电厂固体废物的常见种类及处理对策分析

袁朕辉，阮海英，乔瑞娟

（1.浙江西子联合工程有限公司，浙江 杭州 310021；2.浙江方至生态环境技术有限公司，浙江 台州 318000；3.浙江普泽环保科技有限公司，浙江 慈溪 315300）

随着城市化进程的加快，人们对电力需求持续增大，以此造成电厂建设规模不断扩大，产生的环境污染情况及各类固体废物增加。为响应我国可持续发展理念，降低电厂固体废物对环境的污染，高效、无污染处理固体废物是目前急需解决问题。我国电厂固体废物处理技术已经有了很大的进步，但与世界水平相比仍存在较大差距，处理对策绿色性、全面性均有待提升。我国及多数工业发达国家对固体废物的管理，通常多选用分类管理方式，对不同性质来源特性的固体废物，选用不同的管理政策及处理方式，有必要掌握其种类，采取针对性处理措施。

1 电厂固体废物的常见种类及特性

1.1 粉煤灰

1.1.1 粉煤灰的产生

以煤为燃料的电厂排出重要的固体废弃物便是粉煤灰，其主要从烟道中排出，历经除尘器收集的固体颗粒，从本质层面分析是煤的非挥发物残渣，形成过程如下：首先，煤粉被持续性喷入炉膛内，气化温度较低的挥发分持续性逸出，并在燃烧作用下发热。由于挥发分的外逸，促使煤粉转化成颗粒，具有一定的孔隙，伴随燃烧时间推移，形成多孔性碳粒。其次，碳粒中有机物持续性燃烧，煤粉内脱水分解产物是氧化硅、氧化铝；硫化铁产物是氧化铁并释放一定的三氧化硫。因此，碳粒内夹杂部分无机物，待碳完全被燃烧之后，剩余颗粒成为多孔玻璃体，形态保持原有不变但表面积减少。最后，悬浮燃烧之后形成固体产物总和，包含三种产物即漂灰、粉煤灰、炉底灰。

1.1.2 煤粉灰的特性

煤粉灰内部矿物质构成是其品质核心指标，直接决定其化学成分，由大量实践中表明，其内部矿物相玻璃质微珠占比较大，次之是结晶相。其内部化学成分主要是煤中未充分燃烧的矿物，其中Si、Al、Fe、Ca等氧化物占比较大，其他成分还包含SO3、K2O等，未燃烧的碳及多种微量元素。其化学成分受多方面因素影响，不仅包含煤种类、产地，而且涉及锅炉型等。粉煤灰物理特性是其宏观反应，煤粉处于高温燃烧炉膛内，处于悬浮燃烧条件下，受热面高温吸热之后冷却形成粉煤灰，表面压力较大作用下，其颗粒多以球形为主，表面疏松多孔。其物理性质主要体现在以下几方面：（1）外观。通常肉眼观察粉煤灰呈现为粉末状，其呈现的颜色与Fe、Ca氧化物实际含量密切相关。（2）粉煤灰密度。粉煤灰中各类颗粒密度不尽相同，我国电厂呈现的粉煤灰实际密度处于1.77～2.43 g/m3。

1.2 脱硫石膏

随我国电厂SO2排放量控制愈发严格，国家相继出台一系列相关政策，多数电厂均布设相应的烟气脱硫装置，以此保证SO2排放量保持国家要求范围内，防治其技术措施是湿式“石灰石/石膏法”，此种处理工艺会获取大量的脱硫石膏，每处理一吨SO2形成脱硫石膏高达2.7吨。随着电力需求持续性增加，每年脱硫石膏数量高达数千万吨，不仅占据大量土地资源，而且若对其存储管理缺乏合理性，易形成二次污染。

1.2.1 脱硫石膏的形成

脱硫石膏并非是煤炭直接燃烧最终形成的产物，而是煤炭实际燃烧过程中烟气中二氧化硫，在高温条件下与钙质脱硫剂发生反应，最终形成的脱硫产物。二氧化硫处理过程中，主要选用湿式处理工艺，将石灰石制成粉末状放置于吸收塔内部，烟气中二氧化硫被浆液中水吸收，之后与浆液中CaCO3发生化学反应，最终产物是CaSO3，其与空气中氧气反应形成石膏晶体。其主要反应方程式如下：

