0引言
　　
　　近年來，隨著中國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷深入，工業(yè)固體廢棄物在逐年增加。而火力發(fā)電廠作為中國(guó)能源工業(yè)的主體，每年產(chǎn)生的固體廢棄物超過4×107t，不僅給周圍環(huán)境造成巨大壓力，也造成資源浪費(fèi)。目前對(duì)火電廠固體廢棄物處理主要采用填埋和堆放方式，占地面積大，環(huán)境壓力大，處理成本高，浪費(fèi)嚴(yán)重，資源化利用僅占30%左右。本文通過對(duì)國(guó)華寧海電廠固體廢棄物資源化利用的研究，發(fā)現(xiàn)其實(shí)現(xiàn)了節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的雙重效果，值得借鑒。
　　
　　1火力發(fā)電廠固體廢棄物的來源組成性質(zhì)
　　
　　1.1工業(yè)固體廢棄物的定義
　　
　　工業(yè)固體廢棄物是指在工業(yè)生產(chǎn)過程和工業(yè)加工過程產(chǎn)生的一般不再具有原使用價(jià)值而被丟棄的以固態(tài)和半固態(tài)存在的物質(zhì)，或是與提取目的組分不同的剩余物質(zhì)?；鹆Πl(fā)電廠固體廢棄物屬于能源工業(yè)固體廢棄物中的一種[1]。
　　
　　1.2火力發(fā)電廠固體廢棄物的來源及種類
　　
　　火力發(fā)電廠固體廢棄物主要產(chǎn)生于燃煤發(fā)電過程，煤粉經(jīng)高溫燃燒后形成一種似火山灰質(zhì)的混合材料，主要包括粉煤灰、廢渣、碎屑等。另外隨著脫硫技術(shù)條件的成熟，脫硫石膏成為現(xiàn)代火電廠一種主要固體廢棄物。例如國(guó)華寧海電廠的固體廢棄物主要為粉煤灰和脫硫石膏。
　　
　　1.3火力發(fā)電廠主要固體廢棄物組成性質(zhì)
　　
　　1.3.1粉煤灰的組成性質(zhì)
　　
　　粉煤灰化學(xué)組成與煤的礦物成分、煤粉細(xì)度和燃燒方式有關(guān)，其主要成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃炭，另含有少量K、P、S、Mg等的化合物和微量元素。根據(jù)粉煤灰中CaO含量的高低，一般將其分為高鈣灰和低鈣灰。CaO含量在20%以上的為高鈣灰，其質(zhì)量?jī)?yōu)于低鈣灰。粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量關(guān)系到用它作為建材原料的好壞。
　　
　　粉煤灰活性是指粉煤灰在和石灰、水混合后所顯示的凝結(jié)硬化性能。具有化學(xué)活性的粉煤灰本身無水硬性，但在潮濕條件下，能與Ca(OH)2等發(fā)生反應(yīng)，顯示出水硬性。粉煤灰是灰色或灰白色的粉狀物，含碳量越高，顏色越深，粒度越粗，質(zhì)量越差。低鈣灰密度一般為1800kg/m3～2800kg/m3，高鈣灰密度可達(dá)2500kg/m3～2800kg/m3。粉煤灰的松散干密度在600kg/m3～1000kg/m3范圍內(nèi)，粒徑范圍為0.5μm～300μm，細(xì)度為45×10-5μm方孔篩，起篩余量一般為10%～20%，其比表面積為2000cm2/m3～4000cm2/m3。
　　
　　1.3.2脫硫石膏的組成性質(zhì)
　　
　　脫硫石膏又稱排煙脫硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一樣，為Ca(SO4)˙2H2O。煙氣脫硫石膏呈較細(xì)顆粒狀，平均粒徑約40μm～60μm，顆粒呈短柱狀，徑長(zhǎng)比在1.5～2.5之間，顏色呈灰、黃，Ca(SO4)˙2H2O含量較高，一般都在90%以上，含游離水一般在10%～15%，其中還含飛灰、有機(jī)碳、CaSO3及由Na、K、Mg的硫酸鹽或氯化物組成的可溶性鹽等雜質(zhì)。脫硫石膏以單獨(dú)的結(jié)晶顆粒存在。脫硫石膏主要雜質(zhì)為CaCO3、Al2O?和SiO2，其它成分有方解石或α石英、αAl?O?、Fe?O?和長(zhǎng)石、方美石等。
