1、我国脱硫副产物处理现状随着火电厂烟气脱硫项目实施的进程加快和脱硫设施的逐步投入运行，生产出越来越多的脱硫副产物，对其进行综合利用、以防二次污染已成为目前急需研究的重要课题。国家发改委关于加快火电厂烟气脱硫产业化发展的若干意见中明确指出“进一步开展烟气脱硫副产品综合利用，推动循环经济发展。组织建材、农林、电力等部门、科研院所对脱硫副产物，尤其是脱硫石膏，进行深入的研究，提出各种利用途径的指导性意见，组织实施脱硫副产物综合利用示范工程，适时出台脱硫副产物综合利用强制性措施和相关的优惠政策”。另外，各个地方也出台了关于加强脱硫副产物综合利用的政策性文件，比如河北省出台了河北省下发关于加强燃煤电厂烟气
2、脱硫工作的通知，也指出“ 为了减少二次污染，燃煤电厂脱硫副产物必须进行综合利用。石灰石石膏法脱硫副产品宜应用于建筑材料或水泥缓凝剂；干法、半干法脱硫设施的副产品为亚硫酸钙，具有不稳定性，必须采取可靠措施处置，防止亚硫酸钙二次挥发二氧化硫造成的污染”。脱硫石膏- 湿法工艺副产物的处理湿法工艺是指湿式石灰石/石灰石膏烟气脱硫工艺。其工作原理是锅炉引风机排出的原烟气由增压风机导入脱硫装置，通过 GGH 进行热交换后进入吸收塔，吸收塔内的浆液是从上部喷嘴中喷出与烟气接触，从而脱除烟气中的 SO2。吸收塔底部的浆液由外置的氧化风机供给空气，再由几个旁入式搅拌器不停地搅拌使亚硫酸根氧化成石膏。吸收塔浆池内
3、石膏浆液经排出泵送到石膏脱水系统，最终获得含水率小于 10%的石膏存于石膏库内，待综合处理。湿法脱硫的副产品成分主要是石膏，其次有少量未反应石灰石、亚硫酸钙、杂质等。脱硫石膏在化学组成上以二水硫酸钙(CaSO4H2O)为主，一般较天然石膏有更高的纯度。脱硫石膏的性能脱硫石膏的基本性能烟气脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约 4060m，颗粒呈短柱状，径长比在 1.52.5 之间。颜色呈灰、黄；其中二水硫酸钙含量较高，一般都在 90%以上，含游离水一般在 10左右，其中还含有飞灰、有机碳、碳酸钙、亚硫酸钙以及由钠、钾、镁的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐等杂质。脱硫石膏与天然石膏的比较烟气脱硫石膏与天然
4、石膏在化学组成上相差不大，品位相当，而天然石膏的杂质以粘土矿物为主，在磨细后颗粒较大，一般在 140m 左右。国内曾经对太原第一热电厂和珞璜电厂脱硫石膏样品与天然石膏的化学成分进行比较，结果表明脱硫石膏与天然石膏的主要成分是相似的。脱硫石膏与天然石膏的区别主要有以下几点：a, 天然石膏粘合在一起，脱硫石膏以单独的结晶颗粒存在。脱硫石膏部分晶体内部有压力存在，而天然石膏主要以韵态存在。天然石膏经过粉磨后的粗颗粒多为杂质；而脱硫石膏粗颗粒多为石膏，细颗粒为杂质。b, 在杂质含量相同情况下，就脱硫石膏而言没有参加反应的碳酸钙颗粒一部分以石灰石颗粒形态单独存在，另一部分以核形式存在于二水硫酸钙中心，这
5、就增加了有效参与水化反应的硫酸钙颗粒数量，使其有效组分高于天然石膏，而天然石膏杂质在水化时一般不能参加反应，在一定程度上使天然石膏性能不及脱硫石膏。脱硫石膏的用途-建筑材料a, 石膏砌块及石膏板脱硫石膏砌块是以脱硫石膏为主要原料，根据不同型号和种类的要求，掺加适量水泥、珍珠岩、纤维、矿渣、粉煤灰、无机和有机增强剂、防水剂等辅助原料，经浇注或压制成型、自然干燥等工艺制成的轻质隔墙块型材料。脱硫石膏砌块质轻，绝热，施工快捷、方便，产品尺寸精确，安装后场面平整不需抹灰，可有效降低墙体自重。砌块呈中性，与绝大多数材料相容性好，便于装饰装修，是现代建筑的理想隔墙材料。脱硫石膏砌块主要用于框架结构的填充。
