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燃煤电厂粉煤灰综合行使现状及生长建议

凯利环境  
泉源:《洁净煤手艺》  作者:姜龙  
2020/12/21 11:03:46  我要投稿  
所属频道: 固废处置  要害词:粉煤灰 固废行使 燃煤电厂

凯利环境整体:摘 要: 我国电力能源以煤炭为主，每年燃煤电厂因燃煤发生的粉煤灰为 6 亿 t，约占天下粉煤灰总产量的一半，而现在我国粉煤灰综合行使率仅为 70%。为周全体会我国粉煤灰综合行使现状并改善我国粉煤灰综合行使情形，先容了海内外粉煤灰综合行使的基本情形、相关尺度、相关政策及主要行使途径，通过对比海内外行使现状，划分从行使途径、尺度制订、政策制订 3 方面提出我国往后粉煤灰综合行使的合理化建议。我国粉煤灰综合行使率同天下平均水平持平，但由于产量大、漫衍不均匀、已有能源政策等造成我国在粉煤灰综合行使中主要存在传统建材需求萎缩、季节性影响、政策缺少指导并无强制行使、尺度系统不完善、高附加值行使占比低等问题: 我国粉煤灰主要应用在建材行业，与其他发达国家相比，在蹊径方面、矿坑回填方面的应用率偏低，其中西部区域由于燃煤电厂漫衍普遍、建材行业需求降低造成粉煤灰综合行使远低于天下水平; 我国在粉煤灰方面制订的尺度所涉及的指标局限和指标限值同外洋发达国家相比偏松，涉及领域多为传统的建材和基建，并不能很好地指导粉煤灰在其他领域的应用; 现有相关政策大多是激励行使粉煤灰，缺乏强制性，同时政策上无法有用提高产灰企业的主观能动性。

为了更好推进我国粉煤灰的综合行使，连系自身国情且与发达国家现状对比，往后应主要从以下方面入手: 加大我国粉煤灰在基建、填充、农业、环保、高附加值等方面的应用，推进西部区域粉煤灰在填埋和农业的应用; 完善各行使途径的尺度，在尺度制订中应体现我国自身的特殊性并优先制订适用本区域粉煤灰行使的尺度; 我国粉煤灰行使对政策的依存渡过高，因此政策内容应对产灰企业举行详细的政策指导从而提高产灰企业的治灰主观能动性，提高粉煤灰的综合行使率，提高固废行使信息的透明度，增强粉煤灰综合行使的社会监视。

要害词: 燃煤电厂; 粉煤灰; 综合行使; 尺度系统

0 引 言

我国是产煤大国，以煤炭为电力生产基本燃料的国策在长时间内不会改变。燃烧 1 t 原煤，生产粉煤灰 250～300 kg。在现在环保压力日趋加大，固废处置问题突出，电力行业传统煤电企业经营形式日趋严重的事态下，固废处置尤其是燃煤后发生的粉煤灰在煤电企业生产经营活动中越发重要和紧迫。我国施行的“西电东送”、“特高压输电”等能源政策，以及西北区域传统基建行业对粉煤灰需求量的下降，势必会加剧“电从空中来、灰留在当地”的恶性循环。在国家一直重视环保问题和习近平主席提出“绿水青山就是金山银山”生长理念的形势和靠山下，西北区域海量聚积的粉煤灰迫切需要新的出路。

粉煤灰的理化性子决议了其具有变废为宝的特征，经由几十年的研究应用，粉煤灰已应用于基建、建材、农业、环保、化工等多领域: 粉煤灰主要因素为硅酸盐和铝酸盐，可用作水泥、砂浆、混凝土的掺合料; 通过一定的烧结工艺可制作种种新型修建质料，如陶砂陶粒、空心砌砖等; 粉煤灰可改善土壤的保水性、容重等理化性子，提供水溶性硅钙镁磷等营养素，故可提高农作物产量，治理土壤沙化、盐碱化; 粉煤灰中可提取铝、硅、锂、镓等有用金属，还可通过分选手艺，分选出漂珠、炭粒、磁珠等具有差异性子的质料。

为了更周全体会我国粉煤灰综合行使现状，改善我国粉煤灰综合行使情形，本文总结了海内外粉煤灰综合行使的基本情形、相关尺度、相关政策及主要行使途径，通过对比海内外行使现状，划分从行使途径、尺度制订、政策制订 3 方面提出我国往后粉煤灰综合行使的合理化建议。

