前言

  新常態(tài)下，受下游建筑建材行業(yè)影響，我國(guó)粉煤灰綜合利用遭遇嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，幾乎全國(guó)范圍內(nèi)粉煤灰市場(chǎng)都出現(xiàn)了量?jī)r(jià)齊降的問(wèn)題。與此同時(shí)，我國(guó)火力發(fā)電企業(yè)也面臨著最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)粉煤灰的處理利用提出了更高的要求。本文基于國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，對(duì)我國(guó)粉煤灰的生產(chǎn)和利用，進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的總結(jié)、分析和預(yù)測(cè)。

  1中國(guó)粉煤灰的產(chǎn)生及利用基本現(xiàn)狀

  1.1粉煤灰產(chǎn)生量與利用量

  電力行業(yè)是粉煤灰的產(chǎn)生大戶，從2002年起，我國(guó)火電裝機(jī)容量呈現(xiàn)出爆炸式增長(zhǎng)，粉煤灰產(chǎn)生量也急劇增加。從2001年的1.54億噸增加到了2013年的5.8億噸，增加了3.1倍。不過(guò)從2013年到2014年，盡管燃煤（含煤矸石）發(fā)電裝機(jī)容量增長(zhǎng)了近5000萬(wàn)千瓦，但是粉煤灰產(chǎn)生量10年來(lái)首次出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)：

  2014年粉煤灰產(chǎn)生量約5.78億噸，較2013年的5.80億噸略有降低。這主要是由于火力發(fā)電產(chǎn)能過(guò)剩，設(shè)備利用小時(shí)數(shù)降低，燃煤發(fā)電量減少導(dǎo)致。同時(shí)，隨著利用技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)粉煤灰的利用也取得了較好的成效，粉煤灰綜合利用率穩(wěn)中有升，2014年粉煤灰綜合利用率突破70%。

  2015年，我國(guó)燃煤（含煤矸石）發(fā)電量同比下降4.7%；2016年1-7月份，全國(guó)規(guī)模以上火電發(fā)電量又同比下降1.9%，可以估計(jì)2015年和2016年我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量較2014年將出現(xiàn)略微降低，但總體仍將維持在較高水平。

  圖1、圖2分別是2007-2015年我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量和火電裝機(jī)容量情況和2007-2016年我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生與利用情況。

  資料表明，中等發(fā)達(dá)國(guó)家人均年電力消費(fèi)在6000kW/h以上。目前中國(guó)人均用電量約4000kW/h，是發(fā)達(dá)國(guó)家的2/3左右，仍有較大的電力需求?？紤]到環(huán)境等因素，未來(lái)國(guó)家計(jì)劃把新的電力需求增長(zhǎng)主要寄托在水電、風(fēng)電、核電、太陽(yáng)能等可再生能源方面，而對(duì)于火力發(fā)電將會(huì)采取一定的限制政策。根據(jù)最新數(shù)據(jù)，2016年1-7月份，我國(guó)全國(guó)規(guī)模以上電廠發(fā)電量33121億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)2.0%，其中水電發(fā)電量同比增長(zhǎng)13.2%，核電發(fā)電量同比增長(zhǎng)24.5%，風(fēng)電發(fā)電量同比增長(zhǎng)26.1%，而火電發(fā)電量（占總發(fā)電量的約74%）同比下降1.9%，這也證明了未來(lái)我國(guó)電力能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)。由此可以判斷，未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)火力發(fā)電的主體地位不會(huì)改變，但是未來(lái)電力需要增長(zhǎng)將主要靠發(fā)展水電、風(fēng)電、核電等清潔能源來(lái)供應(yīng)，粉煤灰產(chǎn)生量不會(huì)有大幅增加，但仍將維持在目前的較高水平。結(jié)合中國(guó)電力聯(lián)合會(huì)的預(yù)測(cè)，未來(lái)五年我國(guó)粉煤灰的產(chǎn)生量預(yù)計(jì)在5.6-6.1億噸/年。從長(zhǎng)期來(lái)看，我國(guó)粉煤灰的產(chǎn)生量可能會(huì)呈現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)。