　　
　　2火力發(fā)電廠固體廢棄物的污染
　　
　　露天存放或置于處置場(chǎng)的火電廠固體廢棄物中的化學(xué)有害成分可通過環(huán)境介質(zhì)——大氣、土壤、地表或地下水等直接或間接傳至人體，威脅健康。許多火電廠將粉煤灰與鍋爐底部的沉渣(爐渣)一起排出，即粉煤灰渣。中國(guó)火電廠每年排放的粉煤灰渣等固體廢棄物超出4×107t，是一個(gè)重要污染源。它們占用大量土地堆積，加劇土地利用矛盾，極大破壞土地資源，同時(shí)還產(chǎn)生多種環(huán)境問題。
　　
　　2.1火力發(fā)電廠固體廢棄物對(duì)大氣的污染
　　
　　火電廠固體廢棄物，多是細(xì)微顆粒態(tài)的廢渣，如粉煤灰等。這些固體廢棄物可隨風(fēng)飄揚(yáng)，從而對(duì)大氣環(huán)境造成污染。中國(guó)火電廠每年排放的粉煤灰渣超出4×107t，是重要的污染源。此外，隨風(fēng)飄揚(yáng)的塵粒不僅本身污染環(huán)境，還會(huì)與SiO2、NO等有害氣體結(jié)合，加劇對(duì)環(huán)境的損害，其中尤以10μm以下飄塵對(duì)人體更為有害。一般燃煤電廠的飛灰塵粒中，小于10μm的占20%～40%，國(guó)華寧海電廠一期工程每年產(chǎn)生粉煤灰60×104t，若不能及時(shí)治理，將會(huì)給大氣環(huán)境帶來嚴(yán)重壓力。
　　
　　2.2火力發(fā)電廠固體廢棄物對(duì)水體的污染
　　
　　火電廠固體廢棄物中含有Hg、Pb等重金屬，置于水體，將使水體直接受到污染，嚴(yán)重危害水生生物的生存條件，并影響水資源的充分利用，同時(shí)堆積的固體廢物經(jīng)過雨水的浸漬和廢水本身的分解，其滲濾液和有害化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和遷移，將對(duì)附近地區(qū)的河流及地下水系和資源造成污染。此外，火力發(fā)電廠的水力沖灰等含有大量懸浮物，若排入河道，會(huì)淤塞河床，影響航運(yùn)。近年來，隨著中國(guó)需電量的逐年增加，諸如國(guó)華寧海電廠等大批沿海電廠不斷興建，若這些電廠的固體廢棄物投棄在海洋，可能會(huì)改變海水成分和海水溫度，甚至?xí)谝欢êＳ蛟斐缮锼绤^(qū)，對(duì)中國(guó)海洋資源造成不利影響。
　　
　　2.3火力發(fā)電廠固體廢棄物對(duì)土壤的污染
　　
　　在固體廢棄物堆放區(qū)內(nèi)，由于粉煤灰飛揚(yáng)散播，粉煤灰中大量重金屬元素進(jìn)入周圍土壤，造成土壤重金屬污染。在洛陽(yáng)電廠距粉煤灰堆放區(qū)500m處土壤中，Pb、Cd含量達(dá)19.43mg/kg和0.27mg/kg，是參考點(diǎn)土壤中Pb、Cd的1.2倍和27倍，距電廠1500m處土壤中，Pb、Cd含量達(dá)23.7mg/kg和1.03mg/kg，分別增加44%和102%，造成極為嚴(yán)重的土壤重金屬污染。這些有害物質(zhì)及其淋洗和滲濾液中所含的有害物質(zhì)會(huì)改變土壤的結(jié)構(gòu)和土壤性質(zhì)，并對(duì)土壤中微生物的活動(dòng)產(chǎn)生影響，而且還會(huì)在植物有機(jī)體內(nèi)積蓄，通過食物鏈危及人體健康。
　　
　　3火電廠固體廢棄物處理
　　
　　3.1中國(guó)對(duì)火電廠固體廢棄物處理利用狀況
　　
