包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划

包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划1前言粉煤灰是煤炭在发电厂锅炉中燃烧后排放的一种人造火山灰材料。狭义地讲，它就是指锅炉燃烧时，烟气中带出的粉状残留物，简称灰或飞灰，主要由非晶态玻璃、未燃碳和少量晶态的托贝莫来石、石英、磁铁矿等矿物质组成，有70%呈空心球状，粒径在100纳米到100微米范围内，平均密度为2.1g/cm3。广义地讲，它还包括锅炉底部排出的炉底渣，简称炉渣。灰和渣的比例随着炉型、燃煤品种及煤的破碎程度等不同而变化。目前，全球粉煤灰的排放量之大，占地之广，已经对环境造成了很大的危害。我国目前粉煤灰的年排放量估计在3亿吨左右；据统计，我国历年来未被利用的粉煤灰累计堆存量已经达到30多亿吨，占地20万亩；由于颗粒细小，容易造成二次污染，对生态环境造成了很大的威胁。因此，开展粉煤灰综合利用，“化害为利，变废为宝”保护环境就成为我国的一项长期技术经济政策。虽然粉煤灰在电厂是废物，但是在建材、热工、筑路、铸造、冶金、化工、环保等传统工业以及高科技领域有着广泛的应用。因此，充分利用粉煤灰，变废为宝，节省土地，改善生态环境，是功在当代、利在千秋的大事，又是一项兴利除弊、具有经济、环境和社会综合效益的朝阳产业。包头市是我国“一五”、“二五”计划期间发展起来的国家老工业基地之一，是内蒙古自治区最大的工业城市。近几年来，包头市经济发展较快，经济总量三年平均增长率为26.8%，主要经济指标实现了包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划2两年翻一番或三年翻一番半的重大跨越，人均GDP已经达到了3900美元。但是在经济快速发展的同时，也面临着经济快速发展与资源利用、环境容量、土地空间等的矛盾。电力工业是包头市重点发展的支柱产业之一，在“十一五”末将达到800万kW的能力，届时将排放粉煤灰680万吨左右，如果粉煤灰的综合利用问题解决不好，必然会产生新的环境问题，引发社会矛盾，影响经济的发展，并对人民群众的生活造成极大的负面影响。因此，如何延伸产业链、发展循环经济，把粉煤灰废物变成新的资源，加大环境保护力度，促进经济发展，对包头市具有重要的意义。包头市市委、市政府高度重视经济社会的可持续发展，落实科学发展观，强调经济效益和社会效益同步提高，将循环经济的理念贯穿于经济建设的各个方面。近年来，在粉煤灰的治理和综合利用，做了大量的工作。但是由于历史和现实需要等原因，加之长期粗放式经营，产生了大量的废物，目前包头市粉煤灰堆存量已经高达4500万吨，因此，包头市粉煤灰的利用形势是十分严峻的，任务十分艰巨。本规划力求在比较全面、系统地分析包头粉煤灰现状及相关产业（包括电力、房地产、建材等）的基础上，真实客观地对包头粉煤灰的综合利用进行定位和规划，为“十一五”期间包头市粉煤灰的综合利用指出方向和突破口，提出科技规划示范项目，为从根本上解决粉煤灰的综合利用问题提供依据。同时借助于包头粉煤灰的综合利用，推动高新技术和产业化的发展，使粉煤灰成为包头市国民经济新的增长点，并成为内蒙古乃至全国的粉煤灰综合利用的产业化示范基地。包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划3第一章包头市粉煤灰利用现状及存在问题一、包头市电力工业的发展以及所带来的巨大的粉煤灰压力电力能源工业是包头市的传统支柱产业，至今已经有70多年的发展历史。包头电力工业立足于当地资源优势，作为基础工业在建国后短期内有了较大的发展，对包头工业基地建设产生了积极的影响。但是，包头市电力工业的急剧发展和扩张，一方面促进了当地工业的发展和经济的增长，另一方面也为包头市带来了严重的粉煤灰污染问题。从2002年下半年开始，为了缓解国家能源紧张矛盾，包头市规划和建设了一大批电源点和电网项目。2005年包头市发电机组装机容量接近250万kW，按照包头市在建电源点规模测算和建设包头电力基地的规划目标，2006年包头市电力装机容量将达到520万kW，2007年全市电力装机容量达到600万kW以上，到2010年全市总装机容量将达到800万kW。