上海燃煤電廠煙氣脫硫石膏利用前景分析
摘要: 根據(jù)上海市新一輪環(huán)保三年行動(dòng)計(jì)劃（2006～2008年）要求，上海將在未來(lái)3年中完成全市11家電廠的35臺(tái)約6508MW燃煤發(fā)電機(jī)組的煙氣脫硫工程，這同時(shí)將產(chǎn)生大量的煙氣脫硫副產(chǎn)品——脫硫石膏，處置和利用好脫硫石膏，對(duì)上海市的生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著重要的意義。闡述了燃煤電廠煙氣脫硫石膏的特性和國(guó)內(nèi)外脫硫石膏的利用現(xiàn)狀。結(jié)合上海實(shí)際，對(duì)煙氣脫硫石膏在建筑建材業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用前景進(jìn)行了分析，指出煙氣脫硫石膏的資源化利用符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，并能產(chǎn)生良好的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。提出了煙氣脫硫石膏的利用建議。
關(guān)鍵詞：煙氣脫硫, 副產(chǎn)品, 石膏, 資源, 利用
1 引言
根據(jù)上海市電力“十一五”規(guī)劃，上；痣姍C(jī)組裝機(jī)容量在2010年將達(dá)到19600MW，其中燃煤機(jī)組占70%。為使上海的電力增長(zhǎng)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，有效改善大氣環(huán)境質(zhì)量，上海在新一輪環(huán)保三年行動(dòng)計(jì)劃（2006～2008年）中已提出將對(duì)全市11家電廠的35臺(tái)約6508MW燃煤機(jī)組實(shí)施煙氣脫硫。在未來(lái)的5～10年中，上海市燃煤電廠的煙氣脫硫建設(shè)將進(jìn)入大發(fā)展階段。
隨著煙氣脫硫工程的推進(jìn)，將產(chǎn)生大量的脫硫副產(chǎn)品——脫硫石膏。以循環(huán)經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)給出應(yīng)對(duì)措施，實(shí)現(xiàn)廢物資源化，妥善解決脫硫石膏的處置、利用問(wèn)題，不僅能產(chǎn)生良好的環(huán)境效益，而且能創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
2 上海市煙氣脫硫的主要工藝及脫硫產(chǎn)物特點(diǎn)
煙氣脫硫方式種類(lèi)繁多，大致分為干法、半干法及濕法等。根據(jù)調(diào)研，未來(lái)上海市主要的大型燃煤電廠采用的煙氣脫硫技術(shù)將主要是濕式石灰石石膏法（FGD），這是由于“石灰石石膏”法脫硫效率高、技術(shù)成熟且脫硫副產(chǎn)物具有較高的利用價(jià)值。該方法是目前世界各國(guó)火電廠采用的主導(dǎo)煙氣脫硫技術(shù)。
采用“石灰石石膏濕法”工藝脫硫經(jīng)強(qiáng)制氧化及脫水后所得的副產(chǎn)品稱為煙氣脫硫石膏（Desulfo－Gypsum，簡(jiǎn)稱DSG），與天然石膏相比，脫硫石膏具有純度高、成分穩(wěn)定、粒度小、有害雜質(zhì)少等特點(diǎn)，是一種品質(zhì)較好的石膏。各國(guó)實(shí)踐證明，脫硫石膏能較好替代天然石膏，既能做到資源綜合利用，又能給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。
3 國(guó)內(nèi)外脫硫石膏的主要利用途徑
目前脫硫石膏的主要利用途徑有：在建筑、建材業(yè)中生產(chǎn)建筑石膏、粉刷石膏、石膏砌塊、紙面石膏板、石膏空心板、自然平地面石膏漿料、水泥緩凝劑等，農(nóng)業(yè)方面有報(bào)道用于生產(chǎn)化肥、鹽堿土壤改良等。
