2.3 粉煤灰综合利用现状

2.3.1 综合利用现状

2.3.1.1 国内情况

（1）我国粉煤灰综合利用历史沿革

粉煤灰处置经历了“以储为主”、“储用结合”和“以用为主”三个阶段。

①“以储为主”阶段　分离的粉尘（多管、旋风子、水膜除尘、静电除尘）、水力出渣-水力冲灰渣-灰渣泵-水力输灰渣管线-水灰场。灰场满了加高灰坝或另建储灰场。20世纪50年代开始在建材（生产砖）、建筑工程（混凝土）、道路工程（路面基层材料）领域少量利用，20世纪60～70年代开始扩大到墙体材料（密实砌块、墙板、陶粒和粉煤灰黏土烧结砖），综合利用有了起步和发展。

②“储用结合”阶段 1991年，能源部颁发《粉煤灰综合利用管理办法》，确立了“贮用结合，积极利用”的方针，提出了“灰渣分排，干灰粗、细分排”原则，电厂的设计和运行管理要积极为粉煤灰综合利用创造条件，包括锅炉燃烧、除尘、除灰、贮灰、运灰以及加工处理等，能提供多种粉煤灰的品种供用户选择。

③“以用为主”阶段 1994年，原国家经贸委等六委、部、局印发了《粉煤灰综合利用管理办法》，提出了粉煤灰综合利用坚持“以用为主”的指导思想；1996年，国务院批转国家经贸委等部门《关于进一步开展资源综合利用意见的通知》，上升为国务院文件；2006年，国家发改委、财政部、国家税务总局联合发布了《国家鼓励的资源综合利用认定管理办法》，规定了对符合国家资源综合利用鼓励和扶持政策的资源综合利用工艺、技术或产品进行认定。2013年，国家发展改革委十部委对《粉煤灰综合利用管理办法》进行了修订。

（2）我国粉煤灰综合利用现状

国内粉煤灰处置方式主要分三个阶段。一是向江河排灰阶段。20世纪70年代以前建设的火电厂，少数曾经将灰渣直接排入江河。1979年，有1028万吨燃煤电厂的灰渣排入江河，严重污染了水体，对生态和民生影响极大。通过除灰技术的改进、输灰系统的改造、加强灰场建设等措施，电厂排入江河灰渣在1986年减到425万吨，1990年进一步减少到382万吨，到1995年底，原电力部所属火电厂向江河排灰的这一存在多年的历史遗留问题得到了解决。二是干除灰应用阶段。干除灰、调湿灰碾压灰场有利于环境保护和粉煤灰综合利用。20世纪70年代以前建设的电厂，大部分采取水力除灰，除部分排入江河外，大部分排入灰场。一方面由于灰场防渗问题没有得到有效解决，对土壤和地下水造成影响；另一方面，由于老灰场管理水平低，造成扬尘，给局部环境带来严重污染。20世纪80年代建设的电厂在大力进行粉煤灰综合利用的同时，对新灰场和服役期满的灰场都采取了必要的防污染措施。进入20世纪90年代以后，干除灰、调湿灰碾压技术开始推广应用，调湿灰碾压灰场不但有节水作用，还可以通过复垦防治扬尘，并达到节约土地的目的。三是灰渣综合利用阶段。将电厂灰渣变废为宝，符合对废物的“减量化原则”，具有经济、环境和社会综合效益。在国家政策的引导下，我国粉煤灰综合利用取得了突出成就，“九五”期间利用量已达世界前列，各种利用技术不断完善成熟，综合利用量逐年增加，“十五”以来，全国粉煤灰综合利用率一直保持在60%以上。2012年，全国燃煤电厂发电和供热消耗原煤约19.7亿吨，产生粉煤灰约5.4亿吨，是2001年的3.5倍；综合利用量达到3.6亿吨，是2001年的3.7倍。我国粉煤灰利用居世界先进水平。

