理负担。二是提高中速磨煤粉细度，使粉煤灰中一级灰的产出率提高，提高灰综合处理的经济效益。拌制混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求见表3。

提高煤粉细度一是可显著提高灰细度，便于直接利用，二是其燃尽度更高，烧失量易于达标。

2.2 开拓筑路、筑坝应用领域

表3 混凝土和砂浆用粉煤灰技术要求表

政府倡导在修路、筑坝时优先使用粉煤灰、干法脱硫灰、脱硫石膏等固废。上述工程在使用戈壁石时是有成本低的优点，但由于其就地挖坑及乱采河砂，造成一定的生态环境破坏及河道防洪设施的损害，如改用电厂固废，虽然工程成本有所上升，但冲减固废填埋本身的成本，及由于破坏土壤环境造成的损失，对于地区的可持续健康发展是有益的，建议由政府牵头，出台电厂固废综合利用办法，对于综合利用后增加的成本由建设单位、固废产出单位和政府合理分摊，是理想的选择。

2.3 应用于农业土壤改良

新疆盐碱地比例多，每年用于压盐碱耗用大量的水，此外，土地长年使用化肥、塑料薄膜，土壤板结现象严重，而粉煤灰、脱硫灰、脱硫石膏等性质正好对上述缺点可以改良。现内地一些环保企业如福建龙净环保工程公司、浙江天蓝环保工程公司等也在研究上述固废用于改良土壤的方法，石河子地区有百万亩以上的农田，如能得到农业科研机构、农业生产单位的配合，一旦试验成功，又将为电厂固废开辟一个广阔的应用领域，并能变废为宝。

3 结束语

石河子地区经济快速发展依靠电力产业的强力支撑，但电厂固废的综合处理成效的好坏又关系着电力产业能否可持续健康发展，在电厂固废筑路、农业应用方面目前基本是空白，希望动员全社会的力量，挖掘固废综合利用的空间，为石河子地区各产业协调、可持续、健康发展寻找正确的途径。

[1]摘自[中加资源综合利用年度报告（20120）]（国家发改委）

[2]摘自[中国粉煤灰利用现状及2050年展望]（建筑材料工业技术情报研究所.崔源声）