燃煤電廠煙氣脫硫石膏綜合利用途徑及潛力探討

羅杏金

（浙江天達(dá)環(huán)保股份有限公司浙江杭州310000）

燃煤電廠煙氣脫硫石膏綜合利用途徑及潛力探討

羅杏金

（浙江天達(dá)環(huán)保股份有限公司浙江杭州310000）

社會(huì)生產(chǎn)力在高速發(fā)展的過程中，人們對(duì)于電的依賴性日益強(qiáng)烈，與此同時(shí)，人們對(duì)于發(fā)電廠的要求也越來越高，特別是燃煤發(fā)電廠。在燃煤發(fā)電過程中，由于脫硫石膏的綜合利用，促使燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益將大幅度提高。本文不僅針對(duì)燃煤電廠煙氣脫硫石膏的利用進(jìn)行了全面分析，同時(shí)探討了其所帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

燃煤電廠；煙氣脫硫；脫硫石膏；綜合利用

在天然石膏的基礎(chǔ)上，有關(guān)石膏的不同產(chǎn)品在某些工業(yè)過程也產(chǎn)生了不少，其中包括了工業(yè)生產(chǎn)煙氣脫硫石膏等。與天然石膏的各個(gè)方面的性質(zhì)基本一致，但它是工業(yè)上生產(chǎn)產(chǎn)生的副產(chǎn)品，也有它自己的特點(diǎn)，相比天然石膏還是存在不同的，其中硬石膏的成分高于天然石膏。調(diào)查得知，脫硫石膏在組成、性能、可操作性的方面是等同于天然石膏的，可以安全地應(yīng)用于各種石膏建材，并達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的要求。石膏質(zhì)量取決于脫硫過程、除塵效率、高質(zhì)量的石灰?guī)r和其他因素。

1　脫硫石裔在建筑建材業(yè)中的綜合利用

毋庸置疑，我國(guó)的的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)是最大的。我國(guó)的煤炭的比例占到總能源結(jié)構(gòu)的70%左右。大量使用煤炭導(dǎo)致二氧化硫在空氣中的含量增加，形成的酸雨會(huì)對(duì)自然環(huán)境和人類的健康造成嚴(yán)重的影響。中國(guó)的二氧化硫排放量中，燃煤電廠煙氣二氧化硫的排放量約占總排放量的一半。研究燃煤電廠煙氣脫硫的工作開始于1970年代，在中國(guó)目前有很多種能使煙氣中降低硫元素的方法，“石灰石-石膏法”是因?yàn)樗暮?jiǎn)單原理、成熟的技術(shù)、脫硫效率高，成為主要的煙氣脫硫技術(shù)且大量用于世界各地的火力發(fā)電廠。其中電廠濕式煙氣脫硫工藝見下圖1。

圖1　電廠濕式煙氣脫硫工藝

脫硫石膏廣泛用于建筑建材行業(yè)，基本可以代替天然石膏生產(chǎn)的一系列的建筑材料，包括生產(chǎn)建筑石膏、石膏砌塊、石膏紙板、膩?zhàn)印⑺嗑從齽⒂彩嗄z凝材料等。比較測(cè)試脫硫石膏與天然石膏，發(fā)現(xiàn)煙氣脫硫石膏的等級(jí)較高，性能指標(biāo)甚至優(yōu)于天然石膏，可以完全替代天然石膏，是建材行業(yè)的寶貴財(cái)富。

2　脫硫石膏綜合利用現(xiàn)狀

2.1國(guó)外

美國(guó)、歐洲、日本等由工業(yè)化生產(chǎn)脫硫石膏已經(jīng)有18年歷史。德國(guó)在脫硫石膏的發(fā)展和應(yīng)用方面比較發(fā)達(dá)，也是最早利用脫硫石膏生產(chǎn)石膏板的，脫硫石膏的利用幾乎達(dá)到99%，日本利用脫硫石膏也達(dá)到了85%～75%；緊隨其后的是美國(guó)、英國(guó)、奧地利、荷蘭等。