1 各国燃煤电厂粉煤灰综合行使现状对比

1. 1 产量及行使率

2016 年全球粉煤灰约 11.43 亿 t，平均行使率为60%: 其中中国约 6 亿 t，行使率为 68% ～ 70%( 综合行使量为 4.08 亿 t) ; 美国约 4400 万 t，行使率 54%( 综合行使 2 376 万 t) ; 日本 1 200 万 t，行使率靠近100%; 欧盟 4000 万 t( 欧盟 15 国所有燃煤固废) ，行使率 90%( 综合行使量 3600 万 t) ; 印度 1.69 亿t，行使率 63%( 综合行使量 1.06 亿 t)。

我国及美国近十几年粉煤灰产量及行使率转变如图 1、2 所示。燃煤电厂固废产出量的增进趋势获得缓解，但固废的综合行使量没有显著提高，基本维持在原有水平，这主要是由于: 一方面随着新能源发电量占比提高，造成传统的燃煤发电量受到制约; 另一方面现阶段海内外许多粉煤灰的“高附加值”综合行使并未获得产业化普及。

1. 2 行使途径

各国家粉煤灰的综合行使途径选择取决于各国家粉煤灰产量、工艺手艺的生长情形、环保要求、原质料的稀缺水平、产业结构等因素影响。各主要国家及区域粉煤灰主要综合行使途径对比见表 1。

由表 1 可知，各国家基本上以建材应用为主，而在其余途径的应用选择则受各国政策及产业的影响; 高附加值行使方面，只有日本相对行使率占对照大，这是由于日本本国原质料的限制，粉煤灰被开发成种种质料用于替换原质料。

与其他发达国家或区域相比，我国粉煤灰在蹊径基建、回填、农业方面应用比例较低。我国在高附加值行使领域内的应用主要集中在提取氧化硅、氧化铝及稀有金属，合成陶瓷质料和沸石分子筛，处置污水、废气等方面。由于传统建材方面的需求量衰减，我国粉煤灰产出量伟大，我国粉煤灰行使率偏低的区域主要集中在西部区域，造成我国粉煤灰综合行使情形短时期内得不到显著缓解。

日本最主要的行使途径是水泥，占日本粉煤灰综合行使量的 67.12%，虽然日本的固废综合行使手段厚实且先进，但由于日本海内对种种原质料的缺口大，同时由于住民否决粉煤灰在填埋场聚积，因此种种固废的综合行使率较高，且基本用来填补建材质料，剩余用作公路路基质料、肥料、地基改良剂等。在高附加值行使领域内，日本将粉煤灰应用在制造抗侵蚀性添加剂、污泥固化剂、炼铁工业用质料、高分子质料充填剂等。

美国环保局( EPA) 将粉煤灰行使主要分为 2 个方面: Encapsulated beneficial use ( 主要是建材) 和Unencapsulated beneficial use ( 结 构 填 充和 堤 防 ) 。EPA 划分宣布了燃煤电厂固废在以上 2 种应用领域内行使的可行性评估方式，《Methodology for eval-uating encapsulated beneficial uses of coal combustionＲesiduals》和《Coal combustion residual beneficial useevaluation: Fly ash concrete and FGD gypsum wall-board》，用 于 更 好 指 导 粉 煤 灰 在 这 2 个 领 域 的应用。

欧洲在固废政策和行使方面主要关注 2 方面因素: 环保和资源化。由于欧盟自身固废产量不多，且缺少建材原质料，因此 95%以上的粉煤灰都被用于建材和基建领域中。

1. 3 建议

我国燃煤电厂的粉煤灰产量远大于发达国家产量，且表现出显著的地域漫衍不均匀性，同时由于我国粉煤灰大部门应用在建材，单一的行使途径显著制约着粉煤灰的行使。

1) 提高基建领域的行使率。我国在蹊径建设等基建行业中的粉煤灰综合行使应用比例显著低于其他国家，尤其是外洋发达国家，而我国在基建层面中仍具有较大的生长空间( 如西部区域的高铁建设) 。在提高基建行业中比例的同时，还应削减黏土的应用比例( 山西区域由于成本问题选用黏土而不是粉煤灰) 。

2) 推进西部区域在填埋的应用。我国粉煤灰在回填领域中所占比例也较外洋发达国家低，这一方面是缺少相关的政策性和尺度的指导，另一方面在回填领域上由于环保压力也对照郑重。因此，可借鉴外洋在回填方面的划定并连系一定的环保试验基础，增添我国的粉煤灰回填。