6、有关脱硫石膏砌块的种类及性能指标如下表所示。在国外，纸面石膏板的大型生产线使用烟气脱硫建筑石膏的优点是强度较高，但反映出与棉纸的黏结性较差，对现有工艺参数的适应性不如天然建筑石膏，这方面还有待进一步研究解决。b, 粉刷石膏脱硫粉刷石膏和易性好，硬化快，黏力强，体积变形很小，抹灰层不空鼓、开裂，可吸湿、排潮，调节室内空气湿度。发达国家粉刷石膏的室内抹灰比达 98% 以上，是极具有发展前途的新型抹灰材料。它包括内墙与外墙粉刷材料两大类，保温隔热性能优于传统的抹灰材科。石膏基内墙粉刷材料是以氟石膏、脱硫石膏或天然二水石膏为主要原科，采用价廉的无机矿粉为保水剂，以复合缓凝剂控制凝结时间，采取预均匀等技
7、术措施，保证外加剂匀化。c, 石膏腻子以烟气脱硫建筑石膏为主要原料，掺入复合外加剂，可以制成脱硫石膏腻子。经大量配比试验和一定规模的工程应用，目前已建厂进行工业化生产。脱硫石膏的用途-用作水泥缓凝剂在硅酸盐水泥中必须加入适量的二水石膏，用以控制熟料中 C3A 的水化而调节水泥的凝结时间，不仅可以对水泥起到缓凝作用，同时还可以提高水泥的强度。脱硫石膏主要在一些缺乏天然石膏或石膏需求量大时使用。当脱硫石膏用于水泥时必须满足一定的物理和化学要求，特别是脱硫石膏不能含有明显的氯化钙，因为氯化钙能加速混凝土凝固和钢筋腐蚀。中国硅酸盐学会分别用珞璜电厂脱硫石膏（含游离水 10%左右）与天然石膏做水泥缓凝剂
8、进行了对比试验，结果也表明，用脱硫石膏做水泥缓凝剂不但可行，而且效果不低于天然石膏或更好；并且缓凝剂加入量仅为 5%，脱硫石膏虽含游离水 10%左右，但不会影响其使用。我国是世界上水泥最大的生产国，在未来很长的一段时间内，水泥行业仍是我国石膏企业的最大消费者。脱硫石膏的用途-农业用途脱硫石膏的高透气率使得它能成为极好的土壤调节剂，研究显示脱硫石膏作为土壤调理剂可提供以下主要益处：1）把砂土或粘土改善成沃土，改进它的结构和排水特性；2）调节土壤 pH 值和增加阳离子交换能力；3）对于花生、豆英、土豆和棉花是很好的硫和钙源，对于果树是合适现成的钙源；4）提供有益的微量元素；5）增进根瘤产量，促进氮
9、化合物的转化；6）保持花生等其它庄稼无病害的手段。1998 年美国大约有 57300t 脱硫石膏用于农业应用。脱硫石膏作为改善农业土壤的使用，其应用量要适度，一般应用量为 15t/英亩/年。对于脱硫石膏对于土壤的影响，广东省生态环境与土壤研究所和清华大学也做了大量的试验研究，研究表明：（1）在两个不同土类、及同一土类不同母质的两种土壤上，萝卜适量施用脱硫副产物均可获得不同程度的增产和提高品质的效果。（2）在酸性土壤上施用供试物获得正效应是由于其富含红壤土类中普遍缺的有效性钙、硫、硼、钼、硅等作物营养元素；并能有效改善土壤的理化性能。（3）供试物中的重金属含量均没有超过国家的限量标准，故适量施用