1.2.2 脱硫石膏的特性

脱硫石膏颗粒较细，其均粒径通常为40～60 μm，其中水流酸钙占比较大，约为90%～95%，游离水10%-15%。脱硫石膏与天然石膏相较，在物理特性方面持有异同感如下：（1）颗粒过细。天然石膏被粉碎之后其细度是140 μm，脱硫石膏直径不超过60 μm，也因此带来流动性和触变性问题。（2）堆密度较大。堆密度较大影响其存储及性能。脱硫石膏内部含有杂质离子，如F-、Cl-，其对石膏制品性能造成一定损害，是与天然石膏核心异同点[1]。

2 电厂固体废物对环境的污染

自然环境下或置于处置场电厂固体废弃物中含有大量化学成分，其通过空气、土壤和地下水资源传递至人体内，对人体健康造成威胁。多数电厂将粉煤灰与其底部炉渣同时排除，不仅占用大量的土地资源，而且对环境造成污染。

2.1 电厂固体废弃物对大气污染

电厂生产过程中形成大量固体废弃物，多是细微颗粒废渣，此类固体废弃物在风作用下随处飘散，对大气环境造成污染。我国电厂排出的粉煤灰含量超过4×107t，是大气环境核心污染源。同时，固体废弃物实际飘散过程中，易与其他有害气体结合发生反应，加剧对环境损坏，特别是直径不超过10 μm飘尘，约占20%-40%。由此表明此类固体废弃物若不能加以处理，影响大气环境质量同时，危害人们健康。

2.2 电厂固体废弃物对水体污染

电厂固体废弃物中含有大量重金属，如Hg、Pb，此类重金属放置于水体内，会导致其直接被污染，影响水体内生物正常生长，以及水资源利用。同时，受雨水浸渍固体废弃物被分解，内部有害物质持续性渗透，对周围区域内河流及地下水系造成污染。近年来，电厂固体废弃物的投放造成海水成分及温度变更，对海洋内生物生长造成严重影响。

3 电厂固体废物资源化处理原则及应用措施

现阶段电厂固体废弃物处理，持有原则是减量化、资源化及无害化，资源化主要是指采取一定的管理措施及工艺，回收固体废物中物质及能源，发挥其自身价值，实现资源二次利用，是电厂固体废物处理核心途径。固体废物资源化主要包含三个范围，即为物质回收、物质转化、能量转化。物质回收主要是提取有用资源进行再次利用；物质转换是充分利用废弃物获取新形态物质；能量转化是废弃物处理过程中回收其能量，如热能、电能。

粉煤灰属于硅铝酸盐，其内部富含多种碱性金属，pH值较高；具有多孔、质量轻、粘结性优良的特性，其进行综合资源化处理措施包含多种路径，不仅包含建材原料、工程填筑、农业，而且涉及环境保护、新型材料、回收其内部有用物质。

（1）应用于建材、建筑工业中。核心应用原理是粉煤灰潜在的火山灰活性，处于一定温度性与碱性物质发生化学反应，最终生成物不仅在空气中硬化，而且水中仍可保持持续性硬化。粉煤灰含有大量SiO2、Al2O3，粉煤灰活性较高。建筑中粉煤灰水泥具有水化热低、干缩性优良等特点，被用在民用和工业建筑工程中；轻集料和空心砌块，其不仅质量较轻、保温性能优良，适用于建造大跨度桥梁和高层建筑；保温、防水性能，其导热系数与蓄热系数之比为1:17，具备较佳的隔热性[2]。

（2）粉煤灰在工程填筑方面应用。一方面，应用路基材料。将粉煤灰、石灰及碎石按照特定比例进行混合，应用于路基材料，路面隔热性能好，有助于处理软弱地基。另一方面，用于工程回填。煤矿区域内采空区易出现塌陷，可将粉煤灰进行回填，可降低塌陷程度，改善矿区生态环境。

4 结论

电能需求量持续性增长，电厂规模不断扩大，产生的固体废物逐年呈递增态势，若对其不加以妥善利用处理，不仅会造成环境污染，而且影响人们身体健康，与我国倡导可持续发展理念相悖。因此，电厂企业需高度重视固体废物处理，国家需给予相应政策，助力电厂企业全面进行固体废物的处理，并联合多个产业对其资源实现再次利用，保证人类及环境协调发展。