燃煤火電廠固體廢棄物對霧霾的作用及應對措施

摘 要：燃煤對霧霾的貢獻很大，文章介紹燃煤火電廠固體廢棄物的組成，對大氣環境和居民健康的影響，在此基礎上提出防止霧霾污染的具體對策：合理資源化利用固體廢棄物；把控制PM2.5放在重要位置，優先選用清潔能源。處理好燃煤火電廠固體廢棄物可以有效治理大氣污染。

關鍵詞：燃煤火電廠；固體廢棄物；霧霾；細顆粒物

引言

目前，我國能源消費量的90%為煤炭，燃煤火電廠作為我國能源工業的主體，所消耗的燃煤占全部燃煤的50%以上，燃煤火電廠產生的固體廢棄物主要有粉煤灰、灰渣和脫硫石膏，我國2005年粉煤灰產量為3.02×108噸，至2015年產量為5.40×108噸。從建國以來，每年產生但未利用形成堆積的粉煤灰總量已達到3.0×109噸[1]。脫硫石膏年產量在5×107t以上，目前填埋和堆放方式是火電廠固體廢棄物處理的主要方式，綜合利用占比僅為30%左右[2]，露天存放或堆積的火電廠固體廢棄物中的有害化學成分會造成土壤、地表水、地下水污染，更是霧霾污染形成的主要原因，對大氣產生嚴重影響，破壞周圍環境。燃煤過程排放的煙塵等細顆粒物是可吸入顆粒物，其上附著的As、Cr等微量元素，具有嚴重的致癌和致突變作用，對周圍居民的健康危害極大。

1 燃煤火電廠固體廢棄物的組分

燃煤發電過程會產生固體廢棄物主要包括粉煤灰、爐底灰等。燃煤煙氣脫硫處理過程會形成工業廢渣，這種脫硫副產物即為脫硫石膏，是燃煤火電廠另一種主要固體廢棄物。

（1）粉煤灰

粉煤灰的化學成分與煤粉粒度和燃燒程度有關，以SiO2和A12O3為主，占到總成分的80%以上，其中A12O3質量分數達到15%-50%，此外還含有Fe2O3、CaO、MgO，TiO2，K2O，Na2O，P2O5，MnO2和未燃碳等成分。根據粉煤灰中CaO質量分數可將其分為低鈣灰和高鈣灰，低鈣灰體積質量一般為1800-2800kg/m3，高鈣灰體積質量可達2500-2800kg/m3[2]。

（2）塵粒

燃煤電廠排放的塵粒包括降塵和飄塵。塵粒不僅污染環境，還會與SO2、氮氧化物等結合，形成二次污染物，其中PM2.5等細顆粒物占20%-40%，對人體危害更嚴重。

（3）脫硫石膏

脫硫石膏是石灰石、石膏濕法煙氣脫硫的副產物，主要成分為CaSO4·2H2O，含量在90%以上，游離水含量在10%-15%左右。脫硫石膏顆粒呈短柱狀，徑長比在1.5-2.5，其中還含飛灰、有機碳、CaCO3、CaSO3及由Na、k、Mg的硫酸鹽或氯化物組成的可溶性鹽等雜質[2，3]。

2 燃煤火電廠固體廢棄物的危害

火電廠固體廢棄物中對大氣環境能產生影響的多為可吸入的細微顆粒態的廢渣，如粉煤灰和煙塵細顆粒物等。城市中的高大建筑會使得水平方向的空氣流動減弱，因而導致空氣對大氣污染物的橫向稀釋能力下降[4]，造成大氣細顆粒滯留在底層，難以排放，大氣質量惡化。另一方面，細顆粒物會與SO2、氮氧化物等有害氣體結合，經過一系列的光化學反應，形成二次污染物，細顆粒物對光的散射作用比較強，在不利的氣象條件下很容易造成霧霾和光化學煙霧，使空氣質量下降。煤燃燒時排放的SO2是形成酸雨的前體物，在煙塵顆粒物中，半徑在0.05～1μm之間的細顆粒是形成酸雨必需的凝結核，對酸雨的貢獻率達70%[5]。

火電廠產生的粉塵中粒徑小于5μm的可吸入性粉塵占73%以上[6]，粉塵的分散度越高，在空氣中的穩定性越高，會加大對人體的危害，長期吸入這些粉塵會導致塵肺病，屬國家法定職業病。此外可吸入顆粒物容易吸附空氣中的重金屬、有機污染物、細菌和病毒等，成分越復雜，顆粒物半徑越小，毒性越大，進入人體后，嚴重時會引起重金屬中毒或者病原性感染。因此一定注意粉塵防治，保障職工工作環境。

3 減少霧霾氣候產生的措施

我國與發達國家在能源利用上的存在巨大差距，發達國家已經廣泛利用化石能源能較高品位的資源，禁止生物質能的傳統利用，我國扔在大量燃用生物質能和煤炭[7]。因此我們要嚴格控制煤炭燃燒過程排放的固體廢棄物，防止PM2.5的形成，消除霧霾。

3.1 綜合利用固體廢棄物

根據粉煤灰的成分，常將其用作建筑材料的原料，同時也可以用粉煤灰替代黏土生產水泥。粉煤灰硅酸鹽水泥具有耐硫酸鹽侵蝕，水化熱低等優點，適用于一般民用和工業建筑工程，大體積水上混凝土工程。含碳量低的高質量粉煤灰，還可以用于混凝土摻和料，每立方米混凝土可摻用50-100kg粉煤灰，節約50-100kg水泥[8]。以粉煤灰作為原料，加入適量生石灰、鋁粉和水泥，加水攪拌，注入模具成型可生產多孔輕質建材，具有質量輕，絕熱性和防火性能，是一種優良的墻體材料。

我國脫硫石膏的綜合利用技術相比于發達國家較落后，對其市場價值的認識普遍不足。脫硫石膏和天然石膏主成分相似，是一種很好的凝膠材料，合理利用脫硫石膏，可以減少對天然石膏的開采，也減少了開采、運輸過程對生態環境的破壞和污染；另一方面，有效地綜合利用脫硫副產物可以減少灰渣場的占地面積和減輕對環境的污染破壞，同時為電廠創造一定的經濟效益[2]。

3.2 降低劣質煤炭的消費比例

使用天然氣產生的碳排放量比煤炭少40%，比燃料油少30%，相對來說是清潔能源[9]，為了加快我國能源結構優化，應該推進能源多元化，嚴控煤炭消費總量，尤其是劣質燃煤。另一方面，應該提高燃煤利用技術，高效和清潔地使用煤炭。我國電力行業占煤炭消費總量的50%左右，強化在電力行業煤炭的使用效率和清潔使用非常有必要，推廣潔凈燃煤，合理控制煤炭消費總量，可以有效促進全國環境統籌優化[7]。

4 結束語

隨著我國電力需求的快速增加，燃煤火電廠產生的固體廢棄物也不斷增加，造成了嚴重的大氣污染，我們必須將火電廠產生的各種固體廢棄物合理的資源化利用，加大防控措施，才能有效的減少霧霾的產生，營造良好的生存環境，積極推動環保事業發展。

參考文獻

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[2]呂新鋒，顏毅，金剛剛，等.火電廠固體廢棄物的資源化綜合利用[J].發電設備，2014，28（5）：382-385.

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[9]王俊，陳柳欽.我國能源消費結構轉型與大氣污染治理對策[J].經濟研究參考，2014（50）：32-39.

作者簡介：吉冰靜（1992-），女，研究生，重慶交通大學河海學院主要從事固體廢物處理處置及資源化利用。