10、后，当造作物植株中检出的重金属均低于国家限量标准。电厂脱硫石膏的综合应用新工艺脱硫石膏较天然石膏细，呈湿粉状，其含水率一般为 10%15%。由于其含水率高，又具有较高的黏性，因此，易黏附在装卸、提升、运输设备上。若直接用于水泥生产会造成该物料输送不畅、混合不匀、影响正常生产等问题的出现。而将湿粉状的脱硫石膏先进行粒化处理，使之改变物理性状，降低物料之间彼此的黏附，增加流动性，则可以彻底改变脱硫石膏在水泥生产过程中出现的上述问题。 南京工业大学造粒机械研究所针对湿粉状脱硫石膏的物性进行了深入的研究工作，在此基础上完成了对湿粉状脱硫石膏造粒成型的研究开发，现已取得成功，并实际应用于广东珠海湿粉状脱
11、硫石膏的造粒生产。经过实际生产的检验，进一步验证了采用南京工业大学造粒机械研究所的强压造粒方法对湿粉状脱硫石膏进行造粒不仅技术上完全可行、可靠，而且经济上也是效益显著。同时，具有投资少、占地面积小、工艺流程简捷、操作简便、颗粒成粒率高、颗粒强度高等特点，投资回收期短。 通过对湿粉状脱硫石膏强压造粒后产品特点如下： 1产品方案（1）外观 灰白色或淡黄色或灰褐色（2）水分 10%12%（3）粒度 1224mm（4）成粒合格率 85%（5）颗粒抗压强度 30N （6）天然放射性核素 符合建筑材料放射性核素限量GB6566-20012产品性能 粒状脱硫石膏属于经物理过程作用而形成的产品，其化学成分与湿
12、粉状脱硫石膏完全相同，改变的仅仅是它的某些物理性能，如粒状脱硫石膏的流动性很好，不会再发生粘连和堵料现象，便于输送和水泥生产过程中的应用。因此，这种粒状脱硫石膏的开发成功为脱硫石膏在水泥生产中的应用开辟了新的途径。粒状脱硫石膏见下图所示：烟气脱硫石膏应用中存在的问题烟气脱硫石膏应用中存在的问题主要有：（1）烟气脱硫石膏的性质会受到电厂烟气除尘系统效率及吸收剂品质的影响，有可能出现飞灰等杂质含量较高、颜色偏深的情况，从而可能影响到下游工业产品的外观、品质，因此有必要制定相应的行业技术标准保证电厂烟气脱硫石膏的品质；（2）在技术和设备方面，由于脱硫石膏有 10%的含水量，因此需要在传统的石膏板制造
13、工艺中添加一套烘干处理、煅烧系统，这需要企业增加一定的设备投入；（3）烟气脱硫石膏含水率比天然石膏高，具有一定的黏结性，在水泥生产过程中容易引起拌料仓结仓、结壁、下料堵塞问题，因此需要开发解决该问题的技术，如采取造粒成球（成本平均增加20 元 /t）、拌料仓改进等；（4）粉刷石膏对加水量比较敏感，在施工过程中对其材料配比和每次拌合量有严格要求；（5）目前，我国脱硫石膏的供求状况存在明显的地区差异，在中西部天然石膏资源丰富的地区，烟气脱硫石膏大量抛弃未得到充分利用；而在经济发达的东部沿海地区，脱硫石膏则呈现出供不应求的局面。企业为了自身经济利益，主动将生产线建造在电厂附近实现资源利用最优化。然而
14、，企业同时面临着电厂烟气脱硫石膏品质不能满足生产技术要求的问题，必须投资改造设备对烟气脱硫石膏进行加工处理使其符合生产要求，这在一定程度上影响了经济效益。脱硫渣- 干法 /半干法工艺副产物的处理干法/半干法烟气脱硫工艺主要指喷雾干燥法、炉内喷钙加尾部增湿活化技术、烟气循环流化床技术及气体悬浮吸收法脱硫等脱硫工艺，由于这几种脱硫工艺均采用钙基吸收剂，因此，其副产物的化学组成较为接近，该类工艺所产生的副产物，俗称脱硫渣。脱硫渣的性能脱硫渣的成份为亚硫酸钙、硫酸钙、粉煤灰、未利用的钙基吸收剂等，其中以亚硫酸钙占较大比例，它含有比湿法脱硫废渣较高量的粉煤灰，及伴有较高比例的微量元素。脱硫渣的物理形态为