由此可见，包头市的电力发展是一种超常规的发展，电力输送出去，而在包头市留下了如山的粉煤灰，造成了环境的污染和大量土地资源的浪费。二、包头市粉煤灰的排放和利用现状1、当前包头市粉煤灰排放数量及质量包头市多年累积的粉煤灰数量较大，目前全市共有四个灰场累计粉煤灰堆放量为4500万吨左右，占地约为3200多亩。灰场堆存的包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划44500万吨粉煤灰，全部为电厂的湿排灰，碳含量都在12%～15%左右，氧化钙含量较低，一般都小于5%，基本上都属于三级灰。目前新排粉煤灰中，老机组仍然采用的是湿式排灰，品质仍然属于碳含量高的三级粉煤灰。新机组多采用煤粉炉燃烧工艺，电除尘干式排灰，碳含量显著降低，一般低于5%，其中一级灰占18%，25%为二级灰，其余为三级灰。2005年各电厂年排粉煤灰240万吨，根据包头市“十一五”期间的电力规划，到2006年,年排放粉煤灰415万吨左右，其中一级灰49万吨，二级灰100万吨，三级灰265万吨，到2010年，年排粉煤灰680万吨左右，其中一级灰约122.4万吨，二级灰约170万吨，三级灰387.6万吨。以包头二电厂的湿排粉煤灰和包头希望铝业自备电厂干排粉煤灰为例，粉煤灰的化学成分如下：包头二电厂湿排粉煤灰化学分析（原状灰）粉煤灰化学成分分析含水量干灰密度烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO346.0031.414.601.503.90.63620kg/m312.8%包头希望铝业自备电厂干排粉煤灰化学成分分析粉煤灰化学成分分析含水量干灰密度烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOTiO2K2ONa2OSO352.5434.153.953.110.620.930.540.250.20----3.36由以上数据可以看出，包头市粉煤灰的特点是老厂排灰含碳量较高，以质量差的三级灰为主；新电厂排放的粉煤灰含碳量比较低，目前质量比较稳定。今后随着脱硫和脱氮措施的陆续上马，粉煤灰总体包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划5上成分将变得复杂，综合利用的压力较大。2、当前包头市粉煤灰科研工作与综合利用情况包头市对粉煤灰的综合利用开展过一定的科研工作。1995年由内蒙古科技大学(原包头钢铁学院)与俄罗斯专家合作对包头市粉煤灰进行了全面的理化特性分析，并在此基础上进行了粉煤灰加工处理和粉煤灰用于混凝土的试验研究。近年来，内蒙古科技大学粉煤灰综合利用工程技术中心在包头市科技局、包头市环保局、包头第一电厂、包头市第三电厂等单位的支持和资助下，曾经先后完成了“粉煤灰分选脱碳和一级成品粉煤灰的加工”、“成品粉煤灰用于混凝土”、“成品粉煤灰用于沥青混凝土”、“粉煤灰黏土烧结砖”和“粉煤灰陶粒”等科研课题。包头市在进行粉煤灰综合利用研究的同时，也进行了一些粉煤灰综合利用项目方面的尝试。多年来，在成品粉煤灰加工、成品粉煤灰用于水泥混凝土和沥青混凝土、粉煤灰黏土烧结砖、粉煤灰纤维棉及其保温制品等多个方面投入工业化生产，但这些项目大多由于成本偏高、规模较小、技术落后、政策扶持力度不够和市场等原因，没有真正地发展起来，大部分已经关闭或转产。建材工业是粉煤灰利用量最大的工业，但是目前包头市的大部分建材企业，由于种种原因，对粉煤灰的利用程度不够。能利用粉煤灰的行业，例如砖瓦、砌块等，生产过程中不掺加粉煤灰或仅掺加很少量的粉煤灰，导致粉煤灰的利用步伐较慢，粉煤灰的综合利用问题远远没有解决，存在“一高两低”的特点。“一高”是指储量高，全市包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划6历年排放的粉煤灰已经形成四个大储灰场，累计粉煤灰堆放量达到4500万吨，占地3200余亩。“两低”一是指技术工艺水平低，包头市的粉煤灰利用主要集中在建材行业，基本上停留在初加工阶段，粉煤灰添加量不高，目前包头市电厂新机组所排的干灰中有部分被蒙西集团和西卓子山水泥集团用来作水泥混合材；二是指综合利用率低，当前粉煤灰综合利用率仅为年新增量的20%，粉煤灰的储量每年仍在不断增加，包头市对粉煤灰的处理方式仍然是“以储为主”。