　　中國(guó)對(duì)火電廠固體廢棄物的治理一般采用處理、處置和開展綜合利用相結(jié)合的治理策略。即能綜合利用的盡量進(jìn)行利用;暫時(shí)不能進(jìn)行綜合利用的，則采取必要的處置和堆存措施。
　　
　　粉煤灰是火電廠排放量zui多的固體廢棄物，zui早處理粉煤灰的方法是回填和露天堆放;當(dāng)前，對(duì)粉煤灰的處置方法主要是土地填埋和貯灰池存儲(chǔ)。但是回填粉煤灰要大量占用土地，到目前，中國(guó)填埋在地下和山溝里的粉煤灰已超出60×108t，占用土地1.3×108m2。而露天堆放不僅占用大量土地，還嚴(yán)重污染環(huán)境，同時(shí)國(guó)內(nèi)外對(duì)貯灰池存儲(chǔ)法的環(huán)境效應(yīng)研究表明，灰中潛在毒性物質(zhì)會(huì)對(duì)土壤、地下水造成污染。對(duì)火電廠固體廢棄物綜合利用方面，即以大宗利用為主，兼顧多功能、能的利用，在取得環(huán)境效益和社會(huì)效益的同時(shí)，注意盡可能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。2005年中國(guó)煤炭、電力行業(yè)利用粉煤灰2.1×108t左右，利用率為66%，創(chuàng)造了較好的綜合效益。2007年中國(guó)火電業(yè)約耗標(biāo)煤13×108t，產(chǎn)生的粉煤灰量多達(dá)4×108t左右。在上海等大城市，粉煤灰的綜合利用率已達(dá)到100%，但在中小城市仍有較大發(fā)展空間。目前粉煤灰的綜合利用中，35%左右用于水泥產(chǎn)業(yè)或灰渣磚與砌塊;20%左右用于道路回填及水利工程;15%左右用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的土壤改良等。但到目前中國(guó)的累計(jì)粉煤灰綜合利用僅占總量的30%左右，和發(fā)達(dá)國(guó)家70%～80%的利用率相比還有很大差距。
　　
　　脫硫石膏是火電廠的另一大固體廢棄物?，F(xiàn)在中國(guó)每年排放的脫硫石膏在50×104t以上，大多露天棄置或用來鋪路、填溝、堆存等，占據(jù)大量土地，對(duì)環(huán)境造成了二次污染，也浪費(fèi)了大量資源。國(guó)內(nèi)脫硫石膏產(chǎn)生的歷史很短，綜合利用也是剛剛起步，對(duì)其應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力普遍認(rèn)識(shí)不夠。天然石膏的處理工藝和設(shè)備也并不*適合脫硫石膏，更增加了應(yīng)用上的難度，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)現(xiàn)在還沒有很好地展開應(yīng)用。但是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家比較好地解決了脫硫石膏運(yùn)輸、干燥、改性、應(yīng)用等技術(shù)性難題，石膏工業(yè)都在大規(guī)模采用脫硫石膏，應(yīng)用技術(shù)也比較成熟。
　　
　　3.2固體廢棄物處理原則
　　
　　目前對(duì)于固體廢棄物的處理與處置，遵循原則主要是減量化、資源化和無害化。資源化是指采取管理和工藝的措施從固體廢物中回收有用物質(zhì)和能源，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使之成為可利用的二次資源。這是《中華人民共和國(guó)固體廢棄物污染環(huán)境防治法》中首先確定的固體廢棄物污染防治的“三化”原則之一，是固體廢棄物的主要?dú)w宿[2]。
　　
