中國保定地區(qū)燃煤電廠固廢綜合利用研究

李嘉 李祝 鐘靈毓 黃圳祥

深圳市能源電力服務(wù)有限公司，中國·廣東 深圳 518052

1 引言

環(huán)保與經(jīng)濟(jì)是目前人類社會(huì)共同追求的目標(biāo)。區(qū)域燃煤電廠的固廢處理不應(yīng)成為競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，反而應(yīng)該形成規(guī)模，逐漸形成產(chǎn)業(yè)集群，守護(hù)一方水土，創(chuàng)造共同利益。

2 項(xiàng)目實(shí)施的目的與意義

中國保定地區(qū)數(shù)家燃煤電廠由于所處區(qū)域臨近中國北京、雄安均受環(huán)保政策影響較大。同時(shí)由于距離港口較遠(yuǎn)，因此煤炭運(yùn)輸基本靠公路、鐵路，來源十分近似；各電廠發(fā)電機(jī)組、鍋爐、除塵設(shè)備差距并不明顯，這些因素共同導(dǎo)致固廢排放種類、成分高度一致。

隨著基礎(chǔ)材料及加工改性工藝的不斷研究發(fā)展，環(huán)保、經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展成為了可能。能源供應(yīng)企業(yè)應(yīng)該走在前端，引領(lǐng)發(fā)展[1]。

3 中國發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

生態(tài)環(huán)境是人類的共同財(cái)產(chǎn)，國家必定會(huì)不斷出臺(tái)更加嚴(yán)格的政策。自然材料的應(yīng)用必將受到極大限制，各種原來意義上的“廢品”必須資源化利用。各大高校、企業(yè)不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)材料研究、創(chuàng)新科技、研發(fā)新工藝，粉煤灰、爐渣、脫硫石膏、脫硫污泥、煤矸石等燃煤電廠固廢已逐漸在中國山東、山西、河北、安徽等地開始了資源化、高值化利用進(jìn)程。此幾種固廢中國發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)如下。

3.1 粉煤灰

粉煤灰在混凝土中的使用具有技術(shù)規(guī)范（GB/T1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》），是粉煤灰最為廣泛的應(yīng)用之一。但是并不是全國的基建市場(chǎng)都像一、二城市那樣火熱，更廣大的中小城市的粉煤灰無法靠本地區(qū)消納。隨著混凝土材料的改進(jìn)，加氣塊、預(yù)制裝配式墻板等廣泛應(yīng)用，粉煤灰用途得以拓展。隨著超細(xì)加工、改性等技術(shù)的逐漸成熟，粉煤灰作為工業(yè)添加料的用途更加寬廣，附加值也更加高。

3.2 爐渣

爐渣本身列入粉煤灰范疇，既可以直接利用，也可以磨細(xì)加工接近粉煤灰性能。目前中國國內(nèi)主要用途有水泥混合料、各種骨料、廢水處理（多孔吸附性強(qiáng)）、土壤改良等。

3.3 脫硫石膏

脫硫石膏填埋或堆存處理方式均有較大危害。脫硫石膏堆積占用大量土地資源；所含的酸性氧化物等物質(zhì)會(huì)污染環(huán)境，而且長(zhǎng)期堆存還有可能滲透到地下，對(duì)地下水和地下生物產(chǎn)生二次污染；脫硫石膏和有機(jī)廢物、雨水混合在一種無氧環(huán)境中，會(huì)產(chǎn)生硫化氫氣體。硫化氫氣體是一種有害氣體，低濃度會(huì)放出臭雞蛋氣味，達(dá)到較高濃度會(huì)致人死亡。

脫硫石膏可作為原料，主要用途有制備α高強(qiáng)石膏（模具石膏、工藝品石膏等）、β建筑石膏（抹灰石膏、涂料石膏等）、混合石膏（自流平石膏等）等。截至2019年，中國抹灰石膏砂漿的應(yīng)用總體量為450萬t，2020年預(yù)估在600萬t左右，按照中國房地產(chǎn)每年20億m2增長(zhǎng)速度估算，市場(chǎng)應(yīng)用總量在1500萬t左右，市值150億左右；自流平石膏是抹灰石膏的3倍左右，市值450億左右，市場(chǎng)發(fā)展前景可觀。加上其他石膏制品，如石膏板、石膏線條、隔墻板等，總市值近千億。

3.4 脫硫污泥

脫硫污泥最重要的是去除污泥中的重金屬，目前尚無特別有效的經(jīng)濟(jì)處置方式。物理電熱修復(fù)法、熱解析法能耗高、作用有限、后續(xù)處理難度大；生物法過程長(zhǎng)、難控制、易受外界條件影響；化學(xué)淋洗法易造成二次污染；水泥包裹、熔融固化、瀝青固化各有成本高、有浸出二次污染可能性等缺陷；目前僅有藥劑固化比較適合，但成本、處理方法、處置流程、管控等仍需進(jìn)一步優(yōu)化。