因此，推进包头市粉煤灰的综合利用，任务十分艰巨。三、包头市粉煤灰综合利用中存在的主要问题及制约因素包头市作为工业基地和电网负荷中心,粉煤灰的利用已经成为经济发展的重要问题。多年来,包头的粉煤灰综合利用产业一直没有发展起来，存在的主要问题及制约因素如下：1、缺乏粉煤灰管理的相应机构和政策引导粉煤灰综合利用是一项系统工程，涉及到政府、电厂、建材、建筑、环保、科研、设计部门等，需要各有关部门通力配合、协调运作。应成立专门的粉煤灰综合利用管理机构，从而有计划、有步骤地开展粉煤灰的综合利用工作。同时，应该借鉴其它城市的成功经验，出台结合包头本地实际情况的粉煤灰综合利用管理条例，把粉煤灰综合利用工作以地方法规的形式加以规范，《包头市粉煤灰管理条例》的颁布实施会对开展粉煤灰综合利用工作提供有力的政策依据和法律保障。此外，对用灰单位要制定相应的经济鼓励政策，调动粉煤灰利用企业的积极性。包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划72、缺乏面向社会的对粉煤灰综合利用的广泛宣传与监督检查粉煤灰综合利用是利国利民的大事，关系到保护环境、保护土地资源基本国策的贯彻实施，要利用多种途径广泛进行宣传，让社会各界都认识到粉煤灰综合利用的重要性，了解国家关于粉煤灰综合利用的规定和政策，提高粉煤灰综合利用的自觉性。同时，严格执行国家、省、市有关粉煤灰综合利用的法律法规，对砖瓦厂等建材企业，建筑工程、道路工程及筑坝、回填等有条件利用粉煤灰的部门和工程，都应利用粉煤灰并加强监督检查，对违反规定的企业和个人，要依据有关规定给予必要的行政的、经济的处罚，保证粉煤灰综合利用工作的顺利进行。3、环保法规执行不力，对电厂排灰没有具体要求对排灰单位没有严格的限制措施，任其排放和污染环境。对电厂应该提出具体强制要求，电厂应该积极进行技术和燃煤设备的更新改造，努力提高所排粉煤灰的质量，尽可能提高Ⅰ级灰和Ⅱ级灰的数量，降低Ⅲ级灰数量，为最大限量地提高粉煤灰的利用量和利用率创造有利条件。4、缺乏对粉煤灰综合利用先进成熟项目的引进和对粉煤灰综合利用经验的借鉴对粉煤灰的研究和利用，国内已经积累了丰富的研究成果和比较现代化的产业技术。例如粉煤灰加气混凝土砌块、粉煤灰砖等，在国内已经建立起了许多条生产线，取得了很好的社会效益和经济效益。北京、上海、南京等一些粉煤灰综合利用起步较早的城市在粉煤灰综包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划8合利用方面积累了很多宝贵的经验，应该积极借鉴这些省市的经验，使包头市粉煤灰的治理和综合利用尽快上一个新的台阶。5、应加强粉煤灰综合利用技术消化吸收与自主研发工作包头市粉煤灰综合利用技术的科研工作需要进一步提高。加强对粉煤灰综合利用引进技术的消化吸收，结合包头市本地气候（风沙大、多地震、湿度小、昼夜温差大）等实际条件下的应用研究与自主开发，解决当地粉煤灰综合利用相关问题，并逐步开发与研制粉煤灰加工与应用相关装备。四、粉煤灰综合利用在包头市国民经济中所占地位和意义第一，煤灰综合利用是变“废”为“宝”，化“害”为“利”，可以有效地解决建材节省自然资源能源以及改善产品性能的问题。粉煤灰的综合利用将变成建材、建筑等的原材料，不仅节约黏土等宝贵的自然资源，而且还可以赋予制品优异的性能，例如Ⅰ级粉煤灰可以改善预拌混凝土的性能，粉煤灰加气混凝土的保温性能是普通黏土砖不可比拟的。第二，粉煤灰综合利用可以有效地解决粉煤灰的污染问题。粉煤灰的大量堆放，干燥时会形成浮尘，使空气质量恶化，同时对地下水的污染也很大。今后随着电厂的不断增加，粉煤灰的排放量会大量增加，如果得不到及时得治理和利用，将会对生态环境造成更大的威胁和破坏。第三，粉煤灰综合利用可以节省宝贵的土地资源，提高土地的利用价值。减少粉煤灰的堆放，加强粉煤灰的综合利用，直接的效果首包头市粉煤灰综合利用“十一五”科技发展规划9先是减少堆放粉煤灰所占用的土地资源，其次粉煤灰利用的一个重要方向是新型墙体材料取代传统的黏土砖的生产，从而又一次减少了对土地资源