沈阳地区粉煤灰及脱硫灰综合利用市场调查与分析.docx

粉煤灰沈阳地区粉煤灰及脱硫灰综合利用市场调查与分析investigation and analysis of comprehensive fly ash and fdg slag utilizationmarket in shenyang area蒋春毅(辽宁电力勘测设计院，辽宁 沈阳 110179)摘 要： 介绍了沈阳地区多家电厂粉煤灰及脱硫灰综合利用的实际情况，以便读者对东北地区火电厂开展粉煤灰及脱硫灰综合利用的市场、存在的问题及特点有一个比较全面的了解。针对沈阳地区的特点，总结了综 合利用存在的问题和经验，并提出了相应的建议。关键词： 粉煤灰；脱硫灰；沈阳；综合利用；市场调查中图分类号： x701 文献标 志 码： b0前 言没有大型的热电厂外，其它的热电厂主要分布在沈阳市内的其他四个区。为方便起见，调查的电厂名称以英文字母 代替。在电厂项目的前期工作中，粉煤灰及脱硫灰如何处理，也是一个比较重要的问题。通常的做法是：项目单位和一 些粉煤灰综合利用的用户签订相关协议，以表明电厂排放 的粉煤灰已得到全部综合利用。在项目审查中，专家也常 常对粉煤灰的综合利用提出相关问题。粉煤灰综合利用在各个地区的使用情况差别较大，一 般来讲，南方粉煤灰利用相对较好，北方较差。那么在东 北地区电厂建成投运后，粉煤灰及脱硫灰综合利用市场究 竟表现如何，是否在用户端得到全面的利用，与南方地区 相比还存在什么样的问题，是否有其特殊性。目前尚没有 相关资料对这一问题有一个相对全面的介绍。沈阳地区是东北地区最大的中心城市，地处东北亚经 济圈和环渤海经济圈的中心。在沈阳这样一座大型的中心 城市，了解城市内现有火电厂粉煤灰及脱硫灰综合利用情 况，应该具有一定的代表性。带着这些疑问，笔者走访了 市内的主要热电厂、部分商混搅拌站及建材厂、混凝土协 会，请教了相关的一线工人、技术人员及管理者，同时， 对沈阳周边城市的电厂也进行了初步了解，最终对粉煤灰 及脱硫灰综合利用，有了一个比较清楚的认识。1.1a 热电厂该厂始建于 1958 年，1984 年二期扩建工程投产后， 全厂总装机容量达到 100 mw，其中 n31-25 型 25 mw 凝汽式汽轮机 2 台，b 25-90/13 型 25 mw 背压式汽轮机2 台，160 t/h 中温中压旋风炉 2 台，220 t/h 高温高压旋风 炉 2 台。随着沈阳热电厂供热范围内热负荷的发展，2002 年 7 月热电厂又实施了三期扩建工程，建设规模为 1 台 50 mw 双抽供热机组，配 2 台 220 t/h 循环流化床锅炉。2008 年又 进行了四期扩建，拟建设 2116 mw 高温热水锅炉，目前 正在实施阶段。该厂目前每年产生混灰 3035 万 t，渣占比例约 40， 灰占比例约 60，电厂设有自己的运灰渣车辆，车辆的装 载量基本都在 12 t/车。电厂利用这些车辆组建了粉煤灰综 合利用公司，负责电厂粉煤灰的外运及外销工作。厂内所有的粉煤灰收集点均没有设置分选设备，现有 的机组采用炉内脱硫方式。粉煤灰的销售途径是：由电厂粉煤灰综合利用公司通 过中介机构或个人再送至商品混凝土搅拌站（简称商混站）、 砖厂或建材厂，但砖厂（12 家）用粉煤灰作添加剂的 很少，所以主要都是针对商品混凝土搅拌站用户。1沈阳市现有热电厂粉煤灰综合利用现状沈阳市及周边现有为数不多的几个热电厂，除和平区粉煤灰1/201211粉煤灰的综合利用季节性较强，主要分为夏季和冬季。