15、含水率 1%3%的干态粉料。亚硫酸钙为半水盐，比重 2.59，分子量 129，比热 0.2730.274 卡/克度，溶解度在 30时为5 毫克 /100 克水；在 90时为 2 毫克/100 克水，可溶于亚硫酸。半水亚硫酸钙在 360400 脱水，在 450 550可氧化成无水石膏。亚硫酸钙具有以下特点：1）易水化，在自然条件下因溶于水而流失；2）在酸性环境下易分解，重新释放出二氧化硫；3）亚硫酸钙的化学性质不稳定，在自然环境下会逐渐氧化为硫酸钙，同时体积会增大（将有可能影响原粉煤灰的综合利用）由于亚硫酸钙的特点，给脱硫渣的综合利用带来不利影响。目前国内外对于干法与半干法产生的脱硫渣多以抛弃方
16、式处理，如回填废矿坑、选择专门的抛弃场地堆放等。但国内仍有许多单位对脱硫渣的综合利用进行了研究。国外脱硫渣的研究与利用目前国内外的脱硫渣大部分已得到利用。脱硫渣作为原材料或建筑材料的应用受到其化学成分的影响。脱硫渣的化学成分，尤其是硫化钙和氯化钙的含量波动会影响脱硫渣的综合利用。在欧洲，脱硫渣已被泛地应用在许多领域，如：(1)建筑业。对脱硫渣、飞灰、水泥进行混合，通过固化可以制造建筑材料。用脱硫渣制造的建筑材料，脱硫渣的含量最大可达 35，一般情况下加入含量 5(最高 20）的水泥。在欧洲，这种建筑材料因质优价廉销量很好。(2)墙体建筑材料。研究表明，在加入高炉水泥的墙体混合物中，用脱硫渣取代
17、 4050 的石灰石料，可改善抗压性、减小透水性，并能完全达到用户的要求。(3)粘合剂。通过向脱硫渣中添加飞灰、硅酸盐水泥及特殊添加剂，可生产出水泥地面粘合剂。该产品在欧洲市场销售很好。(4)地面及地下矿山建设。在欧美，脱硫渣、飞灰、水泥和其它添加剂混合构成的混浆可作为后期承重的矿山建筑泥浆和灌注泥浆用于地面及地下矿山建设。(5)垃圾场建设。由于脱硫渣密封层的透气性小于传统密封物，脱硫渣作为“防气味外逸”材料在国外已被用于垃圾堆放场。(6)水泥。根据国外的研究，掺加部分脱硫渣生产水泥，既降低了成本，又不会对水泥的凝固和其它技术特性产生消极影响。脱硫渣中的亚硫酸钙在一年内一部分会氧化成硫酸钙，而
18、且不会产生体积膨胀或不稳定性问题。(7)石灰砂石。根据国外的研究，在生产石灰砂石时，使用脱硫渣作为添加剂是可行的。当脱硫渣中飞灰含量 70 时，可用脱硫渣替代高达 50 的石灰砂石。(8)微孔混凝土。在微孔混凝土中可以加入 30 的脱硫渣。当然，必须注意氯离子的腐蚀性问题。(9)纤维板。由脱硫渣、飞灰、纤维以及硅酸盐水泥或者石灰水合物可生产制造纤维板。这种纤维板广泛适用于住宅、医院、学校以及工业建筑的内部改建。(10)硬石膏生产。在硬石膏生产过程中，全部或部分地清除氯化物和游离石灰，并通过氧化使亚硫酸钙转化为硫酸钙，可生产出工业无水石膏。(11)石膏 硫酸处理方法。按传统石膏硫酸生产方法，用脱
19、硫渣生产纯度为 9496 的工业硫酸。(12)植物肥料。在丹麦，研究表明脱硫渣同样适用于作为硫磺肥料使用，与其它肥料同样有效。而且对植物和土壤没有任何负面影响。(13)淤泥处理。由于脱硫渣具有极强的吸水能力，在欧美被用来使阴沟、河流、港口内的淤泥变稠，以方便处理。(14)在石灰 /石灰石湿法中的应用。所产生的亚硫酸钙在一个被特别加装的装置中或在吸水仓中被氧化成硫酸钙。我国脱硫渣的研究与利用我国从 20 世纪 70 年代后期开始从国外引进烟气脱硫装置。应用国情的不同，湿法烟气脱硫的副产物石膏在中国的销路要比国外困难得多。因此，干法、半干法烟气脱硫技术凭借占地面积小、投资省、运行成本低等优点在中国
