摘要:燃煤发电厂贮灰场对周围的生态环境和当地居民的生活造成很大影响，同时根据国家环境保护法中相关的规定和要求，必须对此制定科学合理的防治措施。结合相关规定及具体案例，对燃煤发电厂贮灰场环境污染与防治进行深入分析，探讨环境防治必要性及防治措施等问题，希望对以后的工程实施起到一定的借鉴作用。
关键词:燃煤发电厂;贮灰场;环境污染与防治
0引言
我国幅员辽阔，很多地区都盛产煤矿，所以很多发电企业都会选择燃煤发电。据不完全统计，我国发电量每年以7.5%的速度增长。随着电力企业快速发展，燃煤发电会产生大量的粉煤灰，对周围的生态环境造成很大影响，严重威胁着当地居民的身心健康。很多贮灰场投运时间很长，建设时环境保护要求标准较低，加上多年的运行管理工作不到位，致使部分贮灰场景观不佳，污染很大，严重影响着整个城市的形象，与城市发展极不相符，部分贮灰场缺乏林草树木的庇护，易受到风沙等不良气候的侵袭，不符合环境友好和可持续发展的要求，而且在粉煤灰环境污染防治过程中受到很多因素影响，比如:防治技术、防治成本、煤渣处理等，很多燃煤发电企业每年仅防治贮灰场环境污染就需要消耗大量资金，严重制约着企业的发展。由于燃煤发电厂投运时间过长、粉煤灰贮存量的增大以及环境保护政策的严格要求，很多火电厂急需对贮灰场进行环境防护治理，并按照最新的环境保护要求设计实施新的贮灰场。
1燃煤发电厂贮灰场
燃煤发电厂贮存粉煤灰的场地称作贮灰场。每个贮灰场的地理位置都不尽相同，根据贮灰场所处地理位置的不同，可以分为平原灰场、滩涂灰场和山谷灰场等。根据输灰和布灰方式不同，可以分为干贮灰场和湿式贮灰场［1］。采用干贮灰场的条件如下:与湿式贮灰场相比更具经济性时;对灰场安全有特殊要求时;环保和节水有特殊要求时等。根据贮灰时限不同，可以分为临时事故灰场和永久灰场。临时事故灰场是指受到季节和时段的影响，粉煤灰不能得到充分利用，用来暂时贮存粉煤灰的场地，临时事故灰场大约只能贮存1年的粉煤灰量。永久灰场是指粉煤灰综合利用条件比较差的区域，是永久堆放粉煤灰的场地，通常情况下燃煤电厂永久性灰场大约能贮存20年的粉煤灰量。
2贮灰场环境防治必要性
2.1环保政策要求
我国不可再生能源具有“缺油、少气、多煤”的特点，使得燃煤发电厂众多，到2016年中旬，我国发电装机总容量为106576×104kW，其中燃煤发电装机的容量约为7863×104kW，占全国发电装机总容量的73.8%。煤炭属于不可再生能源，在燃烧和运输中产生一氧化氮、二氧化硫等气体，不但会对周围的生态环境造成破坏，还会对周围居民的身心健康造成伤害，同时煤炭燃烧后的副产物粉煤灰同样会对生态环境造成很大影响。根据《中华人民共和国环境保护法》、GB16297—2012《大气污染物综合排放标准》、GB3095—2012《环境空气质量标准》、《中华人民共和国大气污染防治法》和《火力发电厂设计技术规程》的相关要求，需要对燃煤发电厂贮灰场进行环境防护治理。贮灰场对周围环境影响必须符合现行国家环境保护法规的有关要求，特别对大气环境、地表水、地下水的污染必须有防治措施，并应满足当地环保要求［2］。国家电监会《燃煤发电厂贮灰场安全监督管理规定》(电监安全【2013】3号)，其第十九条规定:“发电企业应对运行及闭库后的贮灰场定期组织开展安全评估，并将安全评估报告报所在地电力监管机构。不具备安全评估能力的发电企业，可委托相应能力的单位开展安全评估工作。安全评估原则上每3年进行一次”［3］。
2.2粉煤灰利用情况要求
燃煤的副产物粉煤灰是很好的建筑材料，具有一定的强度，经常被用来生产粉煤灰水泥、制作轻型砌块、改善路基和建筑工程地基的强度等，除此之外，粉煤灰还能用来改良土地等。但是粉煤灰在应用过程中经常会受到各种因素的影响，比如:地区差异、季节波动等，使得燃煤发电企业需要把粉煤灰贮存起来。根据我国污染源普查相关资料文献显示，电力和热力企业生产的工业源固体的企业有7435家，每年产生的粉煤灰量达3.4亿t，电力和热力企业燃煤产生粉煤灰大约为2.9亿t，占总粉煤灰产量的85%，而每年被综合利用的粉煤灰大约为65%，仍然有1.1亿t的粉煤灰需要贮存起来。近年来粉煤灰综合利用率下降很大，导致粉煤灰已经成为生产量非常大的工业固体废弃物污染源，需要对燃煤发电厂贮灰场环境污染进行防护治理。
