上海燃煤電廠煙氣脫硫石膏利用前景分析
摘要: 根據上海市新一輪環保三年行動計劃（2006～2008年）要求，上海將在未來3年中完成全市11家電廠的35臺約6508MW燃煤發電機組的煙氣脫硫工程，這同時將產生大量的煙氣脫硫副產品——脫硫石膏，處置和利用好脫硫石膏，對上海市的生態環境保護有著重要的意義。闡述了燃煤電廠煙氣脫硫石膏的特性和國內外脫硫石膏的利用現狀。結合上海實際，對煙氣脫硫石膏在建筑建材業、農業等領域的應用前景進行了分析，指出煙氣脫硫石膏的資源化利用符合循環經濟理念，并能產生良好的環境、社會和經濟效益。提出了煙氣脫硫石膏的利用建議。
關鍵詞：煙氣脫硫, 副產品, 石膏, 資源, 利用
1 引言
根據上海市電力“十一五”規劃，上海火電機組裝機容量在2010年將達到19600MW，其中燃煤機組占70%。為使上海的電力增長與環境保護協調發展，有效改善大氣環境質量，上海在新一輪環保三年行動計劃（2006～2008年）中已提出將對全市11家電廠的35臺約6508MW燃煤機組實施煙氣脫硫。在未來的5～10年中，上海市燃煤電廠的煙氣脫硫建設將進入大發展階段。
隨著煙氣脫硫工程的推進，將產生大量的脫硫副產品——脫硫石膏。以循環經濟的觀點給出應對措施，實現廢物資源化，妥善解決脫硫石膏的處置、利用問題，不僅能產生良好的環境效益，而且能創造可觀的經濟效益和社會效益。
2 上海市煙氣脫硫的主要工藝及脫硫產物特點
煙氣脫硫方式種類繁多，大致分為干法、半干法及濕法等。根據調研，未來上海市主要的大型燃煤電廠采用的煙氣脫硫技術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、技術成熟且脫硫副產物具有較高的利用價值。該方法是目前世界各國火電廠采用的主導煙氣脫硫技術。
采用“石灰石石膏濕法”工藝脫硫經強制氧化及脫水后所得的副產品稱為煙氣脫硫石膏（Desulfo－Gypsum，簡稱DSG），與天然石膏相比，脫硫石膏具有純度高、成分穩定、粒度小、有害雜質少等特點，是一種品質較好的石膏。各國實踐證明，脫硫石膏能較好替代天然石膏，既能做到資源綜合利用，又能給企業帶來經濟效益。
3 國內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、建材業中生產建筑石膏、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，農業方面有報道用于生產化肥、鹽堿土壤改良等。
在國外，脫硫石膏的工業化生產和使用已超過20年，德國是煙氣脫硫石膏研究開發和應用最發達的國家，幾乎所有的德國石膏企業都使用脫硫石膏，主要用于生產建筑制品和水泥緩凝劑。
國內對脫硫石膏的綜合處理和應用已開始起步，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，運往石膏制品廠、水泥廠及相關建筑單位加以利用；杭州半山電廠將脫硫石膏供應給附近中小紙面石膏板廠和石膏空心砌塊生產企業使用；北京第一熱電廠將脫硫產物制成石膏砌塊（年產量30萬m3）等。但總體來說，國內脫硫石膏的處置、利用發展比較緩慢，目前尚未形成工業化、規；蛯I化生產。
農業方面，脫硫石膏的改良鹽堿地還處于研究階段。實驗發現脫硫石膏能降低土壤中pH值、ESP和交換性Na+，提高作物的產量。
4 脫硫石膏用于建筑、建材業的技術經濟可行性分析
4．1 技術可行性
目前上海電廠尚無大量產出煙氣脫硫石膏，上海寶鋼夏鷹峰分期分批對杭州半山電廠脫硫石膏進行取樣分析，結果表明，脫硫石膏達到天然優質二水石膏品位，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的水泥石灰類砂漿相比，具有輕質、高強、節能等特點，且粘結性能較好，不易起殼和開裂；并可以有效解決混凝土剪力墻等各類墻體的保溫問題。
上海拉法基石膏有限公司從四川和江浙一帶購置電廠脫硫石膏為原料生產紙面石膏板的實踐表明，脫硫石膏應用在石膏板生產過程中可以降低料漿液固比，增大料漿流動性，降低石膏板重量，改善石膏板質量，提高石膏板機械強度，降低石膏板的成品破損率，并能減少對設備的磨損。
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，實驗中回填材料 28d 時強度達325#水泥的標準，在膨脹率、溶出率等影響路基材料應用性質方面也符合有關要求。
重慶大學等國內研究機構對一系列脫硫石膏制品的實驗表明，它們的性能均達到國家相關標準的要求，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、抗折強度上優于天然建筑石膏。
4.2 生產工藝要求和價格優勢
根據筆者的調查，紙面石膏板生產廠若采用脫硫石膏作為生產原料，需在傳統的石膏板制造工藝中加一套烘干、煅燒系統，其他的技術和設備工藝無需更改。
對于水泥企業，若要采用脫硫石膏做為緩凝劑，需建一個脫硫石膏儲存倉和配料庫，并對投料系統和配套的計量設備（皮帶秤）、輸送設備作些改造，關鍵是做好防堵措施，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，成球供應給水泥廠，該問題則能基本解決。
與使用天然石膏相比，使用脫硫石膏省去了破碎工藝。