20、有着更加美好的发展前景。脱硫渣的综合利用在我国尚属起步研究阶段，人们对脱硫渣的综合利用尚存疑虑。南京下关电厂、浙江钱清电厂目前将其脱硫渣用于公路建设；清华大学已开始研究利用脱硫渣调节土壤的 pH 值以改良土壤；还有的公司正在进行脱硫渣用作水泥混合材料及缓凝剂的研究。由于各种方法在中国的应用还不普遍，各方面的研究还要待条件成熟后进一步深入。在国外无论是湿法、干法还是半干法的脱硫渣一般都综合利用。干法、半干法的脱硫渣是亚硫酸钙、硫酸钙、吸收剂和飞灰的混合物这种由不同矿物质以及一些附属成分如氯化钙和氟化钙组成的混合体。此外，不同的脱硫装置生产出来的脱硫渣的组成也有相对较大的区别。因此，其综合利用必须
21、结合具体情况具体分析。在中国脱硫渣综合利用尚属初期，随着研究的不断深入和技术的不断发展，脱硫渣在中国的使用领域将会越来越广泛，符合中国国情的脱硫渣综合利用之路也必将越来越宽广。脱硫渣综合利用的研究1）改良土壤的研究清华大学做了一项研究，在酸性花岗岩红壤和砂页岩赤红壤上，施用脱硫渣能增强酸性红壤的离子吸附能力，提高土壤田间持水量，改善土壤的供水、供肥性能；此外，脱硫渣富含大量供试酸性红壤缺乏的钙、硫养分，施脱硫渣后，可部分地协调土壤营养，增强花生作物对养分的吸收，促进花生生长，提高产量。试验结果表明，施用酸性的脱硫渣对土壤有轻微酸化作用及产生后期的钙离子拮抗效应，但在供试物施用量为 4.515g
22、/kg 的范围内，土壤酸化及钙离子拮抗效应未对花生养分吸收产生负面影响；施供试物处理的单盆花生对氮、磷、钾及钙、镁、硫、硼等养分的吸收量仍明显比对照高，花生产量也明显高于对照，花生籽粒中的重金属含量也远比国家粮食食品卫生标准低。2）对作为水泥添加剂的研究浙江大学曾经对干法脱硫渣中的亚硫酸钙对水泥水化性能的影响（2000 年）做过研究，试验结果表明，亚硫酸钙不具有调节水泥凝结时间的作用，并能导致水泥早期强度下降、后期强度增幅小甚至倒缩。浙江大学另一项研究同样表明，在石膏矿渣水泥中，硫酸钙作为硫酸盐激化剂，可以促进矿渣的水化，但亚硫酸钙对于矿渣的水化影响很小。3）生产水泥的研究欧洲国家合作着手开发
23、了一种使用粉煤灰和脱硫渣生产硫铝酸钙(CSA)水泥的试验室规模的工艺。此工艺研究中使用的样品采自许多燃煤电厂。所产出的水泥有希望作为普通波特兰水泥(OPC)的替代品、掺合水泥的成分及预拌混凝土与预制混凝士的成分。目前，进一步的工作是优化 CSA 水泥制造工艺，并在投入商业化生产之前作中试生产。其他类型的烟气脱硫工艺副产物处理氨法工艺副产物的处理氨法工艺是以氨作为吸收剂对烟气进行脱硫的一套工艺，它包括电子束法和湿式氨法脱硫工艺，其副产品主要成份为硫酸铵和少量硝酸铵。氨法脱硫工艺有自己的鲜明特点，如没有废水、废渣，副产品可作为农用肥料等等。从实际运行效果看，其脱硫率可满足各地环保的要求，运行费用低
24、，氨法脱硫是较适宜中国国情的一项烟气脱硫技术。在中国发展氨法，既有相当坚实的基础，又有极为光明的前景。到 2005 年，我国合成氨将突破 3300 万吨 /年，供应资源非常丰富。脱硫副产物硫酸铵需要设置结晶、干燥、造粒、包装设备，已满足直接出售硫酸铵的要求。硫酸铵性能通常状况下，氨法脱硫副产物的硫酸铵纯度99%，其中氮含量 21.021.1%，硫含量24.024.2%，非溶解物0.1%，重金属10ppm 。颜色为白色到浅褐色。残留水份经多级干燥后小于 1.0%。造粒后的硫酸铵颗粒尺寸为 1.0mm 3.5mm，均匀指数为 4550。硫酸铵的使用硫酸铵简称硫铵，是我国使用和生产最早的一个氮肥品种