在夏季时，机组基本不能满发，电厂日产灰量约在 100 多 t， 一般每天运输 1718 车，在 25 km 内由电厂送至用户， 售价形式稍有不同，一般灰售价大约在 75 元 左右/t（包 括运费）。虽然没有设置分选设备，以混灰的形式出售给 中介机构或个人作为混合添加材料，粉煤灰的技术指标很 不稳定，但对粉煤灰的需求仍呈现出供不应求的局面。在冬季时，由于城市供暖的需求，全部机组处于满发 状态，每天灰渣外运量基本都在 50 车 /d 左右，但是，因 为处在冬天季节，北方几乎所有基建工程基本都处在停工 状态，所以热电厂的灰渣没有销售去处，只能是热电厂到 郊区找一些废弃的沙坑填埋。这种状况由每年的 10 月中 旬持续到第二年的 3 月中下旬，也就是北方的一个供暖周 期。其中一期工程的设计规模为建设 2 台 200 mw 双抽冷凝式供热机组和 1 台 25 mw 的背压式供热机组；二期工程的 设计规模为建设 1 台 25 mw 的背压式供热机组。一期工程 的两台 200 mw 双抽冷凝式供热机组已于 1991 年相继投产。 一期工程的 25 mw 背压机组以及二期工程的另一台 25 mw 背压机组，由于设备的原因和外部热负荷的变化而均未能 得以实施。2005 年，扩建了 1 台 670 t h 煤粉锅炉配套 1 台200 mw 双抽汽冷凝式供热机组，同步设置了半干法脱硫 除尘一体化（nid）设施。20072008 年间，一期工程 2台机组的除尘装置进行了半干法脱硫除尘一体化的改造， 同时在 1 号炉设置了 1 套粉煤灰分选装置后，又增设了 1 套 2 号炉粉煤灰分选装置。目前 3 台 200 mw 供热机组均 设置了脱硫除尘设施并设有 2 套粉煤灰分选装置。电厂灰渣和脱硫灰的对外运输和销售整体对外承包 给某运输公司，该公司有 18 辆运灰车辆。电厂 3200 mw 供热机组的年排灰渣量约 84 万 t，脱硫灰约 40 万 t。在夏季时，市场对粉煤灰的需求量较大，分选后的粉 煤灰市场售价在 6070 元/t，但由于夏天机组运行数量少， 燃料的质量也好，产灰量较少，无法满足市场需求。锅炉 的底渣（湿渣）应用的情况不理想，基本都是填坑处理。 脱硫灰同样较难处理。该工程采用的是半干法脱硫除尘， 脱硫灰基本呈干灰状，加水外运时，经常出现加水少易板 结，加水多又呈粥状，脱硫灰外运后也没有利用的用户， 均填坑处理。在冬季，全部机组处于满发状态，每天排放的灰渣和脱 硫灰都外运至偏远郊区填坑处理，而且花费不小，尽管厂内 设置了 2 套粉煤灰分选装置，但到冬季一样停止生产。电厂现有一座水灰场，基本处于饱和状态。在灰场旁 边，建有 1 个粉煤灰砖厂（民营投资），夏季生产时，粉 煤灰原料直接由灰场中提取，冬季也处于停产状态。1.2b 热电厂b 厂一期工程建设规模为：2 台 12 mw 汽轮发电机 组，配 3 台 75 t/h 循环流化床锅炉，一期工程于 1996 年7 月正式投入生产。二期工程建设规模为：1 台 12 mw汽轮 发电机组，配 2 台 75 t/h 循环流化床锅炉，于 2002 年 1 月正式投入生产。2003 年 8 月又实施了三期扩建工程，扩 建了 2 台 116 mw 循环流化床热水锅炉。b 厂每年产灰量大约在 20 万 t，渣占比例约 40 ， 灰占比例约 60，厂内没有设置分选设备。2010 年，电 厂在炉后设置了一套脱硫装置( 酸碱法) ，尚未正式投运， 目前无脱硫灰（或石膏）的排放，电厂仅配置了 45 辆 运灰车作为事故备用，正常运灰车辆均由社会解决。