在國(guó)外，脫硫石膏的工業(yè)化生產(chǎn)和使用已超過(guò)20年，德國(guó)是煙氣脫硫石膏研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用最發(fā)達(dá)的國(guó)家，幾乎所有的德國(guó)石膏企業(yè)都使用脫硫石膏，主要用于生產(chǎn)建筑制品和水泥緩凝劑。
國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫石膏的綜合處理和應(yīng)用已開(kāi)始起步，如四川的珞磺電廠和重慶電廠將煙氣脫硫石膏加工成石膏球和半水石膏，作為制作水泥和建筑材料的原料，運(yùn)往石膏制品廠、水泥廠及相關(guān)建筑單位加以利用；杭州半山電廠將脫硫石膏供應(yīng)給附近中小紙面石膏板廠和石膏空心砌塊生產(chǎn)企業(yè)使用；北京第一熱電廠將脫硫產(chǎn)物制成石膏砌塊（年產(chǎn)量30萬(wàn)m3）等。但總體來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)脫硫石膏的處置、利用發(fā)展比較緩慢，目前尚未形成工業(yè)化、規(guī)模化和專業(yè)化生產(chǎn)。
農(nóng)業(yè)方面，脫硫石膏的改良鹽堿地還處于研究階段。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脫硫石膏能降低土壤中pH值、ESP和交換性Na+，提高作物的產(chǎn)量。
4 脫硫石膏用于建筑、建材業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性分析
4．1 技術(shù)可行性
目前上海電廠尚無(wú)大量產(chǎn)出煙氣脫硫石膏，上海寶鋼夏鷹峰分期分批對(duì)杭州半山電廠脫硫石膏進(jìn)行取樣分析，結(jié)果表明，脫硫石膏達(dá)到天然優(yōu)質(zhì)二水石膏品位，是制作粉刷石膏的理想原料。由其制成的新型石膏砂漿與傳統(tǒng)的水泥石灰類(lèi)砂漿相比，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、節(jié)能等特點(diǎn)，且粘結(jié)性能較好，不易起殼和開(kāi)裂；并可以有效解決混凝土剪力墻等各類(lèi)墻體的保溫問(wèn)題。
上海拉法基石膏有限公司從四川和江浙一帶購(gòu)置電廠脫硫石膏為原料生產(chǎn)紙面石膏板的實(shí)踐表明，脫硫石膏應(yīng)用在石膏板生產(chǎn)過(guò)程中可以降低料漿液固比，增大料漿流動(dòng)性，降低石膏板重量，改善石膏板質(zhì)量，提高石膏板機(jī)械強(qiáng)度，降低石膏板的成品破損率，并能減少對(duì)設(shè)備的磨損。
陳云嫩將脫硫石膏、火電廠廢棄物、礦物外加劑以50：40：10比例配制成路基回填材料，實(shí)驗(yàn)中回填材料 28d 時(shí)強(qiáng)度達(dá)325#水泥的標(biāo)準(zhǔn)，在膨脹率、溶出率等影響路基材料應(yīng)用性質(zhì)方面也符合有關(guān)要求。
重慶大學(xué)等國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)對(duì)一系列脫硫石膏制品的實(shí)驗(yàn)表明，它們的性能均達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，完全可以代替天然石膏使用；且脫硫建筑石膏的性能在抗壓、抗折強(qiáng)度上優(yōu)于天然建筑石膏。
4.2 生產(chǎn)工藝要求和價(jià)格優(yōu)勢(shì)
根據(jù)筆者的調(diào)查，紙面石膏板生產(chǎn)廠若采用脫硫石膏作為生產(chǎn)原料，需在傳統(tǒng)的石膏板制造工藝中加一套烘干、煅燒系統(tǒng)，其他的技術(shù)和設(shè)備工藝無(wú)需更改。
對(duì)于水泥企業(yè)，若要采用脫硫石膏做為緩凝劑，需建一個(gè)脫硫石膏儲(chǔ)存?zhèn)}和配料庫(kù)，并對(duì)投料系統(tǒng)和配套的計(jì)量設(shè)備（皮帶秤）、輸送設(shè)備作些改造，關(guān)鍵是做好防堵措施，其余工藝與使用天然石膏基本一致。如果電廠能將脫硫石膏烘干造粒，成球供應(yīng)給水泥廠，該問(wèn)題則能基本解決。