  1.2粉煤灰的利用途徑

  我國(guó)粉煤灰主要應(yīng)用于建材、道路工程、回填工程、農(nóng)業(yè)、礦物提取等領(lǐng)域。在建材工業(yè)，粉煤灰主要用于水泥，商品混凝土以及粉煤灰磚、加氣混凝土制品等新型墻體材料的生產(chǎn)；在筑路工程中，粉煤灰的主要利用形式是作為道路的路基，以及作為道路的路面混凝土摻合料。在農(nóng)業(yè)中，粉煤灰主要用于土壤改良。粉煤灰在其他方面的潛在利用，包括粉煤灰提取氧化鋁和白炭黑、粉煤灰選鐵選碳等。我國(guó)粉煤灰在不用領(lǐng)域的利用情況見圖3。

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  2中國(guó)粉煤灰綜合利用的主要問(wèn)題

  2.1粉煤灰產(chǎn)生量大

  2015年，我國(guó)火電發(fā)電量占總發(fā)電量的約73%，火電發(fā)電仍然是我國(guó)最主要的電力來(lái)源。因此，我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量仍將維持在較高水平，未來(lái)幾年產(chǎn)生量預(yù)計(jì)在5.6-6.1億噸/年，穩(wěn)居世界第一。

  2.2地區(qū)利用不均衡

  中國(guó)粉煤灰存在著嚴(yán)重的地區(qū)分布不均衡的問(wèn)題。在東南沿海等發(fā)達(dá)地區(qū)以及一些大型城市，粉煤灰已經(jīng)被完全資源化利用，甚至出現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，而山西、內(nèi)蒙古、新疆等煤電產(chǎn)區(qū)，由于粉煤灰產(chǎn)生量大，而且消納能力有限，粉煤灰利用率很低。目前，未被綜合利用的1億多噸粉煤灰基本都集中在這些區(qū)域。如何更好地利用掉這些地區(qū)的粉煤灰，近年來(lái)一直是中國(guó)粉煤灰行業(yè)一個(gè)重要的且有待破解的難題！

  2.3市場(chǎng)需求下降

  受到下游建筑及建材行業(yè)不景氣的影響，我國(guó)粉煤灰的市場(chǎng)需求大幅下降。根據(jù)亞洲粉煤灰協(xié)會(huì)和中國(guó)混凝土與水泥制品協(xié)會(huì)粉煤灰材料分會(huì)的調(diào)研情況來(lái)看，我國(guó)絕大部分地區(qū)粉煤灰市場(chǎng)都出現(xiàn)了量?jī)r(jià)齊降的局面，包括南京、上海等地區(qū)，粉煤灰供不應(yīng)求的情況沒(méi)有了，甚至在以往的銷售旺季，也有近1/3的粉煤灰銷售不掉。

  2.4堆存粉煤灰缺乏科學(xué)處置

  據(jù)估計(jì)，我國(guó)粉煤灰的歷史堆存量至少有25億噸，并且還在以每年約1.5億噸的速度增加。這些粉煤灰粉煤灰主要以干排粉煤灰形式堆存在儲(chǔ)灰場(chǎng)（landfills）或濕排粉煤灰的形式儲(chǔ)存在灰壩（Ponds）中，且絕大部分集中在山西、內(nèi)蒙古等煤電集中區(qū)域。這些歷史堆積的粉煤灰還缺乏科學(xué)有效的處置防護(hù)措施，對(duì)環(huán)境和人類健康存在嚴(yán)重威脅，無(wú)害化處置問(wèn)題嚴(yán)重。