目前在建筑材料方面是生產(chǎn)的脫硫石膏主要應(yīng)用的地方，如生產(chǎn)建筑石膏、石膏板、石膏砌塊、石膏條板、粉刷石膏和水泥摻合料的生產(chǎn)等。除此之外，就是農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，脫硫石膏的含鈣化合物有利于改善作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的增加，還具有調(diào)整土壤的效果。總而言之，發(fā)達(dá)國(guó)家在使用脫硫石膏方面已經(jīng)比較成熟，開發(fā)和應(yīng)用過程也已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)的發(fā)展規(guī)模。

由于歐洲和日本的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過脫硫裝置輸出的產(chǎn)品達(dá)到了一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，可以直接使用，和天然石膏使用的數(shù)量基本一致，是脫硫石膏使用的核心。進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃脫硫石膏、其他天然和化學(xué)石膏，是解決石膏資源和保護(hù)環(huán)境重要的手段。其中1999年歐洲脫硫石膏在建材工業(yè)的應(yīng)用情況見下表1。

表1　1999年歐洲脫硫石膏在建材工業(yè)的應(yīng)用

2.2國(guó)內(nèi)

由于綜合利用脫硫石膏起步較晚，因此很大程度上比不了發(fā)達(dá)國(guó)家。目前，中國(guó)燃煤電廠脫硫石膏的生產(chǎn)主要用于石膏板的生產(chǎn)和水泥行業(yè)；也參與了粉刷石膏、建筑石膏、高速公路路基回填和采礦垃圾填埋場(chǎng)等領(lǐng)域；應(yīng)用在農(nóng)業(yè)方面仍處于試驗(yàn)階段，大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域相對(duì)較少。

目前來說，脫硫石膏在中國(guó)生產(chǎn)時(shí)間不算大長(zhǎng)，但隨著其生產(chǎn)數(shù)量的快速增加。其巨大的排放量如不充分利用，一直積累，后果不堪設(shè)想。倘若采取填埋法處理，將導(dǎo)致土壤、地下水和大氣環(huán)境受到破壞。

因此，綜合利用脫硫石膏，是實(shí)現(xiàn)廢物利用比較現(xiàn)實(shí)的問題。現(xiàn)在脫硫石膏的來源開發(fā)更廣了，包括建筑石膏、石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏的綜合利用及相關(guān)研究，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)將成為我國(guó)發(fā)展的重要任務(wù)之一。

3　脫硫石膏在農(nóng)業(yè)中的綜合利用

有關(guān)農(nóng)業(yè)方面，脫硫石膏含有比較多的硫、鈣、硅等必要或有益的礦物質(zhì)，應(yīng)用在植物和土壤中，將會(huì)得到更大的發(fā)展。在理論上脫硫石膏可以用作土壤改良劑，改善酸性和堿性土壤，脫硫石膏中有利于作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量增加的含鈣化合物。鹽堿地含有大量代換性鈉元素，產(chǎn)生不良的影響，煙氣脫硫石膏可以降低土壤中的鈉的含量，使土壤PH值下降，使得土壤的環(huán)境達(dá)到中性平衡，從而改善堿性土壤的影響。近年來，在這方面國(guó)外進(jìn)行了相應(yīng)的探索，但現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用相對(duì)少一些。相關(guān)人員在遼寧沈陽(yáng)市康平縣以及內(nèi)蒙古托克托縣分別進(jìn)行了脫硫石膏粉堿性土壤玉米田間試驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)脫硫石膏可以使得土壤pH值下降，Na的含量減小，農(nóng)作物的產(chǎn)量提高。俄亥俄大學(xué)的土壤改良劑是將脫硫石膏作為材料，通過調(diào)查可得，脫硫石膏不僅在一定程度上可以改善土壤酸性，同時(shí)能提高作物產(chǎn)量。