2001～2012年我国发电供热燃煤机组烧煤量、灰渣产生量见表2-29。

我国各地区粉煤灰综合利用工作不平衡，上海是我国粉煤灰综合利用率最高的城市。自20世纪90年代初以来，上海市粉煤灰综合利用随着经济建设的热潮有了突飞猛进的发展，粉煤灰利用率连年提高，社会效益、经济效益和环境效益相当显著，取得了举世瞩目的成就。上海粉煤灰综合利用在排灰、利用、科研单位以及政府管理部门长期共同努力下，在科技开发、政策导向和市场动作等方面形成了比较完备的体系和良好的发展。“八五”中后期，上海粉煤灰利用率就超过了90%，1995年后，又连续创造了粉煤灰利用率100%的骄人成绩，达到了国际先进水平。上海粉煤灰利用的主要领域是筑路、混凝土（砂浆）和水泥混合材料，近年来，年用灰量稳定在200万吨左右，对整个利用率的构成起到了显著的支撑作用。混凝土掺合料和水泥混合材料应用随着市场发展稳步增长，其他方面的应用则随着近年来郊县城镇建设的发展有较为明显的回升。

2.3.1.2 国外情况

国外粉煤灰的综合利用，最早可以追溯到20世纪20年代，当时一些发达国家就开始对粉煤灰进行研究。第二次世界大战后，欧洲各国急需恢复被破坏了的建筑物和发展经济，建筑材料奇缺，由于粉煤灰的成分与火山灰一样，因此粉煤灰水泥在法国大力发展，使粉煤灰商品化。目前，国外粉煤灰已被广泛应用于建材、建工、交通、农业、化工和冶金等行业，其中，利用量大，经济效益好的应属生产水泥和拌制混凝土。

日本、欧美等发达国家，出于环境保护的考虑，政府在政策上对粉煤灰的排放做出严格限制的同时，又对粉煤灰的综合利用给予了较大力度的倾斜和支持，督促和鼓励粉煤灰生产企业和利用企业进行技术研究开发和实际推广，不断拓展粉煤灰的利用途径和提高利用效率，开发了众多行之有效并能取得良好经济和社会效益的粉煤灰利用方法和途径。尽管粉煤灰产出量逐年攀升，但有效利用量增加更快，结果有效利用率也逐年增加。

（1）美国

美国是粉煤灰资源开发和综合利用比较先进的国家，重视国家立法的作用。1976年国会立法《资源保护和再利用法》，对粉煤灰的利用是个推动。在各种利用途径中，用在混凝土、水泥中是一个十分重要的方面。有关资料表明，优质粉煤灰的销售是近10年来美国粉煤灰销售中增长最快的部分，特别是预拌混凝土工业对粉煤灰的认可，同时由于预拌粉煤灰工业的迅速发展，粉煤灰的销售量也随之不断增长。另外，美国道路和工程填筑中的大用量利用，虽比英法起步较晚，但在近二十年来也有了非常大的发展。美国电力研究院（EPRI）为此做了大量的工作，包括对典型示范工程的调查，组织编写《粉煤灰结构填筑手册》，使粉煤灰在工业回填、筑路、灌浆、矿井回填和废料稳定等方面都有发展。美国2001～2011年粉煤灰综合利用情况见表2-30。

美国电力研究院根据粉煤灰容纳量（即吃灰量）和利用技术，将粉煤灰的综合利用技术分为三类，见表2-31。

第一类：高容量/低技术。即不需要深度加工就可以利用的项目。这类项目投资少，上马快，技术易掌握，吃灰量大。其缺点是使用地点和数量经常变动，难以预测，如作为建筑材料、回填材料等。

第二类：中容量/中技术。主要用建筑材料。一般这类项目投资大，吃灰量大，用灰量稳定，有一定技术要求。

第三类：低容量/高技术。主要为分选利用，产品层次高，吃灰量甚微，技术水平要求高，但经济效益好。

（2）英国

英国是粉煤灰利用率比较高的国家，粉煤灰利用率保持在50%以上。在优质粉煤灰用于混凝土、灰渣的销售经营和灰渣的利用的经济效益等诸方面是比较突出的。20世纪70年代以来，英国积极发展了适用于钢筋混凝土的优质商品粉煤灰“波特兰”，为保证粉煤灰混凝土的质量，专门修订和颁布了规定粉煤灰品质要求的国家标准。

（3）法国

法国在粉煤灰利用方面的研究起步较早，特别在水泥、混凝土方面的应用技术研究有较深基础，他们生产的粉煤灰水泥及同时掺有矿渣、粉煤灰的混合水泥比例很高，每年产量达900万吨，约占全国水泥总产量的1/3。法国国有电力公司（EDF）和煤炭公司（CDF）两个部门专门经营粉煤灰的销售。

