我國粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀與展望

我國粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀與展望

0脫硫副產(chǎn)物中國的發(fā)電能力逐年增加，燃料電廠每年排放的碳灰粉總量也逐年增加。其中包括從熔爐末端排放的隨氣量，主要從分離器收集的碳灰粉，以及從大或大塊塊中收集的葉渣?！笆晃濉逼陂g,全國大力推動火電脫硫,伴隨脫硫項目的實施,產(chǎn)生了大量脫硫副產(chǎn)物。根據(jù)脫硫工藝的不同,包括濕法脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫石膏,以及干法和半干法脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫灰。1“5”碳灰粉的綜合利用1.1發(fā)展現(xiàn)狀和成效“十一五”期間,我國資源綜合利用推進力度不斷增強,利用規(guī)模日益擴大,技術(shù)裝備水平不斷提升,政策措施逐步完善,實現(xiàn)了經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益的有機統(tǒng)一,資源綜合利用取得了積極進展。綜合利用概況見表1。1.2粉煤灰綜合利用的制約因素雖然“十一五”期間粉煤灰資源綜合利用取得了積極成效,但與加快經(jīng)濟發(fā)展方式,建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求還有很大差距,存在的問題仍較為突出。(1)粉煤灰綜合利用區(qū)域發(fā)展不平衡。受地區(qū)經(jīng)濟實力不均、基本建設(shè)規(guī)模、資源貧富差異等因素的影響,不同地區(qū)固體廢棄物產(chǎn)生、堆存及綜合利用情況差異較大,其中粉煤灰最為突出。山西、內(nèi)蒙古、陜西等地區(qū)粉煤灰產(chǎn)生和堆存量大,利用率低;北京、上海和東部沿海地區(qū),利用水平較高,粉煤灰綜合利用率保持在95%以上。(2)積存量驚人,堆存量仍在繼續(xù)增加。建國以來,歷年排放未加利用而堆存在灰場的粉煤灰總量已在25億t以上,造成土地和環(huán)境污染較為突出問題。脫硫石膏累積堆存量已超過0.5億t以上。脫硫石膏大量堆存,既占用土地,又浪費資源,含有的酸性及其他有害物質(zhì)容易對周邊環(huán)境造成污染,已經(jīng)成為制約我國燃煤機組煙氣脫硫可持續(xù)發(fā)展的重要因素。(3)技術(shù)支撐能力不足。目前,粉煤灰綜合利用尚存在許多技術(shù)瓶頸,尤其缺乏大規(guī)模、高附加值利用且具有帶動效應(yīng)的重大技術(shù)和裝備,國家在粉煤灰綜合利用基礎(chǔ)性、前瞻性技術(shù)研發(fā)方面投入尚顯不足。多數(shù)企業(yè)研發(fā)能力較弱,技術(shù)裝備落后,缺乏研發(fā)投入的積極性?，F(xiàn)有技術(shù)裝備水平不能為固廢綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有效支撐,制約了綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展。(4)利廢企業(yè)規(guī)模小。利廢企業(yè)與固廢產(chǎn)生單位的主營業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)度低,受重視程度不夠,造成利廢的企業(yè)以中小型為主,平均產(chǎn)值不足2000萬元。缺乏具有較強市場競爭力的跨區(qū)域、跨省份的大型專業(yè)企業(yè)集團,企業(yè)資源整合能力差,無法獲得明顯的規(guī)模效益。(5)利廢項目落地難、不受重視。利廢企業(yè)在綜合利用的同時,往往對地方節(jié)能降耗帶來一些負面影響,并且經(jīng)濟效益一般、稅收貢獻小、占地面積大。