燃煤電廠脫硫石膏綜合利用途徑的探討
1 前言
我國是以煤炭為主要能源的國家，短期內無法改變這種現狀，而煤炭消耗主要集中在電力行業，約占總量的60%左右，國家十一五計劃規定：必須加快燃煤電廠脫硫設施建設，新建電廠及90%的現有電廠要實現二氧化硫達標排放。濕式石灰/石灰石--石膏法是我國采用的主要煙氣脫硫方法，若90%的現有電廠上脫硫裝置，其中75%采用濕式石灰石石膏法，2005年可減少1300萬噸二氧化硫排放，同時產生2130萬噸脫硫石膏。依照十一五計劃，到2010 年，煤電機組裝機為64000萬千瓦，根據國家強制政策計算，將會減少2300萬噸二氧化硫排放，同時脫硫石膏總量將超過3790萬噸。
濕式石灰/石灰石石膏法脫硫雖然解決了大氣中的二氧化硫污染，但卻產生了大量的工業副產品---脫硫石膏，帶來了新的環境污染。因此，我們應該在解決大氣中的二氧化硫污染的同時解決好脫硫石膏綜合利用的問題，充分利用脫硫石膏的物理、化學特性與天然石膏非常接近的特點，對脫硫石膏進行深加工，開發出脫硫石膏的應用領域并逐漸取代天然石膏，這樣既可變廢為寶，又可達到保護環境的目的，實現脫硫石膏排放與利用的良性循環，保護環境、造福人類，最終提高人民的生活質量。
2 脫硫石膏綜合利用的現狀
脫硫石膏在工業發達國家得到了較好的應用，幾乎所有的脫硫石膏都被應用在建材行業中，并且較好的解決了脫硫石膏的運輸、成塊、干燥、煅燒、改性、應用等技術性問題。特別是德國、日本的脫硫石膏綜合利用率達到了100%，主要用于加工熟石膏粉、α石膏粉、石膏制品、石膏砂漿、石膏砌塊、紙面石膏板、水泥緩凝劑等，部分脫硫石膏與粉煤灰、石灰混合作為路基、路面基層的重要填充物，極大地提高了道路基礎的抗壓強度。
我國同發達國家相比，其脫硫石膏的生產與研究歷史還很短，雖然部分企業做了許多有益的嘗試并取得了一定的效果，但由于種種原因使生產線達不到設計要求，石膏制品的質量也不穩定，如重慶珞璜電廠、重慶九龍坡電廠生產的水泥緩凝劑性能不穩定；北京熱電廠生產的建筑石膏產品質量無法達到 GB/T9776《建筑石膏》中的技術標準；但隨著我國科技的不斷進步，近幾年我國對脫硫石膏的應用技術研究有了明顯的突破，打破了國外專利封鎖堡壘，主要表現在兩個方面：一是利用脫硫石膏生產高性能的石膏制品替代天然石膏制品，如生產水泥緩凝劑、石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏以及自流平石膏等產品，同比使用天然石膏生產上述產品，其性能的優越性越來越明顯；二是在脫硫石膏粉的煅燒脫水設備及工藝上也有了長足的進步，部分科研成果已經處于世界同等水平，如：FC爐、翻騰爐、錘式烘干煅燒磨、封閉式石膏粉生產工藝等，這就為脫硫石膏的綜合利用奠定了較好的基礎。
3 燃煤電廠脫硫石膏綜合利用的途徑
3.1 利用脫硫石膏生產水泥緩凝劑
相關資料表明，脫硫石膏與天然石膏的性能非常相似，國內和國外成功的案例表明，脫硫石膏用作水泥緩凝劑對水泥性能，如細度、凝結時間、放射性、抗折強度、抗壓強度、安定性沒有任何影響，各項技術指標完全符合國家相關標準，脫硫石膏制成的水泥緩凝劑完全可以替代天然石膏制成的水泥緩凝劑。
燃煤電廠脫硫石膏用作水泥緩凝劑是工業廢渣資源化的最佳途徑，具有加工成本低、 綜合利用量大的特點，是燃煤電廠在沒有確定高升值項目開發前的首選辦法；
雖然利用脫硫石膏生產水泥緩凝劑簡單易行，但要求脫硫石膏的附著水含量必須控制在7%以內，從而滿足水泥生產工藝的需要，由于大部分電廠脫硫石膏的附著水含量設計為10%左右，而實際產出的脫硫石膏附著水含量均在12%以上，所以需要對脫硫石膏進行脫水處理或購進熟石膏粉與脫硫石膏混合攪拌，制成附著水含量在7%以內的散狀或粒狀水泥緩凝劑；