2.3典型项目现状要求
项目1:湿式贮灰场，占地面积约149hm2。一期2×300MW机组，二期1×600MW超临界机组，近年来由于煤质较差，每年灰渣总量100×104m3左右。目前贮灰高度即将超出设计贮灰年限。目前，距主堤50m以内灰面多处已达到堤顶，超过贮灰限制标高，无法满足电厂持续的灰渣排放需求。在干旱多风气候条件下，灰场的二次扬尘问题比较严重，对周围的环境和农作物造成污染。需要对老贮灰场进行环境防护治理，并按照最新的环保要求设计实施新的贮灰场。项目2:干贮灰场，占地面积373hm2，8机8炉机组，灰场分为3格设计使用，周围是均质土堤。由于地处北方干旱地区，干灰面的大面积裸露，每到冬春季节，贮灰场及周边地带漫天灰尘，极大影响当地村民正常生活，同时给灰场职工带来健康危害，从灰场实地看，对周围的灰污染确实相当严重，贮灰场的环保治理刻不容缓。项目3:干贮灰场，占地面积53hm2，2×300MW热电工程，干灰场经过进七、八年的运行，第一、二堆灰区和石膏堆放区已经堆满，粉煤灰污染周边环境。贮灰场已经处于城区发展规划区域内，目前景观不佳，严重影响着整个城市的形象，与城市发展极不相符。地处北方干旱地区，贮灰场缺乏林草树木的庇护，易受到风沙等不良气候的侵袭，不符合环境友好和可持续发展的要求。因此，贮灰场环境防护治理建设是非常重要的，不论是对环境、对社会都起着不可估量的作用。
3贮灰场环境防护治理
3.1贮灰场满库后污染问题
贮灰场满库后存在的污染问题，主要体现在以下两个方面:一方面，空气污染，如果贮灰场满库以后不进行覆盖，裸露在空气中的粉煤灰在风力的作用下就会飘散到空气中，从而对空气造成一定程度的污染，粉煤灰属于灰质的固体，且质量比较轻，在风力达到4级时就能被吹散到空气中，随风散落后对周围的生态环境造成一定破坏。同时为了降低粉煤灰被吹散程度，需要定期对满库的粉煤灰进行洒水，这些被污染的水也会顺着地表进入地下水，从而对周围地下水产生一定程度的污染。某燃煤发电厂贮灰场通过化验检测以后，发现贮灰场的周围地下水的水质被污染比较严重，部分污染物远远超出生活饮水标准，比如:硼、钼严重超出了饮用水的标准。目前我国大部分燃煤发电厂仍然采用洒水的方式保证粉煤灰的稳定性，通过洒水避免粉煤灰被吹散到空气中，减小对周围的生态环境和居民身心健康造成伤害。实际运行中，当粉煤灰被运输到贮灰场以后，通过洒水使得粉煤灰发生固结，但是一般都没有做到及时碾压，使得粉煤灰的含水量大大增加，而在老的湿式贮灰场初建时一般也没有考虑严格的防渗措施，从而使得粉煤灰中污染水进入临近的地下水。
3.2满库后环境防护治理方案
贮灰场的外边坡和顶面为永久暴露面，贮灰场满库后的顶面环保治理方案有以下几种:1)方案一:顶面进行覆土。用于普通的治理扬尘覆土，覆土厚度为300mm，并对覆盖土进行碾压，覆盖土层可以达到防治粉煤灰扬尘的目的。取土土源可以为征地范围内的二期贮灰场，同时可达到增加二期贮灰场库容以及平整场地的目的。在灰面覆盖层中需要根据实际情况增设一定的坡度比和排水系统，尽量减少表面积水现象的发生。如果条件允许在表面种植绿化层，一般选择根系比较浅的草本植物进行种植，防止植被根系增长对粉煤灰层造成破坏。2)方案二:用于农业的土地复垦，覆土厚度为500mm［4］，并对覆盖土进行碾压，覆土面积内可以进行种植作业，种植后可以达到防治粉煤灰扬尘的目的。3)方案三:采用种植草、苜蓿和芦苇，进行绿化处理。进行绿化处理可以增加地区绿化覆盖率，能够稳定陆面、美化环境、保护陆面、减少各种自然灾害侵蚀，保障环境安全优美。绿化树木可以发挥绿色屏障作用，吸收空气中有害物质，释放出氧气，净化空气，有效地防止沙尘暴等生态作用。