與使用天然石膏相比，使用脫硫石膏省去了破碎工藝。
脫硫石膏出廠價(jià)一般低于天然石膏。對(duì)于缺乏天然石膏的地區(qū)，購(gòu)置天然石膏的費(fèi)用中，運(yùn)費(fèi)是無(wú)法削減的成本，如果企業(yè)采用本地電廠的脫硫石膏，將使生產(chǎn)的原料成本大大降低。
綜上，鑒于脫硫石膏良好的品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益以及利用的可行性， 可以預(yù)見(jiàn)，脫硫石膏的應(yīng)用蘊(yùn)藏著巨大的市場(chǎng)機(jī)遇，在不久的將來(lái)生產(chǎn)建材制品時(shí)，會(huì)有大量的脫硫石膏替代天然石膏，那些天然石膏匱乏而脫硫石膏資源豐富的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)更會(huì)如此。
5 上海市應(yīng)用前景分析
上海地處工業(yè)基礎(chǔ)雄厚的長(zhǎng)江三角洲地區(qū)，能源需求量大，環(huán)保要求高，天然石膏資源匱乏，是推廣脫硫技術(shù)和應(yīng)用脫硫石膏的主要地區(qū)。
5．1 建筑、建材行業(yè)利用前景分析
根據(jù)上海新一輪環(huán)保三年行動(dòng)計(jì)劃，2006～2008年約6508MW燃煤機(jī)組脫硫工程全部上馬后，按照1%煤含硫量計(jì)算，上海每年將產(chǎn)生約60~70萬(wàn)t的脫硫石膏。積極利用好這些脫硫石膏，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)要求和科學(xué)發(fā)展觀理念。
5．1．1 利用于紙面石膏板
目前上海具有年產(chǎn)2000萬(wàn)m2能力的紙面石膏板生產(chǎn)線 2條，已經(jīng)開(kāi)始使用電廠煙氣脫硫石膏進(jìn)行紙面石膏板的生產(chǎn)，其脫硫石膏主要來(lái)自江浙一帶的電廠。由于DSG優(yōu)良的性價(jià)比，擁有2條生產(chǎn)線之一的某公司已著手建立第3條生產(chǎn)線，選址于吳涇電廠旁邊。該條新的生產(chǎn)線建成后，未來(lái)上海紙面石膏板的生產(chǎn)能力將由目前近5000萬(wàn)m2增加到7000萬(wàn)m2以上。若100%使用脫硫石膏，按8kg（脫硫石膏）/m2（石膏板）經(jīng)驗(yàn)用量，上海紙面石膏板行業(yè)將來(lái)能消納約56萬(wàn)t左右的脫硫石膏。
5．1．2 利用于粉刷石膏砂漿
按上海每年新增2000萬(wàn)m2住宅面積、每10000m2建筑使用1400m3(合2700t)水泥砂漿、內(nèi)墻墻面和天花板面占整個(gè)建筑需粉刷表面及砌筑所用砂漿量的近70%計(jì)算，上海每年建筑內(nèi)墻需要378萬(wàn)t抹面砂漿，按石膏與料1：3比例計(jì)算，每年可消耗脫硫石膏94.5萬(wàn)t。
石膏粉刷砂漿的保溫性能對(duì)我國(guó)推廣節(jié)能住宅，特別是高層節(jié)能住宅，意義重大。隨著上海建筑砂漿商品化和建筑節(jié)能工作的全面推進(jìn)，粉刷石膏砂漿系列產(chǎn)品作為高品質(zhì)的新型建材已顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
上海寶鋼集團(tuán)某公司經(jīng)過(guò)大量的市場(chǎng)調(diào)研和試驗(yàn)研究，根據(jù)上海市場(chǎng)特點(diǎn)先期建成了年產(chǎn)4萬(wàn)t的粉刷石膏生產(chǎn)線，以天然石膏和脫硫石膏為主原料生產(chǎn)粉刷石膏系列產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)粉刷工程。
5．1．3 利用于水泥行業(yè)
水泥生產(chǎn)是利用脫硫石膏的良好途徑，可以成為煙氣脫硫石膏的較大用戶。上海市現(xiàn)有水泥企業(yè)近19家，2005年水泥年產(chǎn)量近1000萬(wàn)t。水泥生產(chǎn)過(guò)程中需摻加產(chǎn)品質(zhì)量3%～5%的二水石膏作緩凝劑，按平均4%計(jì)算，則上海每年可消耗脫硫二水石膏40萬(wàn)t左右。
