燃煤火电厂固体废弃物对雾霾的作用及应对措施

摘 要：燃煤对雾霾的贡献很大，文章介绍燃煤火电厂固体废弃物的组成，对大气环境和居民健康的影响，在此基础上提出防止雾霾污染的具体对策：合理资源化利用固体废弃物；把控制PM2.5放在重要位置，优先选用清洁能源。处理好燃煤火电厂固体废弃物可以有效治理大气污染。

关键词：燃煤火电厂；固体废弃物；雾霾；细颗粒物

引言

目前，我国能源消费量的90%为煤炭，燃煤火电厂作为我国能源工业的主体，所消耗的燃煤占全部燃煤的50%以上，燃煤火电厂产生的固体废弃物主要有粉煤灰、灰渣和脱硫石膏，我国2005年粉煤灰产量为3.02×108吨，至2015年产量为5.40×108吨。从建国以来，每年产生但未利用形成堆积的粉煤灰总量已达到3.0×109吨[1]。脱硫石膏年产量在5×107t以上，目前填埋和堆放方式是火电厂固体废弃物处理的主要方式，综合利用占比仅为30%左右[2]，露天存放或堆积的火电厂固体废弃物中的有害化学成分会造成土壤、地表水、地下水污染，更是雾霾污染形成的主要原因，对大气产生严重影响，破坏周围环境。燃煤过程排放的烟尘等细颗粒物是可吸入颗粒物，其上附着的As、Cr等微量元素，具有严重的致癌和致突变作用，对周围居民的健康危害极大。

1 燃煤火电厂固体废弃物的组分

燃煤发电过程会产生固体废弃物主要包括粉煤灰、炉底灰等。燃煤烟气脱硫处理过程会形成工业废渣，这种脱硫副产物即为脱硫石膏，是燃煤火电厂另一种主要固体废弃物。

（1）粉煤灰

粉煤灰的化学成分与煤粉粒度和燃烧程度有关，以SiO2和A12O3为主，占到总成分的80%以上，其中A12O3质量分数达到15%-50%，此外还含有Fe2O3、CaO、MgO，TiO2，K2O，Na2O，P2O5，MnO2和未燃碳等成分。根据粉煤灰中CaO质量分数可将其分为低钙灰和高钙灰，低钙灰体积质量一般为1800-2800kg/m3，高钙灰体积质量可达2500-2800kg/m3[2]。

（2）尘粒

燃煤电厂排放的尘粒包括降尘和飘尘。尘粒不仅污染环境，还会与SO2、氮氧化物等结合，形成二次污染物，其中PM2.5等细颗粒物占20%-40%，对人体危害更严重。

（3）脱硫石膏

脱硫石膏是石灰石、石膏湿法烟气脱硫的副产物，主要成分为CaSO4·2H2O，含量在90%以上，游离水含量在10%-15%左右。脱硫石膏颗粒呈短柱状，径长比在1.5-2.5，其中还含飞灰、有机碳、CaCO3、CaSO3及由Na、k、Mg的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐等杂质[2，3]。

2 燃煤火电厂固体废弃物的危害

火电厂固体废弃物中对大气环境能产生影响的多为可吸入的细微颗粒态的废渣，如粉煤灰和烟尘细颗粒物等。城市中的高大建筑会使得水平方向的空气流动减弱，因而导致空气对大气污染物的横向稀释能力下降[4]，造成大气细颗粒滞留在底层，难以排放，大气质量恶化。另一方面，细颗粒物会与SO2、氮氧化物等有害气体结合，经过一系列的光化学反应，形成二次污染物，细颗粒物对光的散射作用比较强，在不利的气象条件下很容易造成雾霾和光化学烟雾，使空气质量下降。煤燃烧时排放的SO2是形成酸雨的前体物，在烟尘颗粒物中，半径在0.05～1μm之间的细颗粒是形成酸雨必需的凝结核，对酸雨的贡献率达70%[5]。

