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）

社會生產(chǎn)力在高速發(fā)展的過程中，人們對于電的依賴性日益強烈，與此同時，人們對于發(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)濟效益和環(huán)境效益將大幅度提高。本文不僅針對燃煤電廠煙氣脫硫石膏的利用進行了全面分析，同時探討了其所帶來的經(jīng)濟效益。

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，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，我國的的煤炭生產(chǎn)和消費是最大的。我國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，形成的酸雨會對自然環(huán)境和人類的健康造成嚴(yán)重的影響。中國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”是因為它的簡單原理、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、膩子、水泥緩凝劑、硬石膏膠凝材料等。比較測試脫硫石膏與天然石膏，發(fā)現(xiàn)煙氣脫硫石膏的等級較高，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)的寶貴財富。

2　脫硫石膏綜合利用現(xiàn)狀

2.1國外

美國、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、英國、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，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)國家。目前，中國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等領(lǐng)域；應(yīng)用在農(nóng)業(yè)方面仍處于試驗階段，大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域相對較少。

目前來說，脫硫石膏在中國生產(chǎn)時間不算大長，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，是實現(xiàn)廢物利用比較現(xiàn)實的問題?，F(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)濟和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會將成為我國發(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，在這方面國外進行了相應(yīng)的探索，但現(xiàn)場的應(yīng)用相對少一些。相關(guān)人員在遼寧沈陽市康平縣以及內(nèi)蒙古托克托縣分別進行了脫硫石膏粉堿性土壤玉米田間試驗，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，同時能提高作物產(chǎn)量。

4　中國脫硫石膏產(chǎn)量及綜合利用潛力分析

4.1中國火電廠脫硫石膏生產(chǎn)潛力

由于各種原因，如經(jīng)濟、技術(shù)、政策等方面，二氧化硫排放量在我國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家。據(jù)《中國環(huán)境公報》得知，我國在2004年，全國二氧化硫排放達(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的能源消費結(jié)構(gòu)以煤炭為主將在很長一段時間內(nèi)沒有改變。由于能源消費結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)整，新的煤炭消費在未來將主要用于發(fā)電?，F(xiàn)在，中國總發(fā)電量的80%左右主要是火力發(fā)電。預(yù)計到2020年，將會有大約60%的電力來自燃煤發(fā)電廠。預(yù)測“十一五”期間，燃煤電廠所產(chǎn)生二氧化硫不會降低，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)在我國雖然已投產(chǎn)脫硫煙氣機組，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，已經(jīng)成為第二大固體廢物，在火電廠脫硫項目的發(fā)展，隨著脫硫石膏排放增加，所需要的存儲場地就比較大，不僅占用大量寶貴的土地資源，而且對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害，同時有較高的處理石膏的運營成本。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)在以下幾個特點：（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)或運營電廠煙氣脫硫系統(tǒng)的主要目的是產(chǎn)生社會效益和環(huán)境效益，而經(jīng)濟效益不能直接產(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)對相關(guān)方面的熱情，同時也可以減輕電廠運行成本和電價補貼不及時。將脫硫石膏進行綜合利用與國家關(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。作為國家重點環(huán)保產(chǎn)業(yè)和投資的增加，煙氣脫硫項目正在迅速發(fā)展，國內(nèi)市場的發(fā)展為脫硫石膏提供了發(fā)展機會，因此，脫硫工程建設(shè)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H，將石膏資源研究和對當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)的需求進行評估，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。但對于當(dāng)前脫硫石膏的綜合利用，我國仍存在著許多技術(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。

［1］賀鴻珠，周敏，邱賢林.上海市燃煤電廠煙氣脫硫灰渣綜合利用現(xiàn)狀和前景［J］.粉煤灰.2009，21（3）：46-48.

［2］鐘士云，陳維燈，賀鴻珠.脫硫石膏應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢［J］.粉煤灰.2009，21（6）：35-37.

［3］賀鴻珠，沈瑞德，李陽.上海市脫硫石膏綜合利用政策支持顯成效［J］.上海建材，2009（6）：10-11.

［4］楊利香，李陽，賀鴻珠.上海市“十一五”期間城市固體廢棄物的安全處置和資源化利用［J］.粉煤灰，2010，22（1）：42-43.