3) 关注环保领域的研究应用。我国和印度同为生长中国家，环保和其他领域中的粉煤灰行使量较发达国家偏低，而我国也一直加大环保方面治理，中西部区域往往又是环保的微弱区域，可接纳粉煤灰分选―炭黑―制备活性炭―工业废水净化的产业链。

4) 加大在农业领域中的应用。我国粉煤灰在农业领域中的应用主要集中在化肥生产、覆土造田和土壤改良中，但区域漫衍主要集中在中东部区域，西部区域由于自身耕地面积少、地质、水资源等制约在农业中应用较低。因此可在西部区域增添粉煤灰在覆土造田、土壤改良中的应用。

2 各国燃煤电厂粉煤灰综合行使尺度对比

2. 1 中国尺度

我国有关粉煤灰尺度共计 56 个，其中国标 11个，行标 23 个，地标 22 个，尺度局限涉及电厂、建材、蹊径、检测等方面，其中建材领域占有一半，但现有尺度缺少高附加值领域、分类、规范、环保等方面。我国现有关于粉煤灰尺度见表 2。

2. 2 各国尺度对比

以混凝土中粉煤灰的质量为例，罗列了各主要国家混凝土用粉煤灰尺度，详细见表 3。各国由于粉煤灰特征及海内情形所选因素的着重点差异，如欧洲对环保指标监控更严，因此增添了更多粉煤灰因素的指标; 日本由于处于地震带，因此对照着重强度参数。综合对照，我国在粉煤灰方面制订的尺度所涉及的指标局限和指标限值同外洋发达国家相比偏松。日本同欧盟最严，我国同美国处于统一水平。

各国粉煤灰的分类尺度不尽相同，中国及美国主要以 CaO 含量为依据，日本以性能举行分类，欧盟以细度及烧失量为分类尺度。分类尺度以及差异种类尺度值的差异性决议了最终的应用途径，相对照，中国和日本在差异种别粉煤灰的指标差异性更为显著。

2. 3 建议

1) 尺度中应体现我国自身的特殊性。尺度考察的指标应该更能体现且相符我国自身的特殊性。如我国 NOx控制浓度较发达国家高，且烟道内流场不均匀性也较外洋严重，易造成氨量过喷，而烟气中氨主要富集在粉煤灰中，灰中氨会影响粉煤灰品质并释放氨味。我国脱硫废水往往会喷洒在灰库中，因而加大粉煤灰中Cl－含量，含过高 Cl－粉煤灰制成的建材会侵蚀配筋制品，因此应对 Cl－加以审核。

2) 优先制订适用本区域粉煤灰行使的尺度。由于我国粉煤灰的产量和综合行使率具有显著的地域区别，因此各区域的地方粉煤灰综合行使尺度应该加倍完善，制订更适合于本区域的地方尺度。如各区域探索最相宜的粉煤灰综合行使途径的相关尺度，指导本区域的粉煤灰综合行使。对于西部区域，传统建材应用正逐渐缩窄，因此应在回填、土壤改良等可大宗应用方面迅速制订相关的指导尺度指导粉煤灰的综合行使。

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3) 评估重金属对土壤及地下水影响风险。海内外在建材、基建等传统领域中尺度均没有涉及种种有害金属含量。通过检测及评估粉煤灰中有害金属对当地土壤及地下水的影响，可指导和规范粉煤灰在土壤及回填中的应用，从而影响政府对粉煤灰应用的决议。

4) 制订其他行使途径的尺度。各发电企业应积极探索和完善相宜的粉煤灰综合行使途径，待工艺或手艺成熟后形成响应的应用尺度，从而促进我国粉煤灰的综合行使。

3 各国燃煤电厂粉煤灰综合行使政策对比

3. 1 中国政策

我国 2013 年宣布了新修订的《粉煤灰综合行使管理办法》，划定了对行使粉煤灰产业给予的优惠政策且激励在一些高附加值/大掺量行使途径举行应用。2017 年 1 月环保部宣布执行了《火电厂污染防治手艺政策》，要求粉煤灰应遵照优先综合行使的原则再堆存。此外，《资源综合行使产物和劳务增值税优惠目录》、《西部区域激励类产业目录》及各地方政府都有粉煤灰综合行使的优惠政策。

3. 2 各国粉煤灰综合行使执法政策对比

1) 日本政府及银行对引进使用粉煤灰处置装备的一样平时产业，会给予高融资率( 40%) 和低利率( 1.9%) 的稀奇优惠，在经济上提高用灰产灰单元综合行使的积极性，而我国等国并无这方面的政策优惠。