25、，目前约占我国氮肥总产量的 0.7。氮素形态是铵离子(NH4+)，属氨态氮肥。硫铵产品物理性质稳定，分解温度高(大于 280) ，不易吸湿，但结块后很难打碎。硫铵易溶于水，20 时溶解度为 70，水中呈中性反应，由于产品中往往有游离酸存在，也呈现微酸性。硫铵除含氮外，还含有 25的硫，也是一种重要的硫肥。硫铵的分子中含有阴离子 SO42-，难以被土粒吸附，作物对铵离子的吸收较多而使 SO42-残留土壤，故硫铵是一种典型的生理酸性肥料。硫铵若在富含碳酸钙的石灰性土壤上施用，与 CaCO3形成难溶的硫酸钙，不会明显的影响土壤的 PH 值。但对中性和酸性土壤，残留的 SO42-将与 H+结合降低土壤
26、的 pH 值，酸化土壤，需要采用配施石灰等措施来防止酸化。在淹水条件下，SO42-会还原成 H2S，引起稻根变黑，影响根系吸收养分。应结合排水晒田，改善通气条件，避免产生黑根。作为脱硫副产物的硫酸铵，为了得到有利用价值的化肥，需要在脱硫吸收塔前增设高效率的除尘装置。这种脱硫化肥可直接用于农田施肥或进一步生产复合肥。对于那些对化肥需求较大的农村地区，这种副产品化肥可以得到很好的利用，并且还可取得一定的收益。湿式氧化镁法工艺副产物的处理湿式氧化镁烟气脱硫技术是利用氧化镁作为吸收剂，与烟气中二氧化硫进行反应以达到脱除二氧化硫的目的。目前世界上最大规模达到 100MW 机组的装机容量，主要用于中小吨位
27、锅炉的脱硫。镁法脱硫工艺的副产物为硫酸镁溶液，为了对副产物综合处理，通常将硫酸镁溶液制成七水硫酸镁颗粒。镁法脱硫吸收剂制备过程简化，由于所购买氧化镁是粉末状，无需制粉，故吸收剂制备系统小。七水硫酸镁造粒过程复杂，后处理设备多，须经过脱水、冷凝、干燥、分选、造粒。硫酸镁性能七水硫酸镁即工业硫酸镁，其性质为：无色细小的针状或斜柱状结晶。无臭，味苦，相对密度1.68。易溶于水，微溶于乙醇和甘油，在 67.5时溶于自身的结晶水中。常温下在干燥空气中失去1 分子结晶水而被风化。受热分解，7080时失去 4 分子结晶水， 150时失去 6 分子结晶水，200时失去全部结晶水而成无水物。硫酸镁的使用硫酸镁由
28、于其可观的市场经济价值而越来越受到人们的关注，在医药、印染、纺织、制革和农业肥料方面均有广泛的使用。镁是农作物生长所必需的主量元素，缺乏或过量对其产品质量均有影响，不同的作物对镁的最佳含量各异，增加土壤中镁的含量可以使作物增产，并大大提高作物品质，在浙江省使用含镁复合肥已取得明显增产效益。硫酸镁中的镁离子有多种生理功能，具有广泛的医药用途。硫酸镁可抑制中枢神经系统，松弛骨骼肌，具有镇静、抗痉挛以及减低颅内压等作用；镁在糖和蛋白质的代谢中有极其重要的作用；镁具有许多与钾相类似的生理功能；口服硫酸镁有良好的导泻功能，因此硫酸镁又叫泻盐。建议加大对脱硫副产物硫酸镁在农业中应用的研究。利用螺旋干燥机处
