火力发电厂粉煤灰的综合利用探析

段志国，王陆潇

（1.内蒙古自治区排污权交易管理中心，呼和浩特 010011；2.重庆市环境保护信息中心，重庆 401147）

火力发电厂粉煤灰的综合利用探析

段志国，王陆潇

（1.内蒙古自治区排污权交易管理中心，呼和浩特 010011；2.重庆市环境保护信息中心，重庆 401147）

火力发电是我国电力事业中不可缺少的角色，但是其在日常的生产过程中会产生大量粉煤灰。粉煤灰若长期堆放，不仅会占用大量土地，还会对生态环境造成严重污染。而对粉煤灰进行适当的加工处理，人们可以得到一种高附加值的建筑材料——微珠。因此，本文着重对火力发电厂粉煤灰的利用进行分析，以降低生产成本，保护生态环境。

火力发电；粉煤灰；综合利用；微珠

在火力发电厂中，粉煤灰的生产量十分庞大，很多发电厂都在寻找粉煤灰综合利用的途径，以期高效利用资源，降低生产成本，保护生态环境。经过调查，人们发现，对粉煤灰进行适当加工处理，可以得到一种高附加值的建筑材料——微珠。但是，这种材料的提取非常困难，即便是对大量粉煤灰进行加工，人们也不过提取出极少量的漂珠（指粉煤灰中密度小于水的空心玻璃微珠）。由于干排除灰法不仅可以有效节约水资源，还可以保证水煤灰的活性价值，所以，如今大多数火力发电厂选择该法提取微珠。

1 火力发电厂的粉煤灰处理现状

粉煤灰主要是指火力发电厂煤炭燃烧中所留下的没有燃尽的物质，其主要包括飞灰和除尘器中排出的灰渣。目前，粉煤灰排放主要是通过对水的大量利用进行湿排，其在堆放过程中会占用大量土地。当前，我国火力发电厂的排灰用水达到十多亿吨，粉煤灰的占地面积也达到三万多公顷，年粉煤灰排放量接近两亿吨，累计已达十亿吨。现如今，大多数火力发电厂都存在这样的现象，废弃灰尘堆积如山，却很难将其加以利用，这样不仅占用土地，也对环境造成污染。若能将其有效加以利用，便可将粉煤灰变废为宝，因此粉煤灰的综合利用受到我国政府的高度重视[1]。

粉煤灰是晶体矿物和非晶体矿物的混合物，其矿物组成的波动范围较大，主要化学成分是氧化硅和氧化铝。很多火力发电厂对粉煤灰进行加工，将粉煤灰变为高附加值的建筑材料，不仅实现了资源的持续利用，也在一定程度上减少了环境污染。

2 微珠的特点

在高温燃烧过程中，粉煤灰中的煤粒会通过热分解脱离出来进行挥发，燃烧时内部与外部同时发生，煤粒呈现塑性状态，失去原有的颗粒与棱角，并进行融合，便会形成多空状近似球形的颗粒物。在煤粉颗粒完全燃烧后，煤粉中本身存在的无机矿物便会形成玻璃体近似球形的颗粒，这种物质经过除尘装置可进行收集，从而得到微小的玻璃形体，此种物质便是微珠。微珠颗粒较小，表面积略大，其中含有未燃烧的碳物质，所以比一般的粉煤灰用途要广阔[2]。

经过仪器设备对微珠进行系统性分析，人们可以看出，微珠主要是由四种元素组成的，即硅、铝、铁、钙，除此之外，微珠中还存在一些其他元素，如镁、钛、钠、钾等。微珠具有熔点高和导热系数小的特点，其外形与水泥相似，但是其细度超过一般水泥，本身活性较高，比一般人工火山灰或天然火山灰要强很多。微珠在一定湿度下会表现出较高的粘聚力，比水泥更好，在常温状态下，微珠的可溶于硅，其在一定湿度下会与铝氧化物和水泥发生反应，产生氢氧化钙，并与之缓慢融合，形成稳定物质，且不溶于硅酸钙。随着火山灰反应技术的不断发展，混凝土的强度逐步提高，密度不断增加，使混凝土更具备耐久性。

