火力發(fā)電廠粉煤灰的綜合利用探析

段志國，王陸瀟

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)排污權(quán)交易管理中心，呼和浩特 010011；2.重慶市環(huán)境保護信息中心，重慶 401147）

火力發(fā)電廠粉煤灰的綜合利用探析

段志國，王陸瀟

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)排污權(quán)交易管理中心，呼和浩特 010011；2.重慶市環(huán)境保護信息中心，重慶 401147）

火力發(fā)電是我國電力事業(yè)中不可缺少的角色，但是其在日常的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量粉煤灰。粉煤灰若長期堆放，不僅會占用大量土地，還會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。而對粉煤灰進行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚恚藗兛梢缘玫揭环N高附加值的建筑材料——微珠。因此，本文著重對火力發(fā)電廠粉煤灰的利用進行分析，以降低生產(chǎn)成本，保護生態(tài)環(huán)境。

火力發(fā)電；粉煤灰；綜合利用；微珠

在火力發(fā)電廠中，粉煤灰的生產(chǎn)量十分龐大，很多發(fā)電廠都在尋找粉煤灰綜合利用的途徑，以期高效利用資源，降低生產(chǎn)成本，保護生態(tài)環(huán)境。經(jīng)過調(diào)查，人們發(fā)現(xiàn)，對粉煤灰進行適當(dāng)加工處理，可以得到一種高附加值的建筑材料——微珠。但是，這種材料的提取非常困難，即便是對大量粉煤灰進行加工，人們也不過提取出極少量的漂珠（指粉煤灰中密度小于水的空心玻璃微珠）。由于干排除灰法不僅可以有效節(jié)約水資源，還可以保證水煤灰的活性價值，所以，如今大多數(shù)火力發(fā)電廠選擇該法提取微珠。

1 火力發(fā)電廠的粉煤灰處理現(xiàn)狀

粉煤灰主要是指火力發(fā)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對水的大量利用進行濕排，其在堆放過程中會占用大量土地。當(dāng)前，我國火力發(fā)電廠的排灰用水達到十多億噸，粉煤灰的占地面積也達到三萬多公頃，年粉煤灰排放量接近兩億噸，累計已達十億噸?，F(xiàn)如今，大多數(shù)火力發(fā)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政府的高度重視[1]。

粉煤灰是晶體礦物和非晶體礦物的混合物，其礦物組成的波動范圍較大，主要化學(xué)成分是氧化硅和氧化鋁。很多火力發(fā)電廠對粉煤灰進行加工，將粉煤灰變?yōu)楦吒郊又档慕ㄖ牧?，不僅實現(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 微珠的特點

在高溫燃燒過程中，粉煤灰中的煤粒會通過熱分解脫離出來進行揮發(fā)，燃燒時內(nèi)部與外部同時發(fā)生，煤粒呈現(xiàn)塑性狀態(tài)，失去原有的顆粒與棱角，并進行融合，便會形成多空狀近似球形的顆粒物。在煤粉顆粒完全燃燒后，煤粉中本身存在的無機礦物便會形成玻璃體近似球形的顆粒，這種物質(zhì)經(jīng)過除塵裝置可進行收集，從而得到微小的玻璃形體，此種物質(zhì)便是微珠。微珠顆粒較小，表面積略大，其中含有未燃燒的碳物質(zhì)，所以比一般的粉煤灰用途要廣闊[2]。

經(jīng)過儀器設(shè)備對微珠進行系統(tǒng)性分析，人們可以看出，微珠主要是由四種元素組成的，即硅、鋁、鐵、鈣，除此之外，微珠中還存在一些其他元素，如鎂、鈦、鈉、鉀等。微珠具有熔點高和導(dǎo)熱系數(shù)小的特點，其外形與水泥相似，但是其細(xì)度超過一般水泥，本身活性較高，比一般人工火山灰或天然火山灰要強很多。微珠在一定濕度下會表現(xiàn)出較高的粘聚力，比水泥更好，在常溫狀態(tài)下，微珠的可溶于硅，其在一定濕度下會與鋁氧化物和水泥發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氫氧化鈣，并與之緩慢融合，形成穩(wěn)定物質(zhì)，且不溶于硅酸鈣。隨著火山灰反應(yīng)技術(shù)的不斷發(fā)展，混凝土的強度逐步提高，密度不斷增加，使混凝土更具備耐久性。

3 微珠的好處和生成方法

3.1 運用微珠的好處

微珠是微小光滑的玻璃球，具有一定的水硬膠凝性質(zhì)，它可以改善混凝土的和易性，從而減少用水量，增強混凝土的防滲透性能。另外，微珠可降低水泥的水化性。粉煤灰微球中含有大量的玻璃體，表現(xiàn)出顆粒小、質(zhì)量輕、強度高、耐高溫等特點，其本身便符合地面涂料與填料的性質(zhì)要求。將微珠摻入工烯類塑料中，可以制作成消音器材，除此之外，微珠還可以用作隔熱保溫的材料和涂料原材料[3]。

