火力發電廠粉煤灰的綜合利用探析

段志國，王陸瀟

（1.內蒙古自治區排污權交易管理中心，呼和浩特 010011；2.重慶市環境保護信息中心，重慶 401147）

火力發電廠粉煤灰的綜合利用探析

段志國，王陸瀟

（1.內蒙古自治區排污權交易管理中心，呼和浩特 010011；2.重慶市環境保護信息中心，重慶 401147）

火力發電是我國電力事業中不可缺少的角色，但是其在日常的生產過程中會產生大量粉煤灰。粉煤灰若長期堆放，不僅會占用大量土地，還會對生態環境造成嚴重污染。而對粉煤灰進行適當的加工處理，人們可以得到一種高附加值的建筑材料——微珠。因此，本文著重對火力發電廠粉煤灰的利用進行分析，以降低生產成本，保護生態環境。

火力發電；粉煤灰；綜合利用；微珠

在火力發電廠中，粉煤灰的生產量十分龐大，很多發電廠都在尋找粉煤灰綜合利用的途徑，以期高效利用資源，降低生產成本，保護生態環境。經過調查，人們發現，對粉煤灰進行適當加工處理，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約水資源，還可以保證水煤灰的活性價值，所以，如今大多數火力發電廠選擇該法提取微珠。

1 火力發電廠的粉煤灰處理現狀

粉煤灰主要是指火力發電廠煤炭燃燒中所留下的沒有燃盡的物質，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。當前，我國火力發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。現如今，大多數火力發電廠都存在這樣的現象，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，主要化學成分是氧化硅和氧化鋁。很多火力發電廠對粉煤灰進行加工，將粉煤灰變為高附加值的建筑材料，不僅實現了資源的持續利用，也在一定程度上減少了環境污染。

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，燃燒時內部與外部同時發生，煤粒呈現塑性狀態，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，這種物質經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，所以比一般的粉煤灰用途要廣闊[2]。

經過儀器設備對微珠進行系統性分析，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熱系數小的特點，其外形與水泥相似，但是其細度超過一般水泥，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出較高的粘聚力，比水泥更好，在常溫狀態下，微珠的可溶于硅，其在一定濕度下會與鋁氧化物和水泥發生反應，產生氫氧化鈣，并與之緩慢融合，形成穩定物質，且不溶于硅酸鈣。隨著火山灰反應技術的不斷發展，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，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，表現出顆粒小、質量輕、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

粉煤灰的生成質量與鍋爐設計和負荷燃料條件息息相關。在一些火力發電廠中，鍋爐的爐膛應保持在1 600℃上下，在如此溫度之下，礦物雜質除少量石英之外，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，其中的成分越復雜，越不利于形成微珠；煤粉的顆粒越精細，礦物組成越簡單，便越有利于微珠的形成。這便要求火力發電的工程鍋爐容量必須大，爐膛溫度應控制在1 600℃上下，煤粉保持一定細度，從而產生出條件最佳的微珠[4]。

4 微珠生產效益與環保作用

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

隨著我國對高產量粉煤灰建材生產的支持與維護力度的不斷加大，高附加值產品在粉煤灰市場的占有率越來越高。從一些火力發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、生產過程穩定的特點，工藝技術容易掌握，微珠的收益指標良好，本身的效益較高。用粉煤灰生產微珠，不僅有效解決粉煤灰的占地問題，也大大降低環境污染。此外，微珠本身便是工業材料，微珠生產在一定程度上緩解了經濟壓力，使火力發電廠的經濟效益和社會效益得到提高[6]。

5 結語

在生產微珠時，火力發電廠要及時引進新設備，保證產品質量。火力發電廠應根據實際情況對鍋爐進行改造，將微珠生產由濕排改為干排，之后安裝分選設備，逐步減少濕排灰量，提高高附加值商品粉煤灰的產量。同時，火力發電廠應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等先進技術實現火力發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，達到降低發電成本的目的。

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

2 宗 琪.淺析火力發電廠粉煤灰的綜合利用[J].城市建設理論研究（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.粉煤灰綜合利用現狀[J].潔凈煤技術，2013，19（6）：100-104.

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

6 陳昌禮，趙振華.貴州省粉煤灰綜合利用現狀與發展思考[J].建筑技術，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，內蒙古赤峰人，碩士研究生，工程師，從事排污權交易工作。