2) 发达国家无论是政策调整照样尺度制订都有显著的灵活性，可根据市场及手艺情形实时调整，以便更好地促进粉煤灰和石膏的综合行使及使用。

3) 外洋粉煤灰综合行使的推进中民间机构介入度较高，如美国的灰渣协和美国电力科研院。而我国则以政府为主导，各行业企业的研究单元、科研院所为手艺研究单元，推进固废的综合行使。

4) 我国尤其是西部区域，政策指导性对于固废综合行使率影响伟大，可显著提高或降低固废的综合行使率，反映出我国固废综合行使的单一性及政策依存渡过高等问题。

3. 3 建议

1) 提高产灰企业治灰主观能动性。我国粉煤灰行使对政策依存渡过高，行使率受制于政策指导，企业在探索粉煤灰综合行使途径上缺少手艺开发和推广的主观能动性，更多的是被动追随政策。各企业应积极主动做好前期的工艺调研，提供有利数据及其他依据，同科研高校、政府配合推动内陆粉煤灰的综合行使，实现环境与经济的双效益。

2) 增增强制性行使粉煤灰的政策。现行政策大多是激励行使粉煤灰，建议政府在合适的区域及应用领域增增强制性使用粉煤灰的政策，尤其在原质料较少或粉煤灰可替换的区域。如山西长治区域的制砖应削减当地黏土的使用，强制使用部门粉煤灰。

3) 提高固废行使信息的透明度。日本和印度通过差异途径对各产灰单元的粉煤灰产量及行使率举行果然或可被查询，接受社会公众的监视，从而提高各产灰企业行使粉煤灰的紧急性和积极性。

4) 政府提供更为现实的支持手段。建议政府确立高附加值综合行使项目的立项、环评、生态、用地、用水等绿色审批通道; 支持高附加值行使，扩大销售半径，改变原有对传统建材的依赖性; 争取区域的电价政策支持，降低企业用能成本，从而加大对粉煤灰综合行使积极性和经济性; 执行运输用度优惠政策，扩大粉煤灰产物运输经济半径，增添拓宽粉煤灰的销路和应用局限。

4 燃煤电厂粉煤灰综合行使手艺生长现状

现有粉煤灰主要综合行使手艺途径见表 4，其中附加值越高的行使途径，消耗的粉煤灰量越小。由表 4 可知，除建材、基建等传统行使途径实现了大规模产量化生产外，其余应用途径对粉煤灰的消纳量小，且问题较多。如高铝粉煤灰中提取Al2O3工艺: 行使碱石灰、石灰石作为烧结剂举行粉煤灰中Al2O3提取历程中会发生大量硅渣副产物，如生产 1t Al2O3可发生 1.5～3.0 t 硅渣，碱法提铝工艺发生的硅渣量更大; 酸浸法更适用于莫来石含量较少的流化床粉煤灰，且装备需抗侵蚀导致成本高。

现在针对粉煤灰基催化剂的研究还不够深入，基本上只是单纯将粉煤灰看成一种通例载体替换物，粉煤灰制备催化的要害理论研究还没有获得突破。现阶段从粉煤灰中提取镓、锗等金属元素的手艺主要有沉淀法、吸附法、萃取法等，但存在回收率不高、历程重大、成本高、产物纯度不理想等问题。

海内外报道了许多有关粉煤灰处置废水的试验研究，但多数仅限于考察粉煤灰对污染物的吸附量和脱除量，而未思量该方式的现实应用，其中最主要的是灰水星散和星散后灰的处置问题; 除氟后的粉煤灰也会引起二次污染，若随意弃置，经雨水淋溶可能造成土壤和水体的污染。与纯黄土相比，若用该粉煤灰( 25%) 与纯黄土烧制砖的氟溢出量增添 11%。除表 4 枚举的行使途径外，研究者也正将眼光投放在其他领域。

1) Dindi 等研究注释，行使粉煤灰矿化封存CO2不仅可以削减 CO2排放量，还可以提高粉煤灰的稳定性，从而扩大其在修建质料生产中的行使率。只管封存能力低，但由于年粉煤灰产量伟大，使用粉煤灰作为矿化封存 CO2质料 的 研 究仍 受 到 广 泛关注。