4　中國(guó)脫硫石膏產(chǎn)量及綜合利用潛力分析

4.1中國(guó)火電廠脫硫石膏生產(chǎn)潛力

由于各種原因，如經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、政策等方面，二氧化硫排放量在我國(guó)處于一種失控的狀態(tài)，是世界上最大的二氧化硫排放量國(guó)家。據(jù)《中國(guó)環(huán)境公報(bào)》得知，我國(guó)在2004年，全國(guó)二氧化硫排放達(dá)到了2240×104t，其中，約200×104t是由燃煤電廠二氧化硫的排放量，占53%的二氧化硫排放總量。以煤炭為主的能源資源條件決定了中國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤炭為主將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)沒有改變。由于能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整，新的煤炭消費(fèi)在未來將主要用于發(fā)電。現(xiàn)在，中國(guó)總發(fā)電量的80%左右主要是火力發(fā)電。預(yù)計(jì)到2020年，將會(huì)有大約60%的電力來自燃煤發(fā)電廠。預(yù)測(cè)“十一五”期間，燃煤電廠所產(chǎn)生二氧化硫不會(huì)降低，到2020年，燃煤電廠二氧化硫的含量將減少，年排放量也將低于900×104t。

現(xiàn)在我國(guó)雖然已投產(chǎn)脫硫煙氣機(jī)組，在脫硫方面的利用率仍然很低，主要形式是電廠粉煤灰堆存儲(chǔ)，已經(jīng)成為第二大固體廢物，在火電廠脫硫項(xiàng)目的發(fā)展，隨著脫硫石膏排放增加，所需要的存儲(chǔ)場(chǎng)地就比較大，不僅占用大量寶貴的土地資源，而且對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害，同時(shí)有較高的處理石膏的運(yùn)營(yíng)成本。如果可以充分利用它，將一部分天然石膏替換，不僅可以節(jié)約自然資源，還能固體廢物回收用于電廠發(fā)電。

4.2脫硫石膏綜合利用潛力及主要制約因素

我國(guó)脫硫石膏資源化綜合利用存在的不足和問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）擁有豐富的天然石膏。（2）脫硫石膏具有的局限性。（3）有關(guān)脫硫石膏綜合的利用，相應(yīng)的配套設(shè)備不齊全。（4）不具備相應(yīng)的行業(yè)或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。（5）沒有相關(guān)技術(shù)的支持。（6）脫硫石膏綜合利用缺乏公眾參與，人們了解少。

5　結(jié)語

建設(shè)或運(yùn)營(yíng)電廠煙氣脫硫系統(tǒng)的主要目的是產(chǎn)生社會(huì)效益和環(huán)境效益，而經(jīng)濟(jì)效益不能直接產(chǎn)生。但脫硫石膏經(jīng)過綜合利用所產(chǎn)生的效益，可以提高電力企業(yè)的建設(shè)和脫硫系統(tǒng)對(duì)相關(guān)方面的熱情，同時(shí)也可以減輕電廠運(yùn)行成本和電價(jià)補(bǔ)貼不及時(shí)。將脫硫石膏進(jìn)行綜合利用與國(guó)家關(guān)于固體廢物“三化”的原則基本一致，相應(yīng)的的投資和稅收將有優(yōu)惠政策的支持。作為國(guó)家重點(diǎn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)和投資的增加，煙氣脫硫項(xiàng)目正在迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展為脫硫石膏提供了發(fā)展機(jī)會(huì)，因此，脫硫工程建設(shè)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，將石膏資源研究和對(duì)當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)的需求進(jìn)行評(píng)估，決定脫硫石膏的應(yīng)用方式，達(dá)到合理利用資源，將產(chǎn)生的效益提高到最大化。但對(duì)于當(dāng)前脫硫石膏的綜合利用，我國(guó)仍存在著許多技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)和政策方面的問題，必須得到充分解決，脫硫石膏的綜合利用才能快速及穩(wěn)定發(fā)展。

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