　　固體廢棄物資源化利用包括3個(gè)范疇：a)物質(zhì)回收，即處理廢棄物并從中回收的二次物質(zhì);b)物質(zhì)轉(zhuǎn)換，即利用廢棄物支取新形態(tài)的物質(zhì);c)能量轉(zhuǎn)換，即從廢棄物處理過程中回收能量，包括熱能和電能?；痣姀S中固體廢棄物資源化利用主要屬于物質(zhì)轉(zhuǎn)換范疇，如利用爐渣生產(chǎn)水泥和建筑材料等。
　　
　　4固體廢棄物資源化在國(guó)華寧海電廠的應(yīng)用
　　
　　4.1國(guó)華寧海電廠的簡(jiǎn)介
　　
　　國(guó)華寧海電廠位于浙江省寧波市寧海縣臨港開發(fā)區(qū)。建設(shè)規(guī)模為一期4臺(tái)600MW燃煤發(fā)電機(jī)組(留有擴(kuò)建余地)，選用國(guó)產(chǎn)主機(jī)設(shè)備，廠區(qū)占地面積3.65×105m2。項(xiàng)目業(yè)主單位浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司以建設(shè)綠色環(huán)保電站為己任，采用除塵、脫硫、脫硝技術(shù)，除塵效率可達(dá)99.3%，脫硫效率可達(dá)95%以上，廢水也將實(shí)現(xiàn)“零”排放，為避免煤場(chǎng)粉塵對(duì)周邊環(huán)境的影響，電廠還利用天然地基，以每座1×108元的投資建設(shè)全封閉儲(chǔ)煤罐。加上鏈斗式卸船機(jī)和全封閉墊式皮帶，燃煤從碼頭到儲(chǔ)罐的全過程中，噪音和粉塵污染都被控制在zui低限度。廠區(qū)綠化面積達(dá)30%以上，整個(gè)項(xiàng)目在環(huán)保方面的投資達(dá)20×108元。國(guó)華電廠被列入浙江省循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范企業(yè)。
　　
　　4.2國(guó)華寧海電廠對(duì)固體廢棄物資源化利用的舉措
　　
　　4.2.1對(duì)粉煤灰的綜合利用
　　
　　燃煤電廠使用煤粉為燃料，當(dāng)粉煤在鍋爐中燃燒時(shí)，大部分成為細(xì)灰，自煙道中排出，經(jīng)除塵設(shè)備捕集為粉煤灰。隨著電力工業(yè)發(fā)展，電廠排出的粉煤灰與日俱增，中國(guó)已累計(jì)堆放粉煤灰60×108t多，占地超過1.3×108m2，中國(guó)燃煤電廠每年產(chǎn)生粉煤灰3×108t以上。國(guó)華寧海電廠一期工程每年產(chǎn)生粉煤灰60×104t、脫硫石膏20×104t、硝6000t，完被海螺水泥和北新建材消耗掉。目前，粉煤灰主要用于以下方面。
　　
　　a)粉煤灰在水泥工業(yè)上的應(yīng)用。粉煤灰中含有大量的SiO2(40%～65%)和Al2O3(15%～40%)[3],具有一定活性，可以作為建材工業(yè)的原料使用，生產(chǎn)水泥及其制品。粉煤灰中SiO2和Al2O3的含量占70%以上，可代替粘土配制水泥生料生產(chǎn)水泥，同時(shí)還可利用殘余炭，降低燃料消耗。在磨制水泥時(shí)，可加入適量粉煤灰做混合材，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。粉煤灰硅酸鹽水泥耐硫酸鹽侵蝕，水化熱低，適用于一般民用和工業(yè)建筑工程、大體積水上混凝土工程、地下或水下混凝土構(gòu)筑等方面。對(duì)細(xì)度大、活性高、含碳量低的高質(zhì)量粉煤灰，還可取代部分水泥做混凝土參合料，每立方米混凝土可用灰50kg～100kg，節(jié)約水泥50kg～100kg。另外，粉煤灰在熟料燒成窯的預(yù)熱分解帶中不需要消耗大量熱量，卻很快就會(huì)生成液相，從而加速熟料礦物的形成。試驗(yàn)表明，采用粉煤灰代替黏土原料生成水泥，可增加水泥窯的產(chǎn)量，降低燃料消耗量的16%～17%。國(guó)華寧海電廠在示范區(qū)內(nèi)引進(jìn)的總投資3×108元的海螺水泥粉磨站項(xiàng)目，每年可消化吸收60×104t粉煤灰。這些粉煤灰以前征地填埋每年至少耗費(fèi)800×104元，現(xiàn)賣給水泥廠作原料，能增加收入1500×104元;
