第37卷第23期 ・194・ 2 0 1 1年8月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Vo1.37 No.23 Aug. 2011 ・园林・绿化・环保・ 文章编号:1009—6825(201 1)23-0194—02 山西省脱硫石膏综合利用的现状及发展方向 滕博君 摘要:分析了燃煤电厂脱硫石膏的产生、特性及危害,结合山西脱硫石膏综合利用现状及存在的问题,提出了脱硫石膏 综合利用在山西的发展方向,以期推动山西省脱硫石膏产业的跨越性发展。 关键词:石灰石一石膏法脱tL:r_艺,脱硫石膏,综合利用 中图分类号.TU528.47 文献标识码:A 0 引言 长期以来,山西由于得天独厚的资源优势,巨大的煤炭储量, 被国家定位为能源重化工基地,支持着国家的经济建设,但大量 开采、大量消耗、大量排放的传统生产方式,使山西的生态环境明 显恶化。作为燃煤电厂烟气脱硫过程中排出的工业固体废弃 物——脱硫石膏,随着环保对大气污染指标要求的提高,其排弃 量迅速增长。若不对脱硫石膏进行全面的综合利用,必定会造成 严重的二次污染,影响山西的可持续发展。 1 脱硫石膏的产生、特性及危害 1)脱硫石膏的产生。石灰石一石膏法脱硫工艺是世界上应 用最广泛的一种燃煤电厂湿法脱硫技术,日本、德国、美国的火力 发电厂采用的烟气脱硫装置约9o%采用此工艺,在我国这种工业 化比较成熟的工艺也占据了电厂脱硫的统治地位。 石灰石一石膏湿法工艺进行烟气脱硫是采用石灰石粉加水 制成的浆液作为吸收剂,泵人吸收塔与烟气充分接触混合,烟气 中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行 氧化反应生成硫酸钙,硫酸钙达到一定饱和度,结晶形成二水石 膏后排出吸收塔,经浓缩、脱水,输送至石膏贮仓堆放。脱硫后的 烟气经除雾器除去雾滴,通过换热器加热升温后,由烟囱排人大 气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触, 吸收剂利用率很高,脱硫效率可大于95%。 我国燃煤电厂脱硫石膏是随烟气脱硫同步产生的。国家发 改委从2003年起审批的新建燃煤电厂,如燃煤含硫达0.7%以 上,就必须安装烟气脱硫装置;并规定已建成的燃煤电厂也必须 要逐步安装烟气脱硫装置。到2010年我国有4.6亿kW的燃煤 发电机组安装烟气脱硫装置。我省在2008年lO月率先在全国完 成了燃煤电厂脱硫改造,成为我国第一个省内火电厂全部配套脱 硫设施的省份。 2)脱硫石膏的特性。脱硫石膏状松散如豆腐渣,不含放射 性,颜色呈灰、黄,二水硫酸钙含量较高,含游离水在10%~15%, 还含飞灰、有机碳、碳酸钙、亚硫酸钙及由钠、钾、镁的硫酸盐或氯 化物组成的可溶性盐等杂质。 脱硫石膏主要成分和天然石膏一样,都是二水硫酸钙,因此 具有与天然石膏相同的物化性能。脱硫石膏与天然石膏之间也 存在一定的差异,特别是杂质成分上的差异,从而导致其脱水特 征、力学性能、流变性能等宏观特征上与天然石膏有所不同。此 外,脱硫石膏品位比天然石膏略高,所含杂质较少,是一种质量较 好的化学石膏。 脱硫石膏与天然石膏具有同等的价值。两者唯一的不同点 是天然石膏的形成需要几百万年的时间,而脱硫石膏在很短的时 间内就可以生产出来。 脱硫石膏为细粉状态,可免去匀化、粉磨工序。但脱硫石膏 游离水含量稍高,在输送过程中,极易粘结在装载和提升设备上, 造成积料、堵塞,直接影响生产的正常运转,需要增加烘干工艺, 这造成了石膏煅烧成本提高和质量不稳定。 3)脱硫石膏的危害性。在石灰石一石膏湿法脱硫过程中,每 吸收l t二氧化硫就要产生2.7 t脱硫石膏,结果就是产生大量脱 硫石膏,其堆放、分解造成了二次污染,对气候、土壤、植物和人类 健康带来危害。 脱硫石膏引起严重的环境问题就是大气污染,其中最主要的 问题之一就是“环境酸化”。“环境酸化”与SO ,NO 排人大气中 有密切的关系,一般它们以两种方式进入地面:一种是湿沉降。 大气中的SO:,NO 被雨水带到地面,经太阳暴晒,挥发出“酸性物 质”,加重“酸雨”的威胁。到雨天,堆积的脱硫石膏“山”随时都 会下塌、冲击道路和村舍。脱硫石膏经雨水冲刷渗入土地农田, 污染地表水和地下水,造成大面积污染。