4)方案四:生态治理为城市公园。伴随城市规模的不断扩大，部分燃煤发电厂贮灰场已经处于城市范围内，生态治理为城市公园，减少了燃煤企业治理贮灰场环境污染成本的投入。除此之外，对贮灰场进行覆盖、种草种树，形成绿化带可以吸收和隔离噪声，可以调节气温，起到冬暖夏凉的作用。在炎热的夏季，树木庞大的叶面积可以遮阳，能有效地反射太阳辐射，大大减少阳光对地面的直射，可以调节当地生态环境，改善气候条件［5］。5)方案五:综合利用为光伏发电场地。由于贮灰场一般占地面积很大，很适合光伏发电场地的要求。闭库后的场地如能为光伏发电企业所采用，一是节省大量的绿化、环保治理费用，二是解决了光伏发电企业的用地需求，对燃煤发电厂、光伏发电企业、当地政府具有很大的好处。贮灰场满库后的外边坡环保治理方案一般为:下游永久坡面防护形式为预制砌块边坡，具体操作如下:预制砌块由运行单位在灰场现场制作，其材料为现场的粉煤灰、水泥、粗砂。将三种材料按一定的配合比加水拌和均匀，灌入特制的模具中，经过一定时间的养护制作而成。各种材料的配合比可参照混凝土的配合比试验方法确定，保证预制块的强度不低于C20混凝土的强度。预制块的一个面为1∶4的斜坡面，与灰场的永久边坡坡度相同;堆灰前先在灰场的外侧铺放2～3层预制砌块，其高度与每层铺灰厚度相同，再在砌块内侧进行干灰的摊铺碾压。砌块的底部及中间的孔洞中应铺填一层腐殖土，在孔中植草绿化。上游永久坡面防护采用土工格室覆土植草保护，具体操作如下:随着灰的堆贮，在贮灰场的外侧逐渐形成暴露面，当外露面达一定高度时(一般3～4m)，在其外侧铺设土工格室，覆土后铺设绿化植生带。
4运行贮灰场环境影响分析及防治措施
4.1环境影响分析
1)环境空气影响分析。贮灰场主要空气污染物来自于大风天气的二次扬尘，贮灰场采取洒水碾压等措施后，对周围空气环境的影响较小。2)水环境影响分析。灰场废水主要来自于输灰管道排放的灰浆以及大雨季节与灰体接触的下渗雨水，贮灰场内采取防渗措施，防渗后渗透系数小于1×10－7cm/s，满足规范规定的要求，可以有效防止灰场废水下渗，最大限度预防渗滤液对地下水产生影响。3)固体废物环境影响分析。贮灰场内固体废物包括灰、渣及脱硫石膏。应该积极开拓灰渣及脱硫石膏综合利用渠道，减小工业固体废物影响。4)声环境影响分析。贮灰场平时基本无作业噪声，灰渣外销时车辆及推土机均避免夜间操作，一般贮灰场周围无常住居民，对周围声环境的影响较小。
4.2环境保护防治措施
贮灰场二次扬尘污染防治措施:1)电厂积极开展工业固体废物的综合利用，尽量减少贮灰场堆存的工业固体废物量。2)粉煤灰外销时，运灰汽车应采用密闭性能较好的汽车，汽车上路前外表要用水冲洗干净，运灰道路及时清扫、洒水。3)脱硫石膏脱水后仍含水10%左右且具有黏性，较稳定不分解，在贮灰场堆放时不会产生二次扬尘问题。4)灰场分格使用，贮灰时一直保持灰面有300～500mm的水深，防止干灰扩散。5)灰坝周边干燥区域也应及时洒水，并根据当地的气象预报，在大风天气到来之前及时洒水，避免大风时汽车外送运灰。灰场喷洒用水采用回水站回收废水［6］。6)贮灰场设置有灰场管理站，灰场配置人员及相关设备负责灰场碾压、洒水，按GB15562.2—1995《环境保护图形标志—固体废物贮存(处置)场》设置环境保护图形标志，做好灰场的绿化工作及水土保持工作，确保灰场运行严格按照设计要求进行。灰场水污染防治:根据国家环保总局审查意见“新建坑子灰场，灰场的建设和使用应符合GB18599—2001《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》，防止对周围地下水环境造成不利影响”的严格要求，应采取灰场水污染防治措施。1)一般贮灰场设计了土工膜防渗层等措施。灰场底部敷设的土工膜防渗层采用土工膜，满足规范的具体要求。灰场周围至少设3眼监测井，上游1口，下游2口，以监测地下水水质的变化情况，防止对周围地下水环境造成不利影响。