　　
　　b)粉煤灰在新型墻體材料上的應(yīng)用。粉煤灰加氣混凝土是以粉煤灰為原料，適量加入生石灰、水泥、石膏及鋁粉，加水?dāng)嚢璩蕽{，注入模具蒸養(yǎng)而成的一種多孔輕質(zhì)建筑材料。其各種原料的配比為粉煤灰63%～68%、生石灰10%～18%、石膏10%、水泥17%～27%，鋁粉用量為50g/m3～450g/m3。粉煤灰加氣混凝土的強(qiáng)度主要依靠粉煤灰的SiO2、Al2O3和水泥、石灰中的CaO在蒸汽養(yǎng)護(hù)的條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成水化硅酸鹽而得到。粉煤灰加氣混凝土的特點(diǎn)是質(zhì)量輕而又具有一定強(qiáng)度，絕熱性能好，良好的防火性能，易于加工等。因而它是一種良好的墻體材料。
　　
　　國(guó)華寧海電廠把粉煤灰、水泥、石膏等出售，收購(gòu)單位按照一定比例，通過攪拌—澆注到模具—切割—變組蒸壓等程序，將其變成保溫節(jié)能的新型墻體材料。這種用于高層建筑內(nèi)隔墻的材料，在市場(chǎng)上售價(jià)達(dá)到160元/m3，該單位一年能吸收6.3×104t粉煤灰，制成的新型墻材相當(dāng)于節(jié)省了1×108塊標(biāo)磚。
　　
　　4.2.2對(duì)脫硫石膏的綜合利用
　　
　　煤炭燃燒過程中S變?yōu)镾O2，產(chǎn)生脫硫石膏化學(xué)過程為：
　　
　　SO2+CaO=CaSO3
　　
　　2CaSO3+O2=2CaSO4
　　
　　每噸SO2能副產(chǎn)脫硫石膏2.7t，火電廠大規(guī)模脫硫技術(shù)條件已成熟，中國(guó)現(xiàn)每年排放的脫硫石膏在50×104t以上，到2010年末，全國(guó)火電廠煙氣脫硫機(jī)組總?cè)萘考s為4500×104kW～5000×104kW，平均脫硫率90%，則年產(chǎn)生脫硫石膏為760×104t～950×104t，*的脫硫石膏排放將達(dá)到5000×104t多，因此副產(chǎn)脫硫石膏的量十分巨大。脫硫石膏是資源，作為一種工業(yè)副產(chǎn)石膏和天然石膏經(jīng)過煅燒后得到的熟石膏粉和石膏制品在水化動(dòng)力學(xué)、凝結(jié)特征、物理性能上無顯著差別，可替代天然石膏作建材;脫硫石膏無放射性，不污染和危害健康。
　　
　　國(guó)華寧海電廠采用*的生產(chǎn)工藝和技術(shù)將全部脫硫石膏制造石膏板，可100%利用脫硫石膏，并采用工業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化流水線生產(chǎn)，能耗低，技術(shù)含量、產(chǎn)值、附加值高，年耗用量為25×104t左右，預(yù)計(jì)年產(chǎn)值將達(dá)到2×108元。不僅可有效利用國(guó)華寧海電廠豐富的脫硫石膏資源，而且還解決了大量污染排放物，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物資源化的利用。另外由于國(guó)華寧海電廠位于寧波象山港口底部，筆者認(rèn)為通過經(jīng)濟(jì)的裝船手段，通過海路向鄰近國(guó)家出口多余的脫硫石膏也具有一定優(yōu)勢(shì)。
　　
　　4.3國(guó)華寧海電廠環(huán)保舉措取得的效益
　　