  2.5循環(huán)流化床粉煤灰問(wèn)題日益嚴(yán)重

  循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是近十幾年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高效、低污染的清潔燃燒新枝術(shù)，低等級(jí)煤和煤矸石發(fā)電大多采用循環(huán)流化床鍋爐。由于循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)溫度較低（約800-900℃），加之添加石灰石粉脫硫，產(chǎn)生的粉煤灰顆粒疏松團(tuán)聚、需水量大、鈣含量高和成分復(fù)雜，應(yīng)用過(guò)程中會(huì)造成制品安定性不穩(wěn)定，假凝、開裂等一系列問(wèn)題；因此，循環(huán)流化床粉煤灰的綜合利用一直存在較大困難。而循環(huán)流化床粉煤灰的產(chǎn)生量卻在不斷增加。以神華國(guó)華電力公司為例，據(jù)相關(guān)消息，國(guó)華電力下屬電廠有一半的裝機(jī)是循環(huán)流化床鍋爐，加上循環(huán)流化床鍋爐比煤粉爐灰渣產(chǎn)生量大，其綜合利用問(wèn)題日益嚴(yán)重。

  3中國(guó)粉煤灰綜合利用的發(fā)展趨勢(shì)

  建材行業(yè)是我國(guó)粉煤灰最主要的綜合利用領(lǐng)域，過(guò)去十年，得益于國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施投資和房地產(chǎn)行業(yè)的高速發(fā)展，建材工業(yè)的增長(zhǎng)速度也一度保持在20%以上的水平，這也給我國(guó)粉煤灰的綜合利用提供了有利條件，極大地緩解了過(guò)去十年火電行業(yè)快速增長(zhǎng)帶來(lái)的粉煤灰處置問(wèn)題。但是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，也就是由高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)為中高速增長(zhǎng)，在國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)下行、有效需求乏力、出口市場(chǎng)萎縮等因素的作用下，加上結(jié)構(gòu)升級(jí)緩慢等原因，建筑業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)水泥、混凝土等傳統(tǒng)建材的需求將進(jìn)一步放緩，我國(guó)粉煤灰處理與利用將面臨著更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

  為此，未來(lái)我國(guó)粉煤灰綜合利用不能局限于固守目前的應(yīng)用結(jié)構(gòu)和應(yīng)用路線，而是應(yīng)該朝著分級(jí)利用、面向產(chǎn)品深加工、進(jìn)一步延伸產(chǎn)業(yè)鏈條方向發(fā)展。根據(jù)粉煤灰的物理、化學(xué)特點(diǎn)，開發(fā)生產(chǎn)高端、中端、低端等不同層次和用途的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)粉煤灰的最大化開發(fā)和利用。綜合國(guó)內(nèi)外的發(fā)展態(tài)勢(shì)，有幾個(gè)重要的發(fā)展方向值得我們關(guān)注。

  （1）粉煤灰提取有價(jià)元素

  粉煤灰中含有鋁、硅、鐵、碳等大宗元素外，還含有鎵、鍺等15種稀土貴金屬元素。利用粉煤灰為原料提取相關(guān)有價(jià)元素，是實(shí)現(xiàn)粉煤灰高附加值利用的重要途徑。目前，粉煤灰選碳和選鐵技術(shù)已比較成熟，分離提取氧化鋁、白炭黑、金屬鎵等技術(shù)也已取得重要進(jìn)展，大唐國(guó)際在內(nèi)蒙古利用托克托電廠的高鋁粉煤灰提取氧化鋁項(xiàng)目已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，而且運(yùn)行狀況良好。隨著該項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的不斷改善，發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。國(guó)外也有研究人員根據(jù)當(dāng)?shù)氐姆勖夯姨攸c(diǎn)在從事粉煤灰提取磷、鎂等元素的相關(guān)研究工作，包括美國(guó)杜克大學(xué)的粉煤灰提取稀土元素，都值得我們認(rèn)真關(guān)注。

  （2）粉煤灰生產(chǎn)建筑建材產(chǎn)品

  分離提取有用元素后，粉煤灰仍然可用于水泥、混凝土、預(yù)制構(gòu)件、墻體材料等產(chǎn)品的生產(chǎn)。目前，粉煤灰已廣泛應(yīng)用于水泥、混凝土、加氣混凝土制品等新型墻材的生產(chǎn)。未來(lái)，隨著建筑節(jié)能、建筑工業(yè)化、被動(dòng)式建筑等的推進(jìn)，粉煤灰由于其優(yōu)良的特性還將大量應(yīng)用于裝飾混凝土、預(yù)制構(gòu)件、建筑部品、節(jié)能保溫板材等優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)壽命的建筑建材產(chǎn)品領(lǐng)域，不斷拓展新的高附加值產(chǎn)品鏈條。