2)灰场加强日常管理，随时保持灰面平整、密实，防止集中于低洼处、形成集中下渗。3)贮灰场内采取防渗措施，防渗后渗透系数小于1×10－7cm/s，满足污染控制标准的具体要求，可以有效防止灰场废水下渗。灰场管护措施:建立检查维护制度，定期检查维护初期坝、防渗工程等设施，对污染物进行监测，按照GB15562.2—1995设置环境保护图形标志。工业固体废物综合利用:工业固体废物综合利用是变废为宝，减少电厂固体废物排放量的有效途径，根据GB/T1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》，如果粉煤灰中三氧化硫含量大于3%，将不适合用于水泥、混凝土的综合利用，但是可用于其他综合利用渠道。水土保持措施:在项目建设过程中需要做好预防保护和监督检查工作，防止造成新的水土流失。1)施工中应采取挖填结合的方式，充分利用当地的实际情况，比如:根据现场坡度的具体要求，采用填挖结合的方式，最大限度减少贮灰场对环境的污染。2)在临时贮灰场要通过科学合理维护和覆盖等措施，减少风对粉煤灰的吹散，进一步保护周围的生态环境。同时要在现场增设排水沟、沉砂池等防护措施，逐步完善对贮灰场的保护，减少对水资源的污染。3)在运输粉煤灰的道路上要最大限度减少对周围面积的扰动，通过种植植物的方式是防止贮灰场环境污染的主要措施。4)根据贮灰场具体的高度要求设计合理标高，同时对贮灰场进行覆盖，并在表面种植相应的根系比较浅的植物，通过采取水土防治措施，可以很大程度上避免贮灰场水土发生流失现象，同时燃煤发电厂要定期的投入足够的人力、财力对水土防治措施进行维护和检测，减少燃煤发电厂贮灰场对周围环境造成的污染。
5结束语
我国对燃煤电厂的灰渣分类严于德国和欧共体，且灰渣贮存对水环境的影响较小。在场址的地质结构、防洪、天然基础层、防渗层等方面均严于危险废物和生活垃圾填埋场的要求，也严于欧洲对类似固体废物填埋场的要求。在卫生防护距离方面，亦严于或等同于我国生活垃圾填埋场的要求，严于欧共体和德国的标准［7］。我国是一个工业大国，社会经济的发展需要电力的支持，燃煤发电厂在满足人们用电的同时，贮灰场对周围环境造成了一定的影响，因此需要对贮灰场环境污染进行有效的防治。燃煤发电厂贮灰场进行环境防护治理，对改善项目区域及整个城市区域的生态环境方面将发挥重要作用，可以有效地遏制风沙侵蚀、水土流失对环境造成的损害，稳定陆面、保护陆面，保障生态环境安全，可以美化当地沿途的景观，给民众提供优美宜人、舒适和谐的生态环境，有利于电厂安全生产，民众安居乐业。燃煤发电厂贮灰场治理项目的实施必将提升项目区及整个城市的形象，从而增强城市综合竞争能力，对于进一步深化城市文明建设，推进城市生态、经济、社会的可持续发展起到重要作用。对于燃煤发电厂贮灰场环境防护治理，可以采取覆土填埋、种草、种树、绿化、美化等措施，全面加强贮灰场填埋覆盖是实现可持续发展的重要任务之一。因地制宜的选取更加适合条件的贮灰场环保治理措施，可以减小工作量，节约工期和费用，起到节约耕地、保护自然生态环境的作用。期待更多的燃煤发电厂及相关人员了解并掌握贮灰场环保治理相关知识，做好贮灰场环保治理的同时还祖国更多的蓝天白云。
参考文献
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［4］土地复垦技术标准［S］．中华人民共和国国家国土资源令第56号．
［5］李一卓，王阔然．城市道路绿化设计与重要性［J］．科技致富向导，2011(11):295．
［6］刘新军，白杰．论国电宁夏英力特宁东热电产业节能环保技术可持续发展的前景［C］∥青年人才与石化产业创新发展———第七届宁夏青年科学家论坛论文集，2011:414．
［7］朱法华，莫华．燃煤电厂灰场环评技术评估中存在的问题与建议［J］．电力环境保护，2007，23(3):42.
作者:司小飞 李元昊 黄艳 李焕萍 单位:西安西热锅炉环保工程有限公司 兰州石化职业技术学院