我國是產(chǎn)煤大國,以煤炭為電力生產(chǎn)基本燃料的國策在長時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。燃燒1 t原煤,生產(chǎn)粉煤灰250~300 kg。在目前環(huán)保壓力日趨加大,固廢處置問題突出,電力行業(yè)傳統(tǒng)煤電企業(yè)經(jīng)營形式日趨嚴(yán)峻的局面下,固廢處置尤其是燃煤后產(chǎn)生的粉煤灰在煤電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)中越發(fā)重要和緊迫。
為了更全面了解我國粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀,改善我國粉煤灰綜合利用情況,本文總結(jié)了國內(nèi)外粉煤灰綜合利用的基本情況、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)政策及主要利用途徑,通過對比國內(nèi)外利用現(xiàn)狀,分別從利用途徑、標(biāo)準(zhǔn)制定、政策制定3方面提出我國今后粉煤灰綜合利用的合理化建議。
01燃煤電廠粉煤灰綜合利用現(xiàn)狀
燃煤電廠固廢產(chǎn)出量的增長趨勢得到緩解,但固廢的綜合利用量沒有顯著提高,基本維持在原有水平,這主要是因?yàn)椋阂环矫骐S著新能源發(fā)電量占比提高,造成傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電量受到制約;另一方面現(xiàn)階段國內(nèi)外很多粉煤灰的“高附加值”綜合利用并未得到產(chǎn)業(yè)化普及。
各國家基本上以建材應(yīng)用為主,而在其余途徑的應(yīng)用選擇則受各國政策及產(chǎn)業(yè)的影響;高附加值利用方面,只有日本相對利用率占比較大,這是由于日本本國原材料的限制,粉煤灰被開發(fā)成各種材料用于替代原材料。
與其他發(fā)達(dá)國家或地區(qū)相比,我國粉煤灰在道路基建、回填、農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用比例較低。我國在高附加值利用領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用主要集中在提取氧化硅、氧化鋁及稀有金屬,合成陶瓷材料和沸石分子篩,處理污水、廢氣等方面。由于傳統(tǒng)建材方面的需求量衰減,我國粉煤灰產(chǎn)出量巨大,我國粉煤灰利用率偏低的地區(qū)主要集中在西部地區(qū),造成我國粉煤灰綜合利用情況短時(shí)期內(nèi)得不到顯著緩解。
日本最主要的利用途徑是水泥,占日本粉煤灰綜合利用量的67.12%。美國環(huán)保局(EPA)將粉煤灰利用主要有建材、結(jié)構(gòu)填充和堤防。歐洲在固廢政策和利用方面主要關(guān)注2方面因素:環(huán)保和資源化。
我國燃煤電廠的粉煤灰產(chǎn)量遠(yuǎn)大于發(fā)達(dá)國家產(chǎn)量,且表現(xiàn)出明顯的地域分布不均勻性,同時(shí)由于我國粉煤灰大部分應(yīng)用在建材,單一的利用途徑顯著制約著粉煤灰的利用。后續(xù)要提高基建領(lǐng)域的利用率,推進(jìn)西部地區(qū)在填埋的應(yīng)用,關(guān)注環(huán)保領(lǐng)域的研究應(yīng)用,加大在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
02燃煤電廠粉煤灰綜合利用標(biāo)準(zhǔn)
我國有關(guān)粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)56個(gè),其中國標(biāo)11個(gè),行標(biāo)23個(gè),地標(biāo)22個(gè),標(biāo)準(zhǔn)范圍涉及電廠、建材、道路、檢測等方面,其中建材領(lǐng)域占據(jù)一半,但現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)缺少高附加值領(lǐng)域、分類、規(guī)范、環(huán)保等方面。
歐洲對環(huán)保指標(biāo)監(jiān)控更嚴(yán),因此增加了更多粉煤灰成分的指標(biāo);日本由于處于地震帶,因此比較側(cè)重強(qiáng)度參數(shù)。綜合比較,我國在粉煤灰方面制定的標(biāo)準(zhǔn)所涉及的指標(biāo)范圍和指標(biāo)限值同國外發(fā)達(dá)國家相比偏松。日本同歐盟最嚴(yán),我國同美國處于同一水平。各國粉煤灰的分類標(biāo)準(zhǔn)不盡相同,中國及美國主要以CaO含量為依據(jù),日本以性能進(jìn)行分類,歐盟以細(xì)度及燒失量為分類標(biāo)準(zhǔn)。
建議標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)體現(xiàn)我國自身的特殊性,優(yōu)先制定適用本地區(qū)粉煤灰利用的標(biāo)準(zhǔn),評估重金屬對土壤及地下水影響風(fēng)險(xiǎn),制定其他利用途徑的標(biāo)準(zhǔn)。