另一种方式是干沉降。 大气中的SO:,NO 直接落到植物或潮湿的地表面,这些微粒布满 植物表面,影响光合作用,导致植物死苗、黄叶、烂叶或落花落果。 石膏粉末被分解释放的有害物质对长期户外作业的人群健康也 产生不良影响,体质弱者甚至可发生并发症导致死亡。 2我省脱硫石膏综合利用情况 1)脱硫石膏排弃情况。我省是燃煤发电大省,同时我省煤炭 含硫量较高,平均达1%~2%。至2010年底,全省现有燃煤电厂 120多个,装机容量约4 300万MW,其中,规模以上(装机容量在 20 MW以上)燃煤电厂约5O个,装机容量占全省总装机容量的近 90%。2010年全省脱硫石膏的排放量已达到近500万t,而脱硫 石膏年综合利用率平均不到10%,与全国脱硫石膏年综合利用率 56%相比,差距很大。 目前我省的脱硫石膏堆存量还不大,但随着电力等行业发 展,其排弃量日益增加。因此,开展脱硫石膏综合利用的工作任 务十分紧迫。 2)脱硫石膏综合利用现状。当前,我省脱硫石膏综合利用主 要有两个途径:a.用作水泥缓凝剂,约占脱硫石膏综合利用量的 70%;b.生产石膏建材制品,包括纸面石膏板、石膏砌块、石膏空 心条板、干混砂浆、石膏砖等。 近年来,由于政策到位,企业利用脱硫石膏的积极性有所提 收稿日期:2011-05-02 作者简介:滕博君(1971一),女,工程师,山西国际招标有限公司,山西太原030001
爹 71 年283膂 滕博君:山西省脱硫石膏综合利用的现状及发展方向 ・l95・ 高,利用脱硫石膏企业也在逐步增多。全省电厂及民营企业上马 的脱硫石膏综合利用项目日益增多,主要有:阳泉2 000万m 纸 面石膏板,运城某石膏砌块厂,朔州胡勇的粉刷石膏、石膏砌块 厂,太原云龙石膏建材公司等。全省脱硫石膏综合利用产业正在 逐步形成。 3)存在的问题。我省脱硫石膏综合利用市场不容乐观,主要 表现如下: 脱硫石膏综合利用率低,产品附加值低。我省脱硫石膏综合 利用率低,且综合利用途径较单一,多为建材产品。同时,我省天 然石膏资源丰富、开采成本低,可直接用作水泥缓凝剂。脱硫石 膏用作水泥缓凝剂时还需再加工,企业利用内在动力不足。 地市之间不平衡。受地域资源禀赋和经济发展水平影响,不 同地区脱硫石膏产生、堆存及综合利用情况差异较大。使用量大 的地区供不应求,而产生量集中的地区却大量堆存。 脱硫石膏品质不稳定。尽管理论上脱硫石膏品质要高于天 然石膏,但由于我省部分燃煤电厂烟气脱硫装置运行效率不高, 加之电煤的来源不固定,导致脱硫石膏品质不稳定,质量不过关, 使得石膏制品企业更愿意使用品质稳定的天然石膏,缺少规模利 用和专门以脱硫石膏为原料的生产工厂。 由于缺乏用于生产不同建材的脱硫石膏标准,直接影响了脱 硫石膏在不同建材领域的应用。在实际应用中,只能参照其他同 类标准,导致市场认可度低,造成了脱硫石膏难以被大规模利用。 缺乏先进的大规模、高附加值利用的技术,制约了脱硫石膏 综合利用产业发展。 3我省脱硫石膏综合利用发展建议 根据党的十七大报告的精神,我省将实施“输煤变输电”重大 战略。我省脱硫石膏的排放量将会在“十二五”期间成倍增长,如 果不能做好综合利用工作,就会电力供应全国,污染留给山西人 民,绝不能再走“先污染、后治理”的老路。 首先,加强政策引导和管理。我省有丰富的建材需求和生产 能力,有关部门加强政策引导扶持和污染控制的管理,就能够比 较好的解决脱硫石膏污染问题。现有脱硫石膏综合利用优惠政 策需加强,如水泥产品享受增值税即征即退的优惠范围仅限于 “在生产原料中掺有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰、烧煤锅 炉的炉底渣及其他废渣生产的水泥”。而脱硫石膏作为水泥调凝 剂,其掺量只有3%~5%,远远达不到政策规定标准,无法享受税 收优惠政策。 其次,制定并贯彻实施工业副产脱硫石膏质量标准。严格要 求企业按照标准进行生产,对因设备或工艺问题导致无法满足要 求的,企业应进行系统改造,这是全省脱硫石膏排放企业应承担 的社会责任。 再次,推行脱硫石膏的应用技术。国内外脱硫石膏的综合利 用经验表明,水泥生产是脱硫石膏综合利用的主要途径之一。目 前由于脱硫石膏质量问题,我省水泥生产中使用脱硫石膏作为缓 凝剂的用量较少。