  （3）粉煤灰生產(chǎn)陶瓷磚、石油壓裂支撐劑等產(chǎn)品

  隨著綜合利用技術(shù)的創(chuàng)新，粉煤灰越來(lái)越多地應(yīng)用于生產(chǎn)陶瓷磚、石油壓裂支撐劑、功能填料等產(chǎn)品，附加值不斷提升，有效提升了粉煤灰產(chǎn)品的市場(chǎng)半徑，一定程度上突破了粉煤灰綜合利用的地域局限性。

  未來(lái)，在多領(lǐng)域拓展開發(fā)粉煤灰應(yīng)用產(chǎn)品，包括節(jié)能環(huán)保的粉煤灰免燒陶粒和燒結(jié)陶粒，生產(chǎn)污水處理過(guò)濾材料和建筑節(jié)能的輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土制品等，都可以擴(kuò)大粉煤灰市場(chǎng)和應(yīng)用范圍，也是粉煤灰綜合利用的一大趨勢(shì)。

  （4）粉煤灰筑路、回填等

  對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)特別是煤電集中地區(qū)，粉煤灰的產(chǎn)生量大大超出市場(chǎng)需求量，不可能完全實(shí)現(xiàn)就地資源化利用。粉煤灰還應(yīng)該側(cè)重于強(qiáng)化欠發(fā)達(dá)地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，譬如粉煤灰筑路和蓋房、粉煤灰用于礦井塌陷區(qū)回填、粉煤灰無(wú)害化儲(chǔ)存等低端處置利用方式。一來(lái)可以緩解粉煤灰對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，二來(lái)還能夠?qū)⒎勖夯易鳛橐环N資源儲(chǔ)存起來(lái)，作為未來(lái)的開發(fā)和應(yīng)用原料。

  4我國(guó)粉煤灰綜合利用的政策建議

  雖然目前國(guó)家已有粉煤灰等廢物回收利用的鼓勵(lì)政策，但是未來(lái)粉煤灰的處理利用還需要更多的政策激勵(lì)。粉煤灰是一種優(yōu)質(zhì)的原料，可以生產(chǎn)很多優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)壽命的建材產(chǎn)品和傳統(tǒng)建材的替代產(chǎn)品。因此，建議國(guó)家相關(guān)部門出臺(tái)具體的導(dǎo)向政策，支持傳統(tǒng)建材減量化，提高粉煤灰產(chǎn)品的市場(chǎng)份額，減少天然礦產(chǎn)資源的消耗。為了更好地實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，既然粉煤灰能夠更好地滿足建設(shè)需求，那就應(yīng)該毫不猶豫地減少傳統(tǒng)建材的生產(chǎn)，把更多的天然資源留給子孫后代！

  5結(jié)語(yǔ)

  未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)我國(guó)粉煤灰產(chǎn)生量還將維持在較高水平，不但西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)將面臨更加嚴(yán)重的新老粉煤灰堆存和產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題，發(fā)達(dá)的東部地區(qū)也可能會(huì)有越來(lái)越多的地區(qū)面臨粉煤灰的深加工和綜合利用問(wèn)題；總體形勢(shì)比較嚴(yán)峻。

  但是，隨著國(guó)家環(huán)保政策的不斷嚴(yán)厲，以及行業(yè)和企業(yè)對(duì)粉煤灰的綜合利用的重視和技術(shù)不斷進(jìn)步，未來(lái)我國(guó)粉煤灰資源的開發(fā)和利用渠道將不斷拓寬，東西部將根據(jù)各自資源的特點(diǎn)，充分發(fā)揮政策和技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)利用，深化加工和拓展應(yīng)用領(lǐng)域、不斷擴(kuò)大應(yīng)用份額；我國(guó)的粉煤灰綜合利用的事業(yè)必將迎來(lái)一個(gè)更加美好的明天！