3.5 煤矸石

由于非產(chǎn)煤區(qū)域燃煤電廠都比較重視磨煤機(jī)的效率，因此剩余的煤矸石量比較小，當(dāng)?shù)刂拼u、水泥廠等建材企業(yè)比較容易消納[2]。

4 取樣理化特性分析

4.1 樣品的采集

中國保定地區(qū)主要燃煤電廠：大唐保定熱電廠（2臺(tái)200MW供熱機(jī)組）、大唐清苑熱電有限公司（2×300MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組）、河北國華定州發(fā)電有限責(zé)任公司（2×600MW+2×66MW）、河北涿州京源熱電有限責(zé)任公司（2×350MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組）、深能保定發(fā)電有限公司（2×35MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組）。

采集深能保定發(fā)電有限公司電廠原灰?guī)臁⒋只規(guī)?、?xì)灰?guī)旆勖夯?、爐渣、脫硫石膏、中水污泥、脫硫污泥、煤矸石樣本。根據(jù)機(jī)組情況估算各種類固廢年產(chǎn)量：粉煤灰30萬t，爐渣3萬t、脫硫石膏6萬t、污泥9000t、煤矸石1000t。

4.2 化學(xué)性質(zhì)檢測(cè)對(duì)比

由圖1可以看出，中國保定電廠的灰成分與常規(guī)高溫粉煤灰典型值非常接近。

圖1 中國保定電廠的灰成分與常規(guī)高溫粉煤灰成分對(duì)比圖

4.3 物理性質(zhì)檢測(cè)

物理性質(zhì)檢測(cè)如表1所示。

表1 物理性質(zhì)檢測(cè)表

4.4 評(píng)估分析

評(píng)估分析如表2所示。

表2 評(píng)估分析表

5 固廢綜合利用發(fā)展建議

5.1 粉煤灰（原灰、粗灰、細(xì)灰）

根據(jù)化學(xué)分析報(bào)告指標(biāo)硅鋁比值較好、屬高溫發(fā)電工藝?？沙⒓?xì)加工、改性產(chǎn)品作為填料級(jí)替代碳酸鈣在橡膠、塑料制品、涂料、硅膠中應(yīng)用。建議進(jìn)一步做工藝應(yīng)用試驗(yàn)（第三方實(shí)驗(yàn)、中試），確定目標(biāo)市場(chǎng)、產(chǎn)品。

發(fā)展建議：由于中國保定地區(qū)混凝土攪拌站對(duì)二級(jí)灰要求較嚴(yán)，與三級(jí)灰相比，附加值相當(dāng)高。因此建議分階段進(jìn)行發(fā)展，第一階段首先進(jìn)行分選，精選出的二級(jí)灰即可帶動(dòng)附加值提高；同時(shí)進(jìn)行第三方應(yīng)用試驗(yàn)，盡快確定目標(biāo)市場(chǎng)、目標(biāo)產(chǎn)品。第二階段確定具體的目標(biāo)市場(chǎng)及目標(biāo)產(chǎn)品后，盡快上生產(chǎn)線，保定周邊輸送皮帶添加料碳酸鈣、炭黑替代品市場(chǎng)均有可發(fā)展?jié)摿Γ銐蛳{產(chǎn)品[3]。

5.2 爐渣

由于量不多，周邊水泥廠、磚廠足夠消納，因此建議直接捆綁銷售。

5.3 脫硫石膏（原膏）

建議分階段進(jìn)行處置，逐步嘗試提高附加值：

第一階段，由于周邊水泥廠、加氣塊廠、墻板廠有足夠消納能力，建議捆綁銷售。

第二階段，進(jìn)行充足的市場(chǎng)調(diào)研工作，做出經(jīng)濟(jì)分析，定位市場(chǎng)與產(chǎn)品，α型高強(qiáng)石膏（模具石膏），β型建筑石膏（抹灰石膏），混合石膏（自流平）。

5.4 中水污泥

相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)達(dá)標(biāo)，可委托有專業(yè)資質(zhì)的單位處置。

5.5 煤矸石

由于量不多，周邊水泥廠、磚廠足夠消納，因此建議直接捆綁銷售。

6 結(jié)語

經(jīng)濟(jì)性總是伴隨著規(guī)?；?，一件商品如果不能形成規(guī)模化就很難做到經(jīng)濟(jì)性。電廠固廢的產(chǎn)生具有周期性，單個(gè)周期內(nèi)多種固廢均不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的規(guī)模，因此經(jīng)濟(jì)性處理還有待科技、技術(shù)、工藝等創(chuàng)新開發(fā)。