03燃煤電廠粉煤灰綜合利用政策
我國2013年發(fā)布了新修訂的《粉煤灰綜合利用管理辦法》,規(guī)定了對利用粉煤灰產(chǎn)業(yè)給予的優(yōu)惠政策且鼓勵(lì)在一些高附加值/大摻量利用途徑進(jìn)行應(yīng)用。2017年1月環(huán)保部發(fā)布實(shí)施了《火電廠污染防治技術(shù)政策》,要求粉煤灰應(yīng)遵循優(yōu)先綜合利用的原則再堆存。
日本政府及銀行對引進(jìn)使用粉煤灰處理設(shè)備的一般產(chǎn)業(yè),會(huì)給予高融資率(40%)和低利率(1.9%)的特別優(yōu)惠,在經(jīng)濟(jì)上提高用灰產(chǎn)灰單位綜合利用的積極性,而我國等國并無這方面的政策優(yōu)惠。發(fā)達(dá)國家無論是政策調(diào)整還是標(biāo)準(zhǔn)制定都有顯著的靈活性,可根據(jù)市場及技術(shù)情況及時(shí)調(diào)整,以便更好地促進(jìn)粉煤灰和石膏的綜合利用及使用。國外粉煤灰綜合利用的推進(jìn)中民間機(jī)構(gòu)參與度較高。我國尤其是西部地區(qū),政策引導(dǎo)性對于固廢綜合利用率影響巨大,可顯著提高或降低固廢的綜合利用率,反映出我國固廢綜合利用的單一性及政策依存度過高等問題。
建議提高產(chǎn)灰企業(yè)治灰主觀能動(dòng)性,增加強(qiáng)制性利用粉煤灰的政策,提高固廢利用信息的透明度,政府提供更為實(shí)際的支持手段。
04燃煤電廠粉煤灰綜合利用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
除建材、基建等傳統(tǒng)利用途徑實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)量化生產(chǎn)外,其余應(yīng)用途徑對粉煤灰的消納量小,且問題較多。
研究者也正將目光投放在其他領(lǐng)域。利用粉煤灰礦化封存CO2不僅可以減少CO2排放量,還可以提高粉煤灰的穩(wěn)定性,從而擴(kuò)大其在建筑材料生產(chǎn)中的利用率。利用粉煤灰制作具有特定建筑功能,如保溫、防水、阻燃、耐火、防腐、抗輻射等功能的材料也是粉煤灰綜合利用的熱點(diǎn)。英國蘭卡斯特大學(xué)已研發(fā)出了一種由粉煤灰廢料和堿性溶液構(gòu)成的水泥混合物,這種水泥還具備導(dǎo)電性。這種混合物在白天借助太陽能電池板存儲(chǔ)電量,夜晚釋放出來,最終實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和釋放功率200~500 W/m2。
05我國粉煤灰綜合利用主要問題
我國在粉煤灰利用過程中主要面臨市場、技術(shù)、區(qū)域不平衡、政策等問題。粉煤灰產(chǎn)地和市場存在地理隔離;已有綜合利用途徑單一,淡季現(xiàn)有的可大量綜合利用粉煤灰途徑只有建材與基建,但由于運(yùn)輸成本限制,粉煤灰只能在產(chǎn)生地周圍消納;高附加值利用技術(shù)存在瓶頸;粉煤灰綜合利用標(biāo)準(zhǔn)體系不完備;缺少操作性更強(qiáng)、強(qiáng)制性應(yīng)用的政策。
06結(jié)論
1)我國粉煤灰平均綜合利用率為70%,主要應(yīng)用在建材行業(yè)中,與其他發(fā)達(dá)國家相比,在道路方面、礦坑回填方面的應(yīng)用率偏低。西部地區(qū)由于粉煤灰產(chǎn)量大、建材行業(yè)需求降低造成粉煤灰綜合利用遠(yuǎn)低于全國水平。
2)我國粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)涉及的指標(biāo)范圍和指標(biāo)限值同國外發(fā)達(dá)國家相比偏松,涉及領(lǐng)域多為傳統(tǒng)的建材和基建,并不能很好地指導(dǎo)粉煤灰在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。
3)在相關(guān)政策上我國目前存在以下問題:產(chǎn)灰企業(yè)缺少主觀能動(dòng)性;現(xiàn)政策大多是鼓勵(lì)利用粉煤灰,缺乏強(qiáng)制性;固廢利用信息不透明;政府缺少更為實(shí)際的支持手段。
4)粉煤灰作為可綜合利用的固體廢棄物,其綜合利用途徑廣泛,且仍在探索中。各產(chǎn)灰用灰單位應(yīng)結(jié)合粉煤灰自身特性、當(dāng)?shù)厥袌鲂枨?、工藝特性、?jīng)濟(jì)成本、環(huán)保要求等積極主動(dòng)分析選擇最適宜的綜合利用途徑。同時(shí)各地方政府要因地制宜出臺(tái)適用于當(dāng)?shù)氐姆勖夯揖C合管理辦法,尤其是西北地區(qū)更好地引導(dǎo)粉煤灰的綜合利用,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)保的共同效益。