此外,一些粉狀物料露天堆放的企業(yè),如加氣混凝土砌塊、粉煤灰三渣等,對周邊環(huán)境影響較大。(6)現(xiàn)有政策體系有待完善。粉煤灰綜合利用所實現(xiàn)的對原生礦產(chǎn)的替代以及間接產(chǎn)生的節(jié)能減排效果,缺乏認定標準,相關(guān)效果尚未納入節(jié)能減排考核指標,相對于節(jié)能而言,政府各部門對資源利用重視不夠。此外,現(xiàn)有財稅優(yōu)惠政策支持力度不夠,一些利廢產(chǎn)品(如摻合料、外加劑等)尚未列入稅收優(yōu)惠目錄。尚未建立粉煤灰綜合利用專項基金。部分地區(qū)還存在政策落實難、執(zhí)行中有偏差等問題。25年展望“十二五”期間,粉煤灰產(chǎn)生量快速增加,預(yù)計粉煤灰的產(chǎn)生量將從2010年的4.8億t,增長到2015年的5.8億t,綜合利用面臨更大的機遇和挑戰(zhàn)。國家發(fā)改委、工信部在有關(guān)“十二五”規(guī)劃中,對粉煤灰、脫硫石膏的綜合利用提出了具體的目標和任務(wù),見表2。為完成這些目標和任務(wù),應(yīng)加大科研投入,在粉煤灰綜合利用的基礎(chǔ)性研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)研究方面,縮小與國外先進水平的差距。3關(guān)于碳灰合金技術(shù)的方向和發(fā)展趨勢3.1粉煤灰的綜合利用現(xiàn)狀近年來,在建材領(lǐng)域,粉煤灰綜合利用保持平穩(wěn)發(fā)展態(tài)勢,主要應(yīng)用于水泥、混凝土、砂漿、筑路用粉煤灰三渣、新型墻體材料、回填等方面。以上海為例,粉煤灰在混凝土摻合料和水泥混合材的應(yīng)用比例最高,總計達75%。總體而言,“十一五”期間,在以上傳統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi),由于科研投入少,粉煤灰綜合利用技術(shù)水平發(fā)展較慢,其綜合利用率之所以保持95%以上的較高水平,一方面是基于上海市基本建設(shè)規(guī)模提速的背景,另一方面基于既有粉煤灰綜合利用科研成果和技術(shù)標準。利用途經(jīng)、利用現(xiàn)狀分析見表3~5。在化工、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域,近年來科研人員也開展了一系列研究,取得了一些科研成果,獲得了較好的效益。3.2應(yīng)用性能及發(fā)展趨勢能源問題是當今世界的大問題,也是我國國民經(jīng)濟發(fā)展中的薄弱環(huán)節(jié)。建材產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要原材料產(chǎn)業(yè),又是工業(yè)領(lǐng)域六大耗能產(chǎn)業(yè)之一,同時也是排放溫室氣體的大戶,屬于典型的高耗能、高污染行業(yè),能耗占工業(yè)能耗的10%以上。因此,合理利用能源,發(fā)展低碳建材,是我國建材行業(yè)發(fā)展的大趨勢。應(yīng)從節(jié)能減排的角度出發(fā),分析粉煤灰綜合利用的技術(shù)發(fā)展趨勢。(1)充分利用粉煤灰,降低水泥生產(chǎn)能耗和碳排放。水泥生產(chǎn)能耗包括電耗和煤耗,碳排放由電耗、煤耗、石灰石分解產(chǎn)生,其兩磨一燒生產(chǎn)工藝的碳排放分析見表6。水泥生產(chǎn)的能耗較高,碳排放達765.1kg/t。從水泥“兩磨一燒”的生產(chǎn)工藝入手,研究開發(fā)先進技術(shù)裝備,充分利用粉煤灰,降低生產(chǎn)能耗和碳排放,技術(shù)分析見表7。在水泥行業(yè),粉煤灰綜合利用技術(shù)的發(fā)展趨勢如下:(1)研究利用高鈣粉煤灰,取代部分石灰石,配制生料;(2)開發(fā)高性能水泥熟料煅燒技術(shù),提高作為混合材的粉煤灰、爐渣摻量;(3)研發(fā)以粉煤灰為載體的助磨劑,降低生料粉磨和水泥粉磨的能耗。