2002 年，电厂投资大约 1 600 万元，从韩国引进了一 条利用粉煤灰生产砌块的生产线。该生产线设计掺灰量约50，掺渣量约 30，水泥及其他掺和料约 20，设计产 量 10 万m3 砌块/年。该生产线建成后对外整体承包，投产 后，实际生产能力大约在 5 万 m3 砌块/年。2008 年以前砌 块销售良好，对外售价基本在 140150 元/m3，2008 年以 后，由于粉煤灰生产设备存在一些问题以及建筑市场不好， 该生产线一直处于停产状态，一些成品也堆积在厂外空闲1.4d 热电厂该热电厂始建于 1986 年，经两次扩建改造，目前装 机为 26 mw 背压机组和 112 mw 凝汽机组，配有 3 台75 t/h 中温中压煤粉炉及 1 台 75 t/h 中温中压循环流化床 锅炉，锅炉总蒸发量 300 t/h，属城市小型集中供热电厂。 目前热电厂正在进行 2200 mw 以大代小供热工程建设施工。电厂每年的灰量大约 9 万 t，灰渣各占 50 左右。粉 煤灰的成分相对稳定，电厂设有自己的运输车队，总共有7 台运灰车。地方。在夏季时，尽管灰成分不稳定，但灰渣都能够通过承包人销售到商混站。入冬以后，灰渣又无法外销，仍由承包人外运至郊区或荒凉处填坑。1.3c 热电厂c 厂始建于 1988 年，原设计规划容量为 450 mw， 12coal ash1/2012在热电厂投运初期，根本谈不上灰渣综合利用的问题，一年四季热电厂的灰渣全部填埋处理。近些年，随着国家 对粉煤灰综合利用的重视以及配套一些相关的政策，才使 得粉煤灰综合利用得以开展并呈现良好的态势。为保证冬天供暖，热电厂需要 4 台锅炉全部运行，设 备处于满发状态，这时排放的灰渣同样处于无法外销的局 面；夏天时，由于没有供暖的需求，热电厂只需运行 2 台 锅炉即可，排放的灰渣呈现热销的局面。为解决热电厂灰渣排放与市场需求无法相互吻合的问 题，热电厂利用一块较大的空闲区域，建了一个存贮灰渣 的大棚，将冬季无法外销的灰渣暂时存贮起来，待第二年 初春时外销出去，即解决了冬季灰渣排放问题，又很好地 满足了市场的需求，同时也取得了较好的经济效益。是一种利用粉煤灰较简单、低附加值的形式，显著的特点是受季节性的制约。 春至秋季时，随着建筑项目的开工，商混站需要大量的 、 级粉煤灰，而且只要粉煤灰能达到 、 级品 质标准，有多少要多少，还供不应求。如辽宁四方商品混 凝土有限公司每天需要 300400 t，在粉煤灰品质或数量 无法保证的情况下，只能用矿粉替代粉煤灰。还有些企业，如沈阳健晖混凝土有限公司（日需要 200300 t）、沈阳亚太混凝土有限公司（日需要 150200 t）、沈阳新世界混凝土有限公司（日需要 60 t）、沈 阳天龙混凝土有限公司（日需要 5060 t）等在粉煤灰品 质及数量无法保证的情况下，从周边城市电厂采购。在入冬后，除冬季需要继续施工的特殊项目（如地铁） 需要商品混凝土，极个别商混站（如辽宁鑫荣昌、辽宁鞍 东和中铁九局）开工外，绝大部分商混站均随建筑市场一 起歇业停产，进入冬眠状态。2沈阳市建材厂、搅拌站粉煤灰应用现状沈阳市周边没有大型的建材厂，市内现有 39 家混凝土有限公司，共有 80 座搅拌站，年设计能力 2 585 万m3。2008 年，沈阳市实际混凝土用量 1 304.8 万 m3（折合粉煤 灰掺入量约 104.4 万 t）。表 1 为沈阳市部分混凝土有限公 司统计的混凝土年销量相关数据。2.2 水泥、建材行业在沈阳市，粉煤灰用在水泥厂的情况不多且需求量并 不是很大，如沈阳宝兴水泥制造有限公司，每天仅需要 5060 t 的灰量且粉煤灰掺入的比例不好控制。 粉煤灰应用在建材行业。某建材有限公司是我们了解到的一家比较有代表性的企业，该公司是一家从事 混凝 土、砂浆、墙体外加剂系列产品研制、开发、生产及销售 服务为一体的民营企业。公司自行研制开发新型建筑材料岩砂晶-水硬性胶结表 1混凝土年销量表搅拌站 车辆 年设计能力 年实际产量公司名称/个/辆/万m3/万m3沈阳市泰丰混凝土有限公司辽宁四方商品混凝土有限公司 沈阳兴玖玖商品混凝土有限公司 沈阳健晖混凝土有限公司 沈阳新世界混凝土有限公司 沈阳亚太混凝土有限公司 沈阳金盾混凝土有限公司 辽宁鑫荣昌高性能混凝土有限公司 辽宁三汇混凝土有限公司 辽宁鞍东产业混凝土有限公司 中铁九局商品混凝土有限公司33322223432100621004593040100403546180140200802030402007040301186287401320401005539100材产品 。该产品是一种以粉煤灰为载体的多功能建筑材料，通过激发粉煤灰的火山灰活性，增加水硬性物质，具 有增塑、保塑、引气、抗渗、抗冻等项多功能，这些多功 能复合型岩砂晶系列产品，具有提高砂浆和易性、省工、省 料、省钱、抗渗、抗冻融，无毒、无污染、无公害、绿色 环保四大独特优点以及价位低、操作简便等特征，在混合 砂浆中完全替代白灰，在水泥砂浆中完全替代普通防水剂 并可节约水泥。据介绍，产品投放市场后，销往全国各地，呈现供不 应求态势，效益可观。由于该公司产品具有一定的科技含2从粉煤灰用户了解的情况看，大致可以将粉煤灰用户分为两种类型：第一种，商品混凝土搅拌站；第二种，具 有自有技术并能够生产出一定附加值产品的建材企业。这 两种类型用户的情况介绍如下。量，所以对粉煤灰的需求不受季节性的影响，即使在冬季，也能够源源不断的外销到南方各地。这是该公司与其他粉 煤灰综合利用用户的一个显著区别。2.1 商混站这种商混站，主要为全市建筑工地提供商品混凝土，3 粉煤灰市场需求及预测1/2012粉煤灰13目前用于混凝土中的粉煤灰按其质量可划分为 3 个等级，（分级标准参见 gb/t 1596-2005用于水泥和混凝土 中的粉煤灰），拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分级标准见 表 2。从沈阳市现有热电厂、建材厂、搅拌站粉煤灰应用调查的情况看，在东北地区开展粉煤灰综合利用有其自身的 特点，具体表现在以下方面：（1）综合利用的季节性。东北地区的冬季供暖周期长 达 5 个月左右，在这段时间内，建筑工地均处于停工期间， 除极个别粉煤灰用户外，其他绝大部分建材厂、商混站基 本都处于停产状态。没有了粉煤灰的市场需求，必然导致 电厂的粉煤灰没有去处，也谈不上综合利用，只能自寻出 路。所以开展粉煤灰综合利用在东北地区受制于季节的变 化，这是与南方地区相比的一个显著不同。（2）粉煤灰市场需求与供给的矛盾性。虽然从上面的 统计数据看，电厂产生的粉煤灰量总是大于粉煤灰需求量， 且有一定的富裕量，为何仍然产生了供需矛盾的问题？原 因在于：在冬季，热电厂的机组均处于满负荷运转状态， 灰渣量以及脱硫灰（或石膏）的排放都达到一年中的最高 值，而市场的需求几乎为零；相反在夏季，热电厂的机组 均处于一种低负荷运转状态，灰渣排放量均很少，而这时 市场对粉煤灰需求又十分旺盛，达到了一年中的顶峰，供 求不对应。（3）粉煤灰综合利用的单一性。