脫硫石膏出廠價一般低于天然石膏。對于缺乏天然石膏的地區，購置天然石膏的費用中，運費是無法削減的成本，如果企業采用本地電廠的脫硫石膏，將使生產的原料成本大大降低。
綜上，鑒于脫硫石膏良好的品質和經濟效益以及利用的可行性， 可以預見，脫硫石膏的應用蘊藏著巨大的市場機遇，在不久的將來生產建材制品時，會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濟發達地區更會如此。
5 上海市應用前景分析
上海地處工業基礎雄厚的長江三角洲地區，能源需求量大，環保要求高，天然石膏資源匱乏，是推廣脫硫技術和應用脫硫石膏的主要地區。
5．1 建筑、建材行業利用前景分析
根據上海新一輪環保三年行動計劃，2006～2008年約6508MW燃煤機組脫硫工程全部上馬后，按照1%煤含硫量計算，上海每年將產生約60~70萬t的脫硫石膏。積極利用好這些脫硫石膏，符合循環經濟要求和科學發展觀理念。
5．1．1 利用于紙面石膏板
目前上海具有年產2000萬m2能力的紙面石膏板生產線 2條，已經開始使用電廠煙氣脫硫石膏進行紙面石膏板的生產，其脫硫石膏主要來自江浙一帶的電廠。由于DSG優良的性價比，擁有2條生產線之一的某公司已著手建立第3條生產線，選址于吳涇電廠旁邊。該條新的生產線建成后，未來上海紙面石膏板的生產能力將由目前近5000萬m2增加到7000萬m2以上。若100%使用脫硫石膏，按8kg（脫硫石膏）/m2（石膏板）經驗用量，上海紙面石膏板行業將來能消納約56萬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m2住宅面積、每10000m2建筑使用1400m3(合2700t)水泥砂漿、內墻墻面和天花板面占整個建筑需粉刷表面及砌筑所用砂漿量的近70%計算，上海每年建筑內墻需要378萬t抹面砂漿，按石膏與料1：3比例計算，每年可消耗脫硫石膏94.5萬t。
石膏粉刷砂漿的保溫性能對我國推廣節能住宅，特別是高層節能住宅，意義重大。隨著上海建筑砂漿商品化和建筑節能工作的全面推進，粉刷石膏砂漿系列產品作為高品質的新型建材已顯示出廣闊的應用前景。
上海寶鋼集團某公司經過大量的市場調研和試驗研究，根據上海市場特點先期建成了年產4萬t的粉刷石膏生產線，以天然石膏和脫硫石膏為主原料生產粉刷石膏系列產品，廣泛應用于室內粉刷工程。
5．1．3 利用于水泥行業
水泥生產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。上海市現有水泥企業近19家，2005年水泥年產量近1000萬t。水泥生產過程中需摻加產品質量3%～5%的二水石膏作緩凝劑，按平均4%計算，則上海每年可消耗脫硫二水石膏40萬t左右。
5．1．4 利用于路基回填材料
“十一五”期間，上海將繼續加強公路建設。根據市政管理部門編制完成的“十一五”公路發展規劃，上海將新增高速公路 320km、非高速國省干線公路 250km。
大規模公路建設對路基回填材料量的需求很大，對質量要求也愈來愈高。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源，又可解決脫硫石膏的利用問題。
5．2 農業上利用于生產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，土壤鹽堿化程度很高，如上海金山濱海公園部分園區的土壤含鹽量達到3.93‰，pH值最高的地方達8.96。
根據上海經濟發展對土地的旺盛需求，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，鹽堿化程度嚴重，綠化問題急待解決。
鹽堿地的許多不良性質與其含有大量的代換性鈉密切相關，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，從而達到改良堿土的作用。
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。制作過程中產生的副產品碳酸鈣也是制造水泥的原料，這2個措施均能有效改良上海的鹽堿土壤，并促進灘涂上植被的演替，對浦東國際機場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實意義，并能產生良好的經濟效益。
6 利用建議
（1） 煙氣脫硫石膏是一種性能非常優越的建筑材料或建筑材料制品原料，應按循環經濟觀念予以扶持，充分加以利用，特別是在缺乏天然二水石膏的地方應加強推廣應用，變廢為寶。
（2） 煙氣脫硫石膏的綜合利用是全社會的事，各部門應加強協作、協調，共同努力。在上海電廠脫硫石膏批量產出之前，政府應制定優惠政策，鼓勵企業利用、消納脫硫副產品。
（3） 電廠可以充分利用發電的余熱，在上煙氣脫硫石膏裝置的同時建設半水石膏的生產裝置以及成球設備，便于產業鏈下游企業的加工利用。
（4）應根據上海本身的實際情況對引進技術進行消化吸收，開發適合本地特點的新技術和新工藝，努力開拓脫硫石膏應用新領域。
（5） 要制定統一的石灰石/石膏法脫硫石膏質量標準，保證脫硫石膏的品質；建立嚴格的在線監測體系，保證脫硫裝置的穩定運轉，為產業鏈下游工業產品的順利生產提供保障。
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