火电厂产生的粉尘中粒径小于5μm的可吸入性粉尘占73%以上[6]，粉尘的分散度越高，在空气中的稳定性越高，会加大对人体的危害，长期吸入这些粉尘会导致尘肺病，属国家法定职业病。此外可吸入颗粒物容易吸附空气中的重金属、有机污染物、细菌和病毒等，成分越复杂，颗粒物半径越小，毒性越大，进入人体后，严重时会引起重金属中毒或者病原性感染。因此一定注意粉尘防治，保障职工工作环境。

3 减少雾霾气候产生的措施

我国与发达国家在能源利用上的存在巨大差距，发达国家已经广泛利用化石能源能较高品位的资源，禁止生物质能的传统利用，我国扔在大量燃用生物质能和煤炭[7]。因此我们要严格控制煤炭燃烧过程排放的固体废弃物，防止PM2.5的形成，消除雾霾。

3.1 综合利用固体废弃物

根据粉煤灰的成分，常将其用作建筑材料的原料，同时也可以用粉煤灰替代黏土生产水泥。粉煤灰硅酸盐水泥具有耐硫酸盐侵蚀，水化热低等优点，适用于一般民用和工业建筑工程，大体积水上混凝土工程。含碳量低的高质量粉煤灰，还可以用于混凝土掺和料，每立方米混凝土可掺用50-100kg粉煤灰，节约50-100kg水泥[8]。以粉煤灰作为原料，加入适量生石灰、铝粉和水泥，加水搅拌，注入模具成型可生产多孔轻质建材，具有质量轻，绝热性和防火性能，是一种优良的墙体材料。

我国脱硫石膏的综合利用技术相比于发达国家较落后，对其市场价值的认识普遍不足。脱硫石膏和天然石膏主成分相似，是一种很好的凝胶材料，合理利用脱硫石膏，可以减少对天然石膏的开采，也减少了开采、运输过程对生态环境的破坏和污染；另一方面，有效地综合利用脱硫副产物可以减少灰渣场的占地面积和减轻对环境的污染破坏，同时为电厂创造一定的经济效益[2]。

3.2 降低劣质煤炭的消费比例

使用天然气产生的碳排放量比煤炭少40%，比燃料油少30%，相对来说是清洁能源[9]，为了加快我国能源结构优化，应该推进能源多元化，严控煤炭消费总量，尤其是劣质燃煤。另一方面，应该提高燃煤利用技术，高效和清洁地使用煤炭。我国电力行业占煤炭消费总量的50%左右，强化在电力行业煤炭的使用效率和清洁使用非常有必要，推广洁净燃煤，合理控制煤炭消费总量，可以有效促进全国环境统筹优化[7]。

4 结束语

随着我国电力需求的快速增加，燃煤火电厂产生的固体废弃物也不断增加，造成了严重的大气污染，我们必须将火电厂产生的各种固体废弃物合理的资源化利用，加大防控措施，才能有效的减少雾霾的产生，营造良好的生存环境，积极推动环保事业发展。

参考文献

[1]闫开放.我国发展高起点粉煤灰煤矸石烧结墙材制品[J].砖瓦世界，2006（6）：10-15.

[2]吕新锋，颜毅，金刚刚，等.火电厂固体废弃物的资源化综合利用[J].发电设备，2014，28（5）：382-385.

[3]张小平，萧锦.固体废物污染控制工程[M].北京：化学工业出版社教材出版中心，2004，93.

[4]黄健，李福娇，江奕光，等.广州白云山风景区酸雨梯度分布[J].热带气象学报，2003，19（S）：126-135.

[5]石晓亮.火电厂烟气排放对广州大气环境的影响[J].工业安全与环保，2007，33（3）：33-34.

[6]刘勇，罗克强，廖慧彬.PM2.5的污染现状与多元化控制[J].吉林农业，2012，4：148.

[7]朱成章.我国防止雾霾污染的对策与建议[J].中外能源，2013（6）：1-4.

[8]黄菊文，李光明，王华，等.固体废弃物资源化利用评价体系及研究方法[J].环境污染与防治，2007，29（1）：74-78.

[9]王俊，陈柳钦.我国能源消費结构转型与大气污染治理对策[J].经济研究参考，2014（50）：32-39.

作者简介：吉冰静（1992-），女，研究生，重庆交通大学河海学院主要从事固体废物处理处置及资源化利用。