5．1．4 利用于路基回填材料
“十一五”期間，上海將繼續(xù)加強(qiáng)公路建設(shè)。根據(jù)市政管理部門(mén)編制完成的“十一五”公路發(fā)展規(guī)劃，上海將新增高速公路 320km、非高速國(guó)省干線公路 250km。
大規(guī)模公路建設(shè)對(duì)路基回填材料量的需求很大，對(duì)質(zhì)量要求也愈來(lái)愈高。充分利用脫硫石膏作為修筑道路的回填材料，既可為城市筑路提供材料來(lái)源，又可解決脫硫石膏的利用問(wèn)題。
5．2 農(nóng)業(yè)上利用于生產(chǎn)肥料和改良灘涂鹽堿地
上海的灘涂和鹽堿地較多，尤其是上海的濱海地區(qū)，土壤鹽堿化程度很高，如上海金山濱海公園部分園區(qū)的土壤含鹽量達(dá)到3.93‰，pH值最高的地方達(dá)8.96。
根據(jù)上海經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)土地的旺盛需求，上海在2010年前，還將在海邊岸線再促淤灘涂，這些新形成的灘涂土壤均為濱海鹽堿土，土壤含鹽量高，鹽堿化程度嚴(yán)重，綠化問(wèn)題急待解決。
鹽堿地的許多不良性質(zhì)與其含有大量的代換性鈉密切相關(guān)，煙氣脫硫石膏中的鈣離子可以加速置換土壤中的可代換性鈉，降低土壤pH值，從而達(dá)到改良?jí)A土的作用。
此外，利用脫硫石膏制硫酸銨化肥施加到灘涂中，可提高灘涂土壤肥力。制作過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品碳酸鈣也是制造水泥的原料，這2個(gè)措施均能有效改良上海的鹽堿土壤，并促進(jìn)灘涂上植被的演替，對(duì)浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)和海港新城等的綠化和脫硫石膏利用都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，并能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。
6 利用建議
（1） 煙氣脫硫石膏是一種性能非常優(yōu)越的建筑材料或建筑材料制品原料，應(yīng)按循環(huán)經(jīng)濟(jì)觀念予以扶持，充分加以利用，特別是在缺乏天然二水石膏的地方應(yīng)加強(qiáng)推廣應(yīng)用，變廢為寶。
（2） 煙氣脫硫石膏的綜合利用是全社會(huì)的事，各部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)協(xié)作、協(xié)調(diào)，共同努力。在上海電廠脫硫石膏批量產(chǎn)出之前，政府應(yīng)制定優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)企業(yè)利用、消納脫硫副產(chǎn)品。
（3） 電廠可以充分利用發(fā)電的余熱，在上煙氣脫硫石膏裝置的同時(shí)建設(shè)半水石膏的生產(chǎn)裝置以及成球設(shè)備，便于產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)的加工利用。
（4）應(yīng)根據(jù)上海本身的實(shí)際情況對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化吸收，開(kāi)發(fā)適合本地特點(diǎn)的新技術(shù)和新工藝，努力開(kāi)拓脫硫石膏應(yīng)用新領(lǐng)域。
（5） 要制定統(tǒng)一的石灰石/石膏法脫硫石膏質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，保證脫硫石膏的品質(zhì)；建立嚴(yán)格的在線監(jiān)測(cè)體系，保證脫硫裝置的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，為產(chǎn)業(yè)鏈下游工業(yè)產(chǎn)品的順利生產(chǎn)提供保障。
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