3.2 煅燒生產建筑石膏粉
目前國內利用脫硫石膏生產建筑石膏粉的工藝有連續炒鍋、翻騰爐、回轉窯、氣流煅燒等，如山東黃臺電廠生產的建筑石膏粉經檢測完全滿足建筑石膏國家標準，洛陽熱電廠的脫硫石膏在“泰和集團”做的實驗表明其煅燒生產出的建筑石膏粉，性能明顯高于天然石膏粉，完全可以替代天然石膏粉用于石膏板、石膏砌塊的生產。
由于環保的要求，煅燒工藝的選擇非常關鍵，對于電廠而言，從環保的角度出發，應首選用電、用汽作為煅燒熱源；從市場的角度出發，應選擇適合當地市場的后續產品，不可盲目開發。
3.3 水溶液法生產α半水高強石膏粉
常規工藝生產的脫硫石膏粉一般可用于石膏板、石膏砌塊等對強度要求不高的建材生產，但對于有強度要求的建材則不能使用，如砌筑石膏砂漿、粉刷石膏砂漿、石膏膩子、模具石膏、陶瓷石膏、自流平石膏等，在國外雖然有了較為成熟、先進的工藝，但投資龐大、工藝復雜、成本較高，不能適應國內現狀，但采用水溶液法生產α石膏粉對于脫硫石膏等濕粉狀化學石膏是最適宜的，因為脫硫石膏在轉化前不需要經過任何處理，較天然石膏有較強的優勢。該工藝是直接將蒸汽石膏漿內，使其很高的傳熱率，將料漿溫度控制在150-170度，反應時間僅為2-3分鐘，熱耗較小，其生產成本與生產β石膏粉相同，但α石膏粉的使用途徑遠多于β石膏粉，表現在市場售價上成倍于β石膏粉，最大的特點是高效、低耗、無污染、增值明顯。
（1）問題的提出
現有生產技術大多是用生石膏（包括天然石膏和脫硫石膏等化學石膏，其化學成份均為二水硫酸鈣）生產高強石膏粉（其化學成份為半水硫酸鈣）一般采用濕法工藝，而濕法工藝又分為蒸汽加壓法和水溶液法，而蒸汽加壓法必須將原料先進行壓塊或成球處理，由于脫硫石膏附著水含量較大，預先對其壓塊或成球較為困難，所以不太適合脫硫石膏的深加工；
水溶液法最重要的是脫硫石膏漿液在反應器內其結晶過程能夠得到有效的控制，能夠按照要求獲得需要的針狀或短柱狀晶體，這樣就可以根據市場需求的不同生產出不同品質的α高強石膏粉。另外該工藝采用加壓脫水對石膏進行干燥，使獲得的α高強石膏粉質量穩定，熱耗非常小，從而使生產成本大幅降低，所以這是一種適合脫硫石膏增值利用的實用工藝。
（2）適用范圍
脫硫石膏、磷石膏。
（3）特點
a.該工藝與發電機組煙氣脫硫系統合二為一，即在脫硫石膏漿液在進入真空脫水皮帶之前增加一套反應器，晶體轉換后再進入真空脫水皮帶脫去附著水，含有10%左右的α石膏粉經過加壓脫水干燥，即可得到α高強石膏粉，同時該工藝所需的蒸汽可以由發電機組提供，無需新增蒸汽鍋爐；
b.同一條生產線能生產多種產品（高強石膏粉、模具石膏粉）；
c.余熱可以利用，大幅降低生產成本；
d.增值效應明顯強于生產普通石膏粉以及水泥緩凝劑等；
e.能夠避免間歇炒鍋生產過程中難以控制的缺陷；
4 結語
大量產出的脫硫石膏若不加以利用，不僅造成二次污染，而且造成資源浪費，因此脫硫石膏的資源化關系到我國可持續發展戰略的大問題，雖然我國的天然石膏資源相對豐富，但存在著資源分布不均勻的缺憾，且總量的80%以上分布在山西、山東、寧夏、甘肅等西北地區，而燃煤電廠則遍布全國各地，從降低經營成本和石膏資源合理分配的角度出發，脫硫石膏的資源化，有利于我國循環經濟的發展，有利于建筑節能的需用，有利于保護環境，更有利于建立和諧社會，所以我們有必要加大研發力度，最終實現脫硫石膏完全替代天然石膏，為我國人民創造更加優美、舒適的環境。（大唐洛陽熱電廠豫電集團 葉明山）
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