在保证脱硫石膏质量后,应率先在水泥生产行 业大力推广使用脱硫石膏缓凝剂技术。此外,石膏基砂浆也是脱 硫石膏综合利用的重要途径。据统计,山西省2008年商品混凝 土使用量3 6OO万rn3,砂浆用量2 400万 。采用脱硫石膏生产 砂浆,每立方米砂浆使用脱硫石膏300 kg左右,如能有效的推广, 可利用的脱硫石膏量是十分可观的。 第四,结合地方特色,发展脱硫石膏新型建材产品,建立脱硫 石膏建材产业。我省已具备了发展脱硫石膏产业的资源优势,应 结合我省各地市特点、具体情况,因地制宜的发展具有地方特色 的脱硫石膏产业,如:晋北朔州、大同地区是传统的陶瓷制品产 地,目前所用的陶模石膏主要采用优质天然石膏,可以发展脱硫 石膏制陶模石膏项目;在水泥工业较发达地区,优先考虑以脱硫 石膏代替天然石膏作水泥调凝剂;在土地盐碱化严重的农业区, 优先考虑用脱硫石膏改良土壤;根据各地市具体情况,可以发展 石膏晶须等高附加值项目,从而开展脱硫石膏的高端应用。 同时,考虑建立脱硫石膏综合利用示范工程。针对脱硫石膏 生产建材、土壤改良等大宗利用及高附加值改性技术,重点研发 拥有自主知识产权的新技术,提升石膏产业整体技术水平。利用 环保专项资金对脱硫石膏综合利用及其配套工程给予支持,以点 带面,促进脱硫石膏综合利用产业快速健康发展。 4结语 从实际情况看,石灰石一石膏法脱硫确实存在二次污染,但 我国目前及今后相当长时期,这种脱硫技术仍占有主导地位,因 此要利用好脱硫石膏,变“废”为“宝”,化“害”为“利”,以有效解 决我省“输煤变输电”经济发展转型与资源利用、环境容量、土地 空间等矛盾,节约已剩不多的天然石膏资源。同时,推动我省脱 硫石膏产业的跨越性发展,使脱硫石膏成为高附加值、降低碳排 放的产品,并带动相关装备制造业的发展,让脱硫石膏成为我省 经济新的增长点。 参考文献: [1] 郭泰民.工业副产石膏应用技术[M].北京:中国建材工业 出版社.2009. [2] 程云驶,张经武.排烟循环流化床脱硫技术综述[J].东北电 力技术,1998(10):27:28. [3] 张方,马彦涛,胡将军.国内外火电厂烟气脱硫石膏的特 点利用及处置[J].粉灰综合利用,2003(4):20.25. [4] 火电厂烟气脱硫石膏综合利用可行性研究[J/OL].全国电 力行业脱硫脱硝协作网。2009.05. [5] 石磊,沈晓林,陈荣欢,等.宝钢烧结烟气脱硫石膏质量控 制及资源化利用[J].世界钢铁,2009(4):31.32. [6]姜沛培,阎远东,郑文峰.电厂脱硫石膏综合利用是发展循 环经济的宝贵资源[A].第二届脱硫技术及脱硫石膏,脱硫 灰(渣)处理与利用大会论文集[C].2008. [7]徐洛屹,杨再根.国外脱硫石膏发展现状[A].第二届脱硫 技术及脱硫石膏,脱硫灰(渣)处理与利用大会论文集[c]. 2008. Comprehensive utilization situation and development .direction of desulfurization gypsum in Shanxi province TENG Bo-jun Abstract:The paper analysed the produce,characteristics and harm of desulfurizafion gypsum in coal-fired power plant,combining with com— prehensive utilization situation and existing problems in Shanxi province,put forward the development direction of desulfurization gypsum corn— prehensive utilization in Shanxi province,SO as to promote great development of desulfurization gypsum industry in Shanxi province. Key words:limestone—gypsum desulphurizati0n process,desulfurization gypsum,comprehensive utilizati
on