(2)精細化加工商品灰,提高粉煤灰混凝土技術(shù)水平。目前市售商品粉煤灰粒徑較粗,活性較差,在混凝土中的摻量一般為15%,即50kg/m3左右。采用物理機械粉磨以及脫硫建筑石膏、助磨劑的復(fù)合激發(fā)技術(shù),對粉煤灰進行活化超細粉磨處理,比表面積達500m2/kg,28d活性指數(shù)超過80%,在混凝土中的摻量提高至20%~25%(即70~85kg/m3),明顯提高粉煤灰混凝土的技術(shù)水平。其技術(shù)性能見表8?；罨毞勖夯业纳a(chǎn)能耗主要為粉磨電耗、煅燒脫硫建筑石膏的煤耗,排放的CO2由以上電耗和煤耗產(chǎn)生。能耗碳排放分析見表9。利用活化超細粉煤灰等量取代部分水泥,并與水泥、其他摻合料(礦渣粉、鋼渣粉等)復(fù)配成復(fù)合膠凝材料,用于配制混凝土,獲得明顯的節(jié)能減排效益。節(jié)能效果分析見表10。在混凝土行業(yè),粉煤灰綜合利用技術(shù)的發(fā)展趨勢如下:(1)研究粉煤灰超細粉磨加工工藝,利用物理作用提高其活性;(2)研究粉煤灰活性激發(fā)技術(shù),并協(xié)同激發(fā)其他摻合料(礦粉、鋼渣粉等)與水泥的活性;(3)研究活化超細粉煤灰復(fù)合膠凝材料的應(yīng)用技術(shù)和配套外加劑技術(shù),指導(dǎo)預(yù)拌混凝土的配制與施工應(yīng)用。(3)依托地域優(yōu)勢,發(fā)展粉煤灰新型墻體材料。粉煤灰燒結(jié)磚、蒸壓粉煤灰加氣砌塊和粉煤灰輕質(zhì)條板是吃灰量高的三種新型墻體材料。這三種墻體材料生產(chǎn)時,燒結(jié)磚采用一次能源(燃煤),輕質(zhì)條板基本不用燃料、只間接耗能(使用水泥),而蒸壓加氣砌塊除采用一次能源(燃煤)外,還間接耗能(使用水泥、石灰)。能耗與碳排放見表11。分析結(jié)果表明,蒸壓加氣砌塊的煤耗(標煤)達31kgce/m3,CO2碳排放達68kg/m3,遠高于其他兩種粉煤灰新型墻體材料。應(yīng)結(jié)合能耗和碳排放指標、資源綜合利用情況、生產(chǎn)條件,對發(fā)展粉煤灰新型墻體材料進行綜合評價,見表12。在新型墻體材料行業(yè),粉煤灰綜合利用技術(shù)的發(fā)展趨勢如:(1)在北京、上海等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),土地資源緊張,節(jié)能減排和環(huán)境保護要求高、壓力大,應(yīng)結(jié)合住宅產(chǎn)業(yè)化推進力度,重點研究發(fā)展粉煤灰輕質(zhì)條板,充分利用粉煤灰、爐渣和城市建筑垃圾;(2)在二、三線城市,利用城市外圍較充裕的土地資源,發(fā)展粉煤灰燒結(jié)磚,協(xié)同處置河道淤泥,能耗低、固廢消納效率高;(3)在煤炭資源和粉煤灰資源相對豐富的地區(qū),可發(fā)展蒸壓粉煤灰加氣砌塊,大量消納粉煤灰資源。(4)開發(fā)粉煤灰商品砂漿,改善城市環(huán)境,提高工程質(zhì)量。商品砂漿具有廣闊的市場,按定額砂漿用量推算,多層住宅砂漿用量為0.198m3/m2(建筑面積),高層住宅砂漿用量為0.0889m3/m2。在商品砂漿中,粉煤灰既可以取代30%~50%的水泥,用作膠凝材料,又可以代部分砂。因此,推廣粉煤灰商品砂漿,不但可以提高工程質(zhì)量,提高勞動生產(chǎn)率,而且有利于水泥散裝化的推行和粉煤灰的綜合利用,有利于城市的環(huán)境保護和節(jié)能減排。其能耗與碳排放分析見表13、表14。表13和表14表明,DP5粉煤灰商品砂漿與1:1:6混合砂漿相比,煤耗(標煤)降低4kgce/t,電耗降低2kWh/t,減排CO240kg/t;DP10粉煤灰商品砂漿與1:1:4混合砂漿相比,煤耗(標煤)降低9kgce/t,電耗降低4kWh/t,減排CO270kgce/t。因此,推廣粉煤灰商品砂漿的節(jié)能減排效果顯著。在商品砂漿行業(yè),粉煤灰綜合利用技術(shù)的發(fā)展趨勢如下: