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止于至善

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学、河北工大、北京交大硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员、混凝土耐久性专业委员会委员,全国混凝土标准化技术委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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2016年度粉煤灰行业发展报告  

2017-08-01 06:23:49|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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前言

新常态下,受下游建筑建材行业影响,我国粉煤灰综合利用遭遇严峻挑战,几乎全国范围内粉煤灰市场都出现了量价齐降的问题。与此同时,我国火力发电企业也面临着最严格的环保标准,对粉煤灰的处理利用提出了更高的要求。本文基于国内经济发展现状和趋势,对我国粉煤灰的生产和利用,进行一个简要的总结、分析和预测。

1中国粉煤灰的产生及利用基本现状

1.1粉煤灰产生量与利用量

电力行业是粉煤灰的产生大户,从2002年起,我国火电装机容量呈现出爆炸式增长,粉煤灰产生量也急剧增加。从2001年的1.54亿吨增加到了2013年的5.8亿吨,增加了3.1倍。不过从2013年到2014年,尽管燃煤(含煤矸石)发电装机容量增长了近5000万千瓦,但是粉煤灰产生量10年来首次出现负增长:

??2014年粉煤灰产生量约5.78亿吨,较2013年的5.80亿吨略有降低。这主要是由于火力发电产能过剩,设备利用小时数降低,燃煤发电量减少导致。同时,随着利用技术的发展,我国粉煤灰的利用也取得了较好的成效,粉煤灰综合利用率稳中有升,2014年粉煤灰综合利用率突破70%。

2015年,我国燃煤(含煤矸石)发电量同比下降4.7%;2016年1-7月份,全国规模以上火电发电量又同比下降1.9%,可以估计2015年和2016年我国粉煤灰产生量较2014年将出现略微降低,但总体仍将维持在较高水平。

图1、图2分别是2007-2015年我国发电装机容量和火电装机容量情况和2007-2016年我国粉煤灰产生与利用情况。

2016年度粉煤灰行业发展报告 - 闻宝联技术空间 - 止于至善

资料表明,中等发达国家人均年电力消费在6000kW/h以上。目前中国人均用电量约4000kW/h,是发达国家的2/3左右,仍有较大的电力需求。考虑到环境等因素,未来国家计划把新的电力需求增长主要寄托在水电、风电、核电、太阳能等可再生能源方面,而对于火力发电将会采取一定的限制政策。根据最新数据,2016年1-7月份,我国全国规模以上电厂发电量33121亿千瓦时,同比增长2.0%,其中水电发电量同比增长13.2%,核电发电量同比增长24.5%,风电发电量同比增长26.1%,而火电发电量(占总发电量的约74%)同比下降1.9%,这也证明了未来我国电力能源结构的发展趋势。由此可以判断,未来一段时期内,我国火力发电的主体地位不会改变,但是未来电力需要增长将主要靠发展水电、风电、核电等清洁能源来供应,粉煤灰产生量不会有大幅增加,但仍将维持在目前的较高水平。结合中国电力联合会的预测,未来五年我国粉煤灰的产生量预计在5.6-6.1亿吨/年。从长期来看,我国粉煤灰的产生量可能会呈现缓慢下降的趋势。

1.2粉煤灰的利用途径

我国粉煤灰主要应用于建材、道路工程、回填工程、农业、矿物提取等领域。在建材工业,粉煤灰主要用于水泥,商品混凝土以及粉煤灰砖、加气混凝土制品等新型墙体材料的生产;在筑路工程中,粉煤灰的主要利用形式是作为道路的路基,以及作为道路的路面混凝土掺合料。在农业中,粉煤灰主要用于土壤改良。粉煤灰在其他方面的潜在利用,包括粉煤灰提取氧化铝和白炭黑、粉煤灰选铁选碳等。我国粉煤灰在不用领域的利用情况见图3。