3.2 微珠生成方法

粉煤灰的生成質(zhì)量與鍋爐設(shè)計和負(fù)荷燃料條件息息相關(guān)。在一些火力發(fā)電廠中，鍋爐的爐膛應(yīng)保持在1 600℃上下，在如此溫度之下，礦物雜質(zhì)除少量石英之外，便可全部進行熔融。燃燒溫度越高，微珠的成型率越大，生成之后，其特點為含碳量更低、質(zhì)量更好。影響硅酸鹽灰粒熔融溫度的主要原因有兩個，一是粉煤灰顆粒礦物的組成成分，二是煤粉的顆粒粒徑。煤粉的顆粒越粗糙，其中的成分越復(fù)雜，越不利于形成微珠；煤粉的顆粒越精細(xì)，礦物組成越簡單，便越有利于微珠的形成。這便要求火力發(fā)電的工程鍋爐容量必須大，爐膛溫度應(yīng)控制在1 600℃上下，煤粉保持一定細(xì)度，從而產(chǎn)生出條件最佳的微珠[4]。

4 微珠生產(chǎn)效益與環(huán)保作用

人們可以利用電除塵和分選設(shè)備兩種方式來生產(chǎn)微珠，采用微珠全封閉方式進行生產(chǎn)，可以有效避免微珠給環(huán)境造成的污染。在包裝方面，應(yīng)采用袋裝或灌裝包裝方式。生產(chǎn)要完全符合我國政府對環(huán)境保護的要求，應(yīng)盡量避免對環(huán)境造成二次污染[5]。

隨著我國對高產(chǎn)量粉煤灰建材生產(chǎn)的支持與維護力度的不斷加大，高附加值產(chǎn)品在粉煤灰市場的占有率越來越高。從一些火力發(fā)電廠最近兩年的情況來看，從粉煤灰中提取微珠并進行加工再利用，其具有投資小、生產(chǎn)過程穩(wěn)定的特點，工藝技術(shù)容易掌握，微珠的收益指標(biāo)良好，本身的效益較高。用粉煤灰生產(chǎn)微珠，不僅有效解決粉煤灰的占地問題，也大大降低環(huán)境污染。此外，微珠本身便是工業(yè)材料，微珠生產(chǎn)在一定程度上緩解了經(jīng)濟壓力，使火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益和社會效益得到提高[6]。

5 結(jié)語

在生產(chǎn)微珠時，火力發(fā)電廠要及時引進新設(shè)備，保證產(chǎn)品質(zhì)量。火力發(fā)電廠應(yīng)根據(jù)實際情況對鍋爐進行改造，將微珠生產(chǎn)由濕排改為干排，之后安裝分選設(shè)備，逐步減少濕排灰量，提高高附加值商品粉煤灰的產(chǎn)量。同時，火力發(fā)電廠應(yīng)積極與附近水泥廠進行合作，最好選擇一些大型水泥廠，可以采用氣力輸送除灰技術(shù)等先進技術(shù)實現(xiàn)火力發(fā)電廠與水泥廠的無縫對接，將電廠除灰口安裝到水泥廠的干灰氣力直接輸送管道上面，并將選出的商品粉煤灰直接送到水泥廠，作為水泥混合材料進行加工、使用，從而有效減少除灰用水和用電的資源浪費，達到降低發(fā)電成本的目的。

1 武慧強，楊 磊.大型火力發(fā)電廠粉煤灰的綜合利用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2016，6（2）：611.

2 宗 琪.淺析火力發(fā)電廠粉煤灰的綜合利用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，（1）：1-6.

3 易龍生，王 浩，王鑫，等.粉煤灰建材資源化的研究進展[J].硅酸鹽通報，2012，31（1）：88-91.

4 吳元鋒，儀桂云，劉全潤，等.粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀[J].潔凈煤技術(shù)，2013，19（6）：100-104.

5 賀瑞雪.淺談火力發(fā)電廠粉煤灰綜合利用[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（下），2016，14（9）：57.

6 陳昌禮，趙振華.貴州省粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀與發(fā)展思考[J].建筑技術(shù)，2012，43（4）：358-360.

Comprehensive Utilization of Fly Ash in Thermal Power Plant

Duan Zhiguo,Wang Luxiao
(1.Management Emission Trading Center in Inner Mongolia Autonomous Region,Hohhot 010011,China;2.Chongqing Environment Protection Information Center,Chongqing 401147,China）

Thermal power generation is an indispensable role in China's electric power industry,but it will produce a lot of fly ash in the daily production process.If the long-term accumulation of fly ash,not only will take up a lot of land,but also cause serious pollution of the ecological environment.And the appropriate processing of fly ash,people can get a high value-added building materials - beads.Therefore,this paper focuses on the use of fly ash from thermal power plants to reduce production costs and protect the ecological environment.

thermal power generation; fly ash; comprehensive utilization; micro beads

X705

A

1008-9500(2017)11-0064-02

2017-09-08

段志國（1984-），男，蒙古族，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士研究生，工程師，從事排污權(quán)交易工作。