李 恒 刘 伟 梁 曼 陈蛟龙 张彦林 石存兰 杜 程

(中国建筑材料工业规划研究院，北京 100000)

1 我国粉煤灰产生现状

我国“富煤、缺油、少气”的资源现状导致煤电长期以来一直占据我国电源结构的核心地位。据统计分析，2020年全国全口径发电量7.42万亿kW·h，其中火力发电量5.28万亿kW·h，煤电发电量4.61万亿kW·h。经过测算，2020年粉煤灰产生量约6.5亿t，图1为2015～2020年全国燃煤电厂粉煤灰产生情况，近几年我国燃煤电厂粉煤灰产生量持续增加。

图1 2015～2020年我国燃煤电厂粉煤灰产生情况

分区域看，2020年我国粉煤灰产生集中在华北、长江三角洲和西部等电力大省，其中山东、内蒙古、江苏、广东、山西五省的粉煤灰产生量占全国总产生量的41%左右。

2 我国粉煤灰综合利用现状

随着我国大宗固废综合利用产业技术的发展，粉煤灰综合利用成熟技术已有百余项，2020年，我国粉煤灰综合利用量约5.07亿t，综合利用率为78%，主要利用方向为粉煤灰用于水泥混合材和混凝土掺合料方面应用、建材深加工产品方面应用，粉煤灰综合利用量分别约占56%、26%。图2为2015～2020年我国粉煤灰综合利用情况。

图2 2015～2020年我国粉煤灰综合利用情况

2.1 粉煤灰在水泥混合材和混凝土掺合料中的应用

水泥和混凝土是世界上应用较为广泛的工程材料，在水泥混合材和混凝土中掺加一定量的粉煤灰，不仅能够改善水泥性能、调节水泥标号，而且还能改善混凝土性能、节约用水、调节混凝土强度等级、降低生产成本，因此深受建材行业的青睐。

2.2 粉煤灰用于建材深加工产品方面的应用

用粉煤灰代替粘土生产烧结砖、空心砖、蒸压加气混凝土、蒸压砖、陶粒等技术是粉煤灰综合利用有效途径之一。由于粉煤灰在建材深加工产品方面应用掺入量大，因此不仅可以大量消耗粉煤灰，减少黏土的使用，而且减少因粉煤灰堆存占用的土地，缓解当地环境污染问题，同时掺加粉煤灰可以节约建材深加工产品生产过程中的能耗。粉煤灰用于建材深加工产品方面的应用前景可观。

2.3 粉煤灰用于胶结充填、筑路回填和水利工程等方面应用

粉煤灰以一定掺量制成的混合材料用于粉煤灰综合回填、矿井充填、护坡护堤工程等。

2.4 粉煤灰用于农业领域应用

粉煤灰可以制作土壤改良剂用于土壤改良，制作微生物复合肥、农药等。粉煤灰在农业领域的应用具有投资少、用量大、需求平稳、潜力大等优点，是我国粉煤灰综合利用有效途径之一。

3 粉煤灰综合利用对减排降碳的影响

3.1 建材工业CO2排放估算方法

根据《建筑材料工业CO2排放核算方法》，建材工业的CO2直接排放分为燃料燃烧过程排放和生产过程(碳酸盐原料分解)排放两部分。

Q直放=Σ(Q燃+Q过)

Q直放——直接CO2排放量。

Q燃——燃料燃烧过程的CO2排放量。

Q过——生产过程的CO2排放量。

燃料燃烧过程直接CO2排放(Q燃)估算

Q燃=Σ(Fi×Ci)

Q燃——燃料燃烧过程直接CO2排放量。

Fi——各燃料品种消耗量。

Ci——各燃料品种燃烧CO2排放系数。

计算建筑材料工业燃料燃烧过程CO2排放，应采用燃料的实际发热值计算。

生产过程CO2排放(Q过)估算

Q过=Σ(Mi×Ci)

Q过——工业生产过程中CO2排放量。

Mi——碳酸盐原料使用量。

Ci——碳酸盐原料CO2排放系数。

同时建筑材料外购用电等造成的间接CO2排放估算

Q间放=Σ(Ei×Ci)

Q间放——由于外购用电等造成的间接CO2排放量。

Ei——各环节电力使用量。

Ci——电力消耗CO2排放系数。

3.2 粉煤灰用于水泥混合材和混凝土掺合料方面应用对减排降碳的影响

在水泥混合材和混凝土掺合料利用方面，常用粉煤灰作为水泥混合材和混凝土掺合料主要原料，且已应用较为成熟。根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011中规定水泥和矿物掺合料均为胶凝材料，本文暂假设水泥混合材和混凝土掺合料中固废利用减少水泥熟料的使用。则粉煤灰用于水泥混合材和混凝土掺合料利用能够减少使用水泥熟料量约2.84亿t，根据《建筑材料工业CO2排放核算方法》《建筑碳排放计算标准》计算可得，减少CO2排放约2.41亿t。

3.3 粉煤灰用于建材深加工产品方面应用对减排降碳的影响

在建材深加工产品方面应用，加气混凝土作为非烧结墙体材料中应用量最大的产品，2020年全国加气混凝土总产量约1.6亿m3。加气混凝土主要原材料除石英砂外，广泛应用粉煤灰、石粉、陶瓷抛光粉等固体废弃物，其中以粉煤灰应用最多。据相关统计，我国灰加气产品占比高达80%左右，按照占比最大的B06产品计算，需要原材料7 700万t，若粉煤灰掺量按照70%计算，利用量约5 400万t。考虑到在灰加气产品生产过程中无论使用天然原料还是固体废弃物，其生产过程和能源消耗相差较小，假设掺加粉煤灰能够减少天然砂的使用量，则粉煤灰用于灰加气产品生产能够减少天然砂使用量约5 400万t，根据《建筑材料工业CO2排放核算方法》《建筑碳排放计算标准》计算可得，减少CO2排放约13.6万t。

4 总 结

我国粉煤灰应用途径十分广泛，特别是在水泥混合材、混凝土掺合料以及建材深加工产品方面得到了诸多的资源化利用，在减排降碳方面共计减少CO2排放约2.42亿t/年，具有一定的碳减排效益。“十四五”期间，随着我国进入新发展阶段、贯彻新发展理念、全面构建绿色低碳循环经济体系，粉煤灰综合利用技术不断创新发展，应用领域不断扩大，同时在减排降碳方面的贡献不断增加，助力国家碳达峰、碳中和目标建设。