29、理脱硫石膏的可行性分析报告摘要：螺旋式干燥机是根据我国脱硫石膏处理的目的和目标，结合目前电厂脱硫处理所排出的脱硫石膏，在原干燥机的基础上，开发出的一种新型干燥装置，配套热能回收技术，多效蒸发节能技术，通过多层结构将多种技术结合在一起，同时实现了螺旋式干燥机的大型化制造，是一种可以大量处理物料的干燥装置。螺旋式干燥机广泛应用，在产业政策角度，使电厂脱硫石膏得到妥善的处理和有效的综合利用，能促进脱硫环保工业及其相关产业健康、快速发展，并能节约天然石膏资源，脱硫石膏还可以循环重复使用，综合利用率达到 100%，加快了电厂环保实施进度，解除了电厂脱硫的后顾之忧。关键词：脱硫石膏 综合利用 干燥 螺旋干
30、燥机 可行性分析引言随着我国经济建设的快速发展，大气污染防治成为一个突出问题。我国二氧化硫的排放中，火电厂烟气排放约占一半。自 2000 年始，国家制订了两控区酸雨和二氧化硫污染防治 “十五”计划，在酸雨控制区和二氧化硫控制区（两控区）内，将削减二氧化硫排放总量控制的重点放在火电厂污染上，采取了一系列措施。“两控区”包括 4 个直辖市、4 个经济特区和 21 个省会城市，其生产总值占国内生产总值的 67%。计划明确提出，2005 年“两控区”二氧化硫排放量要比 2000 年减少20%；80%城市空气二氧化硫浓度年均值达到国家环境空气质量二级标准。国家在高硫煤地区、超标排放地区和城市附近的大电厂
31、重点建设一批脱硫项目。截至 2005 年底，建成投产的烟气脱硫机组容量达到 5300 万千瓦。在这些电厂中，采用湿法脱硫工艺脱硫的占 90以上，10 万千瓦及以上脱硫机组达到 4400 万千瓦，机组用煤平均含硫量为 1.23，平均脱硫效率达到 92.5，年可削减二氧化硫 230 万吨，亟待处理的脱硫石膏达 1000 万吨以上，如不予处理，则排放堆积、污染环境；如能综合利用，可变废为宝。只需在传统的石膏板制造工艺中加一套烘干、煅烧系统，其他的技术和设备工艺无需更改，即可采用脱硫石膏作为生产原料生产制造纸面石膏板，将脱硫石膏烘干造粒后，也可用于水泥行业做为缓凝剂。与使用天然石膏相比，使用脱硫石膏省
32、去了破碎工艺。脱硫石膏出厂价一般低于天然石膏，对于缺乏天然石膏的地区，购置天然石膏的费用中，运费是无法削减的成本，如果企业采用本地电厂的脱硫石膏，将使生产的原料成本大大降低。鉴于脱硫石膏良好的品质和经济效益以及利用的可行性，可以预见，脱硫石膏的应用蕴藏着巨大的市场机遇，在不久的将来生产建材制品时，会有大量的脱硫石膏替代天然石膏，那些天然石膏匮乏而脱硫石膏资源丰富的经济发达地区更会如此。因此，把脱硫石膏烘干后，将会有很大的价值提升，而烘干脱硫石膏现在国内比较成熟的办法就是，利用螺旋干燥机烘干煅烧二步法制备建筑石膏，该工艺具有能耗低、工艺简单、产品质量稳定、易控制等显著优点。一、脱硫石膏资源丰富1
33、.1 脱硫石膏基本性质脱硫石膏又称排烟脱硫石膏、硫石膏或 FGD 石膏，主要成分和天然石膏一样，为二水硫酸钙。烟气脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约 4060m，颗粒呈短柱状，径长比在 1.52.5 之间，颜色呈灰、黄，二水硫酸钙含量较高一般都在 90%以上，含游离水一般在 1015%，其中还含飞灰、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。脱硫石膏作水泥缓凝剂研究来源：重庆建筑大学 更新时间：09-3-26 15:14 摘要:研究了利用脱硫石膏作水泥缓凝剂的水泥性能以及脱硫石膏的作用机理。研究表明,脱硫石膏中含有一定量的碳酸钙, 掺入脱硫石膏,水泥凝结时间正常