3 微珠的好处和生成方法

3.1 运用微珠的好处

微珠是微小光滑的玻璃球，具有一定的水硬胶凝性质，它可以改善混凝土的和易性，从而减少用水量，增强混凝土的防渗透性能。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体，表现出颗粒小、质量轻、强度高、耐高温等特点，其本身便符合地面涂料与填料的性质要求。将微珠掺入工烯类塑料中，可以制作成消音器材，除此之外，微珠还可以用作隔热保温的材料和涂料原材料[3]。

3.2 微珠生成方法

粉煤灰的生成质量与锅炉设计和负荷燃料条件息息相关。在一些火力发电厂中，锅炉的炉膛应保持在1 600℃上下，在如此温度之下，矿物杂质除少量石英之外，便可全部进行熔融。燃烧温度越高，微珠的成型率越大，生成之后，其特点为含碳量更低、质量更好。影响硅酸盐灰粒熔融温度的主要原因有两个，一是粉煤灰颗粒矿物的组成成分，二是煤粉的颗粒粒径。煤粉的颗粒越粗糙，其中的成分越复杂，越不利于形成微珠；煤粉的颗粒越精细，矿物组成越简单，便越有利于微珠的形成。这便要求火力发电的工程锅炉容量必须大，炉膛温度应控制在1 600℃上下，煤粉保持一定细度，从而产生出条件最佳的微珠[4]。

4 微珠生产效益与环保作用

人们可以利用电除尘和分选设备两种方式来生产微珠，采用微珠全封闭方式进行生产，可以有效避免微珠给环境造成的污染。在包装方面，应采用袋装或灌装包装方式。生产要完全符合我国政府对环境保护的要求，应尽量避免对环境造成二次污染[5]。

随着我国对高产量粉煤灰建材生产的支持与维护力度的不断加大，高附加值产品在粉煤灰市场的占有率越来越高。从一些火力发电厂最近两年的情况来看，从粉煤灰中提取微珠并进行加工再利用，其具有投资小、生产过程稳定的特点，工艺技术容易掌握，微珠的收益指标良好，本身的效益较高。用粉煤灰生产微珠，不仅有效解决粉煤灰的占地问题，也大大降低环境污染。此外，微珠本身便是工业材料，微珠生产在一定程度上缓解了经济压力，使火力发电厂的经济效益和社会效益得到提高[6]。

5 结语

在生产微珠时，火力发电厂要及时引进新设备，保证产品质量。火力发电厂应根据实际情况对锅炉进行改造，将微珠生产由湿排改为干排，之后安装分选设备，逐步减少湿排灰量，提高高附加值商品粉煤灰的产量。同时，火力发电厂应积极与附近水泥厂进行合作，最好选择一些大型水泥厂，可以采用气力输送除灰技术等先进技术实现火力发电厂与水泥厂的无缝对接，将电厂除灰口安装到水泥厂的干灰气力直接输送管道上面，并将选出的商品粉煤灰直接送到水泥厂，作为水泥混合材料进行加工、使用，从而有效减少除灰用水和用电的资源浪费，达到降低发电成本的目的。

1 武慧强，杨 磊.大型火力发电厂粉煤灰的综合利用[J].城市建设理论研究（电子版），2016，6（2）：611.

2 宗 琪.浅析火力发电厂粉煤灰的综合利用[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（1）：1-6.

3 易龙生，王 浩，王鑫，等.粉煤灰建材资源化的研究进展[J].硅酸盐通报，2012，31（1）：88-91.

4 吴元锋，仪桂云，刘全润，等.粉煤灰综合利用现状[J].洁净煤技术，2013，19（6）：100-104.

5 贺瑞雪.浅谈火力发电厂粉煤灰综合利用[J].建材发展导向（下），2016，14（9）：57.

6 陈昌礼，赵振华.贵州省粉煤灰综合利用现状与发展思考[J].建筑技术，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

段志国（1984-），男，蒙古族，内蒙古赤峰人，硕士研究生，工程师，从事排污权交易工作。