粉煤灰综合利用的途 径其实是多种多样的，如生产粉煤灰砖、混凝土砌块、筑 路材料等，而从沈阳市的情况看，除个别企业用自主技术 开发粉煤灰综合利用外，其他粉煤灰的利用基本上都是作 为混凝土的掺和料，型式较单一，还停留在一个相对较低 的层面上。如果仅作为混凝土的掺和料，从市场角度分析 来看，建筑市场工程量的多少，决定了商品混凝土的需求 量，同时也就决定了粉煤灰的需求量。综合利用手段的单 一性，就决定了粉煤灰综合利用对建筑市场的过度依赖。（4）灰渣及脱硫物应用的不均衡性。从沈阳地区调查 的情况看，循环流化床锅炉的灰渣基本都能得到有效的利 用，而煤粉锅炉的飞灰利用尚可，湿渣的综合利用却不理 想，半干法脱硫（nid）灰基本没有利用的去处。（5）新建电厂事故灰场建设的必要性。目前在沈阳市 周边地区寻找事故灰场已很困难（2300 mw 等级的供热 电厂年正常排灰总量在 25 万 t 左右），多个供热电厂前期 工作中，都很难确定下来一个理想的事故灰场位置，即使 初步确定下来的事故灰场，也常常面临着环境评估问题。 但是即使再困难，在东北地区新建电厂，一定要考虑建设 一个至少存储半年的事故灰场，作为冬季电厂灰渣排放的 缓冲区，否则，冬季电厂运行时会带来很难处理粉煤灰的 问题。表 2粉煤灰混凝土分级标准%粉煤灰等级质量指标细度(45m方孔筛筛余量)烧失量 需水量 三氧化硫 含水量 游离氧化钙125953112581053114515115311近年来，沈阳市基建项目增加较快，市场对粉煤灰需求量日益增大，尤其是对、级细灰的需求更为强烈， 但沈阳地区、级细灰产量较少，基本都是级灰，而 且灰的质量不稳定。近年来甚至出现了人为掺假的行为， 影响了粉煤灰的利用。表 3 为近 6 年沈阳地区粉煤灰产量 与市场混凝土用量统计数据。表 3 沈阳地区 20052010 年粉煤灰产量与市场混凝土用量3年份/年数量 2005 2006 2007 2008 2009 2010 混凝土用量/万 m3折合粉煤灰用量/万 t粉煤灰产量/万 t62049.68701 211 1 370 1 230 1 50069.696.88 109.698.4120104.36 108.76 132.02 136.33 140.69 154.52 产量与用量差额/万 t 54.76 39.16 35.14 26.73 42.29 34.52 从表 3 中统计的数据可以反映出下面几方面的内容： 在这 6 年间，沈阳市混凝土用量除 2009 年有所下降外， 基本上是以平均 19.30% 的增长率逐年增加的； 粉煤灰 用量虽然有所波动，但粉煤灰产量一直保持逐年增长势头， 平均增长率也达到了 8.16% ； 电厂产生的粉煤灰量总是粉煤灰需求量，且有较大的裕量，完全可以满足商混站 对粉煤灰的需求用量，不应该存在粉煤灰供应短缺的问题， 但实际上电厂粉煤灰产出最大量的时间段无法与粉煤灰最 大需求量的时间段相吻合。综合表 3 统计数据，结合沈阳市城市建设发展规划以 及城市供热建设项目看，预计到 2015 年间，沈阳市粉煤 灰需用量和粉煤灰产量每年都将会持续增长。4结论及建议4.1结 论14coal ash1/2012有时随意四处填埋，不仅造成环境的污染，还浪费了可利用的资源；而南方地区综合利用不受季节的影响，需求量 又较大。因此北方的企业是否可以考虑与南方的企业合作， 南方的企业提供成熟的技术、畅销的产品及良好的管理水 平，北方的企业则提供原材料（粉煤灰和脱硫灰）、厂房 及车辆运输等，生产的产品返销回南方市场。这样不仅解 决了东北地区冬季粉煤灰和脱硫灰利用问题，还可以给合 作的双方取得较好的经济效益。