34、,对水泥力学性能和安定性有积极作用,可以代替天然石膏用于水泥生产。此外还研究了脱硫石膏的造粒以及使用脱硫石膏给生产企业带来的显著经济效益。脱硫石膏是火力发电厂烟气脱硫时由 SO2 和 CaCO3 反应生成的一种工业副产石膏,主要成分为CaSO4H2O,还有一些杂质, 如未反应完全的碳酸钙, 石灰石中所含有的其它杂质和少量钾、钠盐,一般含量不大于 0.5%。脱硫石膏产量大,不受天然石膏产地的限制 ,将其用于水泥生产已引起人们的广泛关注。国外已有成功地应用脱硫石膏作水泥缓凝剂的经验, 我国近年才有脱硫石膏产出 ,尚未对其作水泥缓凝剂进行过系统研究, 本工作针对发电厂年产 30 万吨脱硫石膏综合利用
35、问题进行了深入研究工业副产石膏作为一种废弃物会污染环境。将废弃物资源化, 使用脱硫石膏作水泥缓凝剂是非常有效的途径。这将给排污单位和水泥厂创造好的经济、社会、环境效益。材料与实验方法主要原材料有脱硫石膏、天然石膏、水泥熟料、矿渣、粉煤灰, 化学成分如表 1。脱硫石膏为灰白色粉末状,0.045mm 方孔筛筛余 1.0%。主要杂质为未反应完全的 CaCO3 和部分可溶盐。从化学分析可知, 脱硫石膏不含对水化性能有负影响的杂质 ,适宜作水泥缓凝剂。天然石膏为灰白色块状。粉煤灰为电厂干排灰,物理性能见表 2。矿渣为水淬高炉矿渣。将水泥熟料、石膏及各种混合材按配比要求计量后在球磨机中混磨 30min,水
36、泥细度达到国家标准要求。实测值,水泥 0.08mm 方孔筛筛余为 7.0%8.2%。复合水泥细度 2.8%4.7%。依据国家标准,对硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合水泥的性能进行了全面测试。结果与讨论脱硫石膏对硅酸盐水泥、普通水泥性能的影响脱硫石膏对硅酸盐水泥、普通水泥性能的影响如表 3、表 4 所示 ,从试验结果可知,脱硫石膏的掺量大于 2.0%时,水泥凝结时间能够满足标准要求, 安定性合格, 随着石膏掺量增大,凝结时间延长, 但强度变化不明显。与相同掺量天然石膏的水泥相比, 脱硫石膏作缓凝剂的水泥初凝时间有所提前 ,终凝时间相差不大,强度比后者高 5%左右。脱硫石膏掺量在 2.5
37、%4% 之间水泥性能较好。掺量低于 2%,水泥的缓凝效果达不到要求。从上述结果可知, 脱硫石膏可以和天然石膏一样用于硅酸盐水泥和普通水泥的生产。脱硫石膏对矿渣水泥、粉煤灰水泥性能的影响:脱硫石膏对矿渣水泥和粉煤灰水泥性能影响如表5。从上述试验结果可知,脱硫石膏能正常调节水泥凝结时间, 水泥性能正常发展, 尤其是强度指标与天然石膏作缓凝剂的水泥保持在相同水平, 有的还会高出 5%7%, 对于低标号水泥提高的幅度要大一些, 约为 10%20%左右。脱硫石膏在其中不仅作缓凝剂,同时还起到硫酸盐激发剂的作用,促进了水泥强度发展脱硫石膏对复合水泥性能的影响表 6 是分别掺有矿渣和石灰石、矿渣和粉煤灰混合
38、材的复合水泥以脱硫石膏作缓凝剂的性能,试验结果表明,脱硫石膏能够正常调节复合水泥的凝结时间,水泥性能优良。掺入石灰石的复合水泥性能明显优于掺入粉煤灰的水泥性能。注:水泥细度控制在 2.8%4.7%。从上述不同品种水泥的试验结果可知,脱硫石膏中含有部分未反应的 CaCO3 和部分可溶盐, 如K+、 Na+盐,这些杂质的存在有利于加速