2) 行使粉煤灰制作具有特定修建功效，如保温、防水、阻燃、耐火、防腐、抗辐射等功效的质料也是粉煤灰综合行使的热门: 粉煤灰具有对高温稳定性好及热膨胀系数小的特点，黄军一致、李键铎等划分用粉煤灰及含铝矿经烧结制备了镁铝尖晶石－刚玉－Sialon 复合耐高温质料和氧化铝/粉煤灰耐火质料，经检测常温耐火度可达 1400 ℃; 粉煤灰作为质料可著提高制备质料的阻燃性，曹新鑫等将粉煤灰加入聚丙烯基体中制备了抗静电质料; Singh 等研制出多种粉煤灰抗辐射混凝土产物，将粉煤灰引入抗辐射领域应用中; 粉煤灰防腐质料的应用主要在粉煤灰耐酸胶泥和粉煤灰防腐涂料，可用于地下管线外壁、钢结构、烟囱内壁等的防腐; 以粉煤灰为质料举行粉煤灰轻质耐火砖的烧制，但要求所用粉煤灰品质知足低碳、低铁、高铝的要求，华中科技大学试制的粉煤灰轻质耐火砖常温耐压水平可达5.7 MPa，热导率( 350 ℃ ) 为 0.2 W / ( m・K)。但现在粉煤灰基功效质料大多处于理论研究阶段，工业化应用水平不高。

3) 英国兰卡斯特大学已研发出了一种由粉煤灰废物和碱性溶液组成的水泥混合物，这种水泥还具备导电性。这种混合物在日间借助太阳能电池板存储电量，夜晚释放出来，最终实现存储和释放功率200 ～ 500 W / m2。

5 我国粉煤灰综合行使主要问题

我国在粉煤灰行使历程中主要面临市场、手艺、区域不平衡、政策等问题。

1) 粉煤灰产地和市场存在地理隔离。我国西北区域燃煤电厂漫衍最麋集，由于西电东送、特高压输电等能源政策进一步加大了西北区域燃煤发电比重。而粉煤灰的主要消纳园地为中东部区域，由于运输经济半径( 300 km) ，将粉煤灰运输到中东部不知足经济性，因此海量粉煤灰被滞留在西北区域无法行使。

2) 已有综合行使途径单一，淡季现有的可大量综合行使粉煤灰途径只有建材与基建，但由于运输成本限制，粉煤灰只能在发生地周围消纳。泛起显著的季节性行使纪律，即每年冬季及雨季为粉煤灰的行使淡季: 冬季由于环境压力，制砖水泥等粉煤灰传统消纳单元停产减产，粉煤灰需求量骤减，造成电厂粉煤灰的滞留聚积; 雨季受天气影响，粉煤灰综合行使率偏低。

3) 高附加值行使手艺存在瓶颈。粉煤灰高附加值行使面临手艺成本高、发生二次污染、受限于粉煤灰特征、手艺有待进一步优化等问题，因此在现实中难以实现产业化应用。

4) 粉煤灰综合行使尺度系统不完整。我国粉煤灰综合行使相关尺度主要集中在传统建材行使方面，缺少在分类、高价值产物及非建材行使方面( 环保、农业、填埋等方面) 的尺度，因此其余领域粉煤灰的综合行使缺少手艺指导和规范，不利于粉煤灰的综合行使。

5) 缺少操作性更强、强制性应用的政策。政府对于粉煤灰综合行使的决议缺少更为现实的支持手段，再加上各产灰单元对于开拓新工艺的积极性不高，造成当下粉煤灰综合行使手艺生长缓慢。

6 结 论

我国是天下上粉煤灰产量和未行使量最多的国家，平均每年有 2 亿 t 新发生的粉煤灰堆存而无法行使，影响环境。我国粉煤灰综合行使在应用途径、相关专利、相关政策的现状主要为:

1) 我国粉煤灰平均综合行使率为 70%，主要应用在建材行业中，与其他发达国家相比，在蹊径方面、矿坑回填方面的应用率偏低。西部区域由于粉煤灰产量大、建材行业需求降低造成粉煤灰综合行使远低于天下水平。

2) 我国粉煤灰尺度涉及的指标局限和指标限值同外洋发达国家相比偏松，涉及领域多为传统的建材和基建，并不能很好地指导粉煤灰在其他领域的应用。

3) 在相关政策上我国现在存在以下问题: 产灰企业缺少主观能动性; 现政策大多是激励行使粉煤灰，缺乏强制性; 固废行使信息不透明; 政府缺少更为现实的支持手段。

4) 粉煤灰作为可综合行使的固体废弃物，其综合行使途径普遍，且仍在探索中。各产灰用灰单元应连系粉煤灰自身特征、当地市场需求、工艺特征、经济成本、环保要求等积极主动剖析选择最相宜的综合行使途径。同时各地方政府要因地制宜出台适用于当地的粉煤灰综合管理办法，尤其是西北区域更好地指导粉煤灰的综合行使，实现经济、社会、环保的配合效益。

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