（4）波兰

波兰煤炭资源丰富，在粉煤灰利用中，研究开发的重点侧重于建材产品，多年来投入相当多的力量致力于研究开发粉煤灰加气混凝土，在材性、工艺和机械设备工作配套方面都有较高水平。在烧胀型粉煤灰陶粒方面的研究也很有特色和深度，经工业性试点生产得到的陶粒，筒压强度约为1.5MPa，稀水率为7%～10%。此外，由于波兰缺少铝钒土矿，所以对从粉煤灰中提取氧化铝非常重视，在1966年就建成年生产氧化铝5000t的实验工厂，同时还能生产6×10⁴t水泥。

（5）日本

日本从20世纪70年代世界石油危机以来，火力发电的比例逐步增加，近期达到20%左右，粉煤灰排放量约600×10⁴t，其中有效利用的占40%，其余60%作为填海和回填处理。在有效利用中常用作水泥原料和混合材料、混凝土掺合料、灌浆材料、人工轻骨料、烧土制品的掺合料、加气混凝土制品、道路基层和人工鱼礁等，还用漂珠做耐火保温材料。日本粉煤综合利用率达到80%以上。

（6）澳大利亚

澳大利亚对粉煤灰混凝土的研究工作一直坚持了20多年，在粉煤灰混凝土系统技术开发方面的水平是相当出色的，应用技术的研究涉及粉煤灰的化学物理性能、混凝土的配合比设计、混凝土的强度发展和耐久性。有成效的研究工作使应用范围继续扩大，特别是一直被大家关注的混凝土耐久性能。他们非常重视粉煤灰混凝土工业质量控制体系，从制定技术标准和规范，以及对原材料和产品质量检测方面加强控制。还有专门经营优质粉煤灰产品“波特兰”的澳大利亚火山灰工业公司，公司在电厂投资建设干除灰分选和储运装置，并形成分选、运输、市场开发三位一体的经济实体。

（7）俄罗斯

近年来开始增加干排灰的设施，粉煤灰主要用来制作水泥、砂浆掺合料和道路填方材料。湿灰主要掺加在无筋的低标号混凝土制品中，该制品广泛应用于各类建筑和道路建设中可用于基础砌块、隔墙、路边石、铺路材料及加固河岸的护岸板等，都有较好的技术经济效果。在200～300号配筋混凝土的研究中取得了较大的进展，并获得了应用，可用于制造道路板，建筑内墙板，楼梯平台等，对湿灰用于砂浆及混凝土中已制定技术规程，并将列入标准文件。

（8）荷兰

荷兰是发达国家中粉煤灰利用最先进的国家之一，该国政府于20世纪70年代末立法规定不准堆放粉煤灰，同时，1981年，着手制定燃煤净化纲要（NOK），对该国工业锅炉，小型和大型电厂的燃煤炉如何进行净化以及固体废渣的处理和利用提供了研究与技术方向，经过10年努力，该国电厂固体废渣利用率达到100%，其中最主要是作为水泥的混合材料与混凝土的接合料，质量较差的灰则生产人造砂石和供应水泥厂作为水泥原料，以及作为沥青的填充料。荷兰的粉煤灰除了供应本国使用外，还向比利时、法国等邻国出口。

2.3.2 综合利用途径分类

粉煤灰综合利用按照利用途径具体分为以下7类：a.生产建材，包括用粉煤灰生产水泥、砖瓦、砌块、陶粒等建筑材料；b.建筑工程，包括用粉煤灰生产混凝土、砂浆土建施工材料；c.筑路，包括用粉煤灰修筑路堤、路面基层、路面等；d.回填，包括用粉煤灰结构回填、建筑回填、填低洼地和荒地、充填矿井、煤矿塌陷区、建材厂取土坑、海涂等；e.农业，包括用粉煤灰改良土壤、生产复合肥料、造地等；f.在环境工程中的应用，如用于处理各种废水和消声等；g.从粉煤灰中回收或生产有用物质及其制品，包括从粉煤灰中回收或生产漂珠、微珠、氧化铝、硅铝合金等。

由于不同国家工业发展阶段不同，粉煤灰综合利用途径差异较大。中国、美国、欧盟粉煤灰综合利用途径如图2-15～图2-17所示。