　　國(guó)華寧海電廠環(huán)境保護(hù)執(zhí)行情況良好，電廠內(nèi)部設(shè)有專門的環(huán)境管理機(jī)構(gòu)，建立了環(huán)境管理體系，環(huán)境管理制度較為完善。環(huán)評(píng)報(bào)告書及其批復(fù)中提出的環(huán)保要求和措施基本上得到了落實(shí)，固體廢棄物按規(guī)定進(jìn)行處理處置，廢氣排放口設(shè)有在線監(jiān)測(cè)裝置，廠區(qū)生態(tài)恢復(fù)和綠化情況良好。
　　
　　2007年，國(guó)華寧海電廠在清潔生產(chǎn)方面共投入資金2453.88×104元，年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益卻達(dá)4340.65×104元，其中12項(xiàng)中高費(fèi)清潔生產(chǎn)方案合計(jì)投入資金2428.58×104元，年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益2938×104元，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤7.34×104t。同時(shí)具有顯著的節(jié)能和環(huán)保效益，2007年節(jié)電3326.63×104kW˙h、節(jié)煤7.52×104t、節(jié)水4000t，并間接減少了煙塵、SO2等鍋爐大氣污染物的排放。
　　
　　國(guó)華寧海電廠對(duì)寧?？hGDP和地方稅收的拉動(dòng)增長(zhǎng)作用是非常明顯的，貢獻(xiàn)巨大。據(jù)了解，一期4臺(tái)機(jī)組成功并網(wǎng)發(fā)電以來，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)年投產(chǎn)當(dāng)年贏利的目標(biāo)：2006年完成發(fā)電量68.27×108kW˙h，實(shí)現(xiàn)銷售收入22.24×108元、利潤(rùn)3.98×108元，為寧?？h納稅達(dá)2×108元多。2007年1月份至12月份，電廠已完成發(fā)電量141.7×108kW˙h，實(shí)現(xiàn)銷售收入48.5×108元、利潤(rùn)11.79×108元，向?qū)幒？h地方納稅達(dá)3.29×108元，為寧?？h的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　
　　5結(jié)語(yǔ)
　　
　　對(duì)電力資源的需求高速增加使得火電廠固體廢棄物產(chǎn)生量增長(zhǎng)迅速，必須對(duì)固體廢棄物實(shí)行zui小化工程，嚴(yán)格控制固體廢棄物的產(chǎn)生量和大力倡導(dǎo)循環(huán)利用。尋找火電廠各種固體廢棄物的資源化利用途徑;對(duì)火電廠固體廢棄物進(jìn)行系統(tǒng)化管理;為建立一個(gè)更有效、綜合的廢棄物管理體系，需制定新的規(guī)章制度和提高*的技術(shù)水平。
　　
　　目前，中國(guó)人民對(duì)固體廢棄物管理和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的認(rèn)識(shí)正在不斷深化，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)也高漲，火力發(fā)電在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)中必須重視固體廢棄物的資源化利用，國(guó)華寧海電廠在這方面的經(jīng)驗(yàn)值得有關(guān)企業(yè)學(xué)習(xí)和借鑒。