2016年度粉煤灰行业发展报告 - 闻宝联技术空间 - 止于至善

2中国粉煤灰综合利用的主要问题

2.1粉煤灰产生量大

2015年,我国火电发电量占总发电量的约73%,火电发电仍然是我国最主要的电力来源。因此,我国粉煤灰产生量仍将维持在较高水平,未来几年产生量预计在5.6-6.1亿吨/年,稳居世界第一。

2.2地区利用不均衡

中国粉煤灰存在着严重的地区分布不均衡的问题。在东南沿海等发达地区以及一些大型城市,粉煤灰已经被完全资源化利用,甚至出现供不应求的局面,而山西、内蒙古、新疆等煤电产区,由于粉煤灰产生量大,而且消纳能力有限,粉煤灰利用率很低。目前,未被综合利用的1亿多吨粉煤灰基本都集中在这些区域。如何更好地利用掉这些地区的粉煤灰,近年来一直是中国粉煤灰行业一个重要的且有待破解的难题!

2.3市场需求下降

受到下游建筑及建材行业不景气的影响,我国粉煤灰的市场需求大幅下降。根据亚洲粉煤灰协会和中国混凝土与水泥制品协会粉煤灰材料分会的调研情况来看,我国绝大部分地区粉煤灰市场都出现了量价齐降的局面,包括南京、上海等地区,粉煤灰供不应求的情况没有了,甚至在以往的销售旺季,也有近1/3的粉煤灰销售不掉。

2.4堆存粉煤灰缺乏科学处置

据估计,我国粉煤灰的历史堆存量至少有25亿吨,并且还在以每年约1.5亿吨的速度增加。这些粉煤灰粉煤灰主要以干排粉煤灰形式堆存在储灰场(landfills)或湿排粉煤灰的形式储存在灰坝(Ponds)中,且绝大部分集中在山西、内蒙古等煤电集中区域。这些历史堆积的粉煤灰还缺乏科学有效的处置防护措施,对环境和人类健康存在严重威胁,无害化处置问题严重。

2.5循环流化床粉煤灰问题日益严重

循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展起来的一项高效、低污染的清洁燃烧新枝术,低等级煤和煤矸石发电大多采用循环流化床锅炉。由于循环流化床锅炉炉内温度较低(约800-900℃),加之添加石灰石粉脱硫,产生的粉煤灰颗粒疏松团聚、需水量大、钙含量高和成分复杂,应用过程中会造成制品安定性不稳定,假凝、开裂等一系列问题;因此,循环流化床粉煤灰的综合利用一直存在较大困难。而循环流化床粉煤灰的产生量却在不断增加。以神华国华电力公司为例,据相关消息,国华电力下属电厂有一半的装机是循环流化床锅炉,加上循环流化床锅炉比煤粉炉灰渣产生量大,其综合利用问题日益严重。

3中国粉煤灰综合利用的发展趋势

建材行业是我国粉煤灰最主要的综合利用领域,过去十年,得益于国家基础设施投资和房地产行业的高速发展,建材工业的增长速度也一度保持在20%以上的水平,这也给我国粉煤灰的综合利用提供了有利条件,极大地缓解了过去十年火电行业快速增长带来的粉煤灰处置问题。但是随着我国经济发展进入新常态,也就是由高速增长转为中高速增长,在国家宏观经济下行、有效需求乏力、出口市场萎缩等因素的作用下,加上结构升级缓慢等原因,建筑业和基础设施对水泥、混凝土等传统建材的需求将进一步放缓,我国粉煤灰处理与利用将面临着更加严峻的挑战。

为此,未来我国粉煤灰综合利用不能局限于固守目前的应用结构和应用路线,而是应该朝着分级利用、面向产品深加工、进一步延伸产业链条方向发展。根据粉煤灰的物理、化学特点,开发生产高端、中端、低端等不同层次和用途的产品,实现粉煤灰的最大化开发和利用。综合国内外的发展态势,有几个重要的发展方向值得我们关注。