该做法在东北地区尚未找 到先例，是否合理可行还需做进一步的技术经济论证。如何更好地开展粉煤灰和脱硫灰综合利用是一项比较 复杂的工作，牵扯到方方面面，又是一项综合性、边缘性 科学技术，要依赖于其他学科的最新进展。若能合理利用， 则既能解决粉煤灰的环境污染问题，又能作为资源开发多 种实用性产品。当然，不同的城市和地区有着不同的情况， 一定要因地制宜，切不可照搬照套。（6）地区间的差异性。虽然都处在东北地区，但在不同的城市，粉煤灰及脱硫物（脱水石膏）的应用情况也存 在一定的差异。如脱硫灰在沈阳地区没有利用的去处，而 在周边有些城市（如铁岭），由于建有较多的水泥厂及大 型建材厂，灰渣及脱硫物（脱水石膏）都可得到有效的利 用。（7）目前沈阳市内电厂的粉煤灰处理绝大部分都是通 过承包或中介的形式运作，细节并不是非常清楚，交谈中 也尽量避开一些比较敏感的话题（如价格等），可以看出 粉煤灰综合利用自有一套不便公开的市场运作规则，其中 的细节不必过问，但有一点经验可以借鉴：在城市中，电 厂的粉煤灰处理完全承包出去要比电厂自行处理效果要好 一些。（8）电厂和粉煤灰综合利用单位签订的协议仅仅是双 方合作的一个意向性文书，对粉煤灰用户没有约束性，实 际应用中大可不必看重，完全可以遵循市场决定一切的原 则。参考文献1 辽宁省混凝土协会.2008 年沈阳市混凝土销量统计r.2009.2 沈阳市岩砂晶建材有限公司.岩砂晶p.中国专利，2003105234.2009,4. 3 沈阳市混凝土质量监督站，20052010 年沈阳市混凝土用量r.2011.作者简介：蒋春毅（1963-），男，高级工程师，从事火力发电厂除尘 及除灰设计工作。3.2建议鉴于东北地区一年四季无法持续开展粉煤灰综合利 用，在冬季时，大量的粉煤灰和脱硫灰没有利用的去处，收稿日期: 2011 年 9 月 6 日焦宝祥.水玻璃-矿渣水泥的缓凝物质研究j.化学建材,2002 (11) :12-15,何娟,杨长辉.碱-矿渣水泥缓凝问题的研究进展j.硅酸盐通报,2010,29(5):1093-1097. 杨长辉,蒲心诚.论碱矿渣水泥及混凝土的缓凝问题及缓凝方法j. 重庆建筑大学学报,1996,18(3) : 67-72.brough a r, holloway m, sykes j, et al. sodium silicate- based alkali-activated slag mortars part ii. the retarding effect ofadditions of sodium chloride or malic acidj. cement and concreteresearch, 2000,30(9) : 1375-1379.chang j j. a study on the setting characteristics of sodium silicate- activated slag pastesj. cement and concrete research, 2003, 33(7) :1005-1011.gong c, yang n. effect of phosphate on the hydration of alkali- activated red mud-slag cementitious materialj. cement and concrete research, 2000, 30(7) :1013-1016.agyei n m. the removal of phosphate ions from