(1)粉煤灰提取有价元素

粉煤灰中含有铝、硅、铁、碳等大宗元素外,还含有镓、锗等15种稀土贵金属元素。利用粉煤灰为原料提取相关有价元素,是实现粉煤灰高附加值利用的重要途径。目前,粉煤灰选碳和选铁技术已比较成熟,分离提取氧化铝、白炭黑、金属镓等技术也已取得重要进展,大唐国际在内蒙古利用托克托电厂的高铝粉煤灰提取氧化铝项目已经实现工业化生产,而且运行状况良好。随着该项目经济性的不断改善,发展前景相当广阔。国外也有研究人员根据当地的粉煤灰特点在从事粉煤灰提取磷、镁等元素的相关研究工作,包括美国杜克大学的粉煤灰提取稀土元素,都值得我们认真关注。

(2)粉煤灰生产建筑建材产品

分离提取有用元素后,粉煤灰仍然可用于水泥、混凝土、预制构件、墙体材料等产品的生产。目前,粉煤灰已广泛应用于水泥、混凝土、加气混凝土制品等新型墙材的生产。未来,随着建筑节能、建筑工业化、被动式建筑等的推进,粉煤灰由于其优良的特性还将大量应用于装饰混凝土、预制构件、建筑部品、节能保温板材等优质、长寿命的建筑建材产品领域,不断拓展新的高附加值产品链条。

(3)粉煤灰生产陶瓷砖、石油压裂支撑剂等产品

随着综合利用技术的创新,粉煤灰越来越多地应用于生产陶瓷砖、石油压裂支撑剂、功能填料等产品,附加值不断提升,有效提升了粉煤灰产品的市场半径,一定程度上突破了粉煤灰综合利用的地域局限性。

未来,在多领域拓展开发粉煤灰应用产品,包括节能环保的粉煤灰免烧陶粒和烧结陶粒,生产污水处理过滤材料和建筑节能的轻质高强混凝土制品等,都可以扩大粉煤灰市场和应用范围,也是粉煤灰综合利用的一大趋势。

(4)粉煤灰筑路、回填等

对于偏远地区特别是煤电集中地区,粉煤灰的产生量大大超出市场需求量,不可能完全实现就地资源化利用。粉煤灰还应该侧重于强化欠发达地区的基础设施建设,譬如粉煤灰筑路和盖房、粉煤灰用于矿井塌陷区回填、粉煤灰无害化储存等低端处置利用方式。一来可以缓解粉煤灰对环境的污染问题,二来还能够将粉煤灰作为一种资源储存起来,作为未来的开发和应用原料。

4我国粉煤灰综合利用的政策建议

虽然目前国家已有粉煤灰等废物回收利用的鼓励政策,但是未来粉煤灰的处理利用还需要更多的政策激励。粉煤灰是一种优质的原料,可以生产很多优质、长寿命的建材产品和传统建材的替代产品。因此,建议国家相关部门出台具体的导向政策,支持传统建材减量化,提高粉煤灰产品的市场份额,减少天然矿产资源的消耗。为了更好地实现绿色发展和可持续发展,既然粉煤灰能够更好地满足建设需求,那就应该毫不犹豫地减少传统建材的生产,把更多的天然资源留给子孙后代!

5结语

未来一段时期内我国粉煤灰产生量还将维持在较高水平,不但西部欠发达地区将面临更加严重的新老粉煤灰堆存和产能过剩问题,发达的东部地区也可能会有越来越多的地区面临粉煤灰的深加工和综合利用问题;总体形势比较严峻。

但是,随着国家环保政策的不断严厉,以及行业和企业对粉煤灰的综合利用的重视和技术不断进步,未来我国粉煤灰资源的开发和利用渠道将不断拓宽,东西部将根据各自资源的特点,充分发挥政策和技术的优势,实现分级利用,深化加工和拓展应用领域、不断扩大应用份额;我国的粉煤灰综合利用的事业必将迎来一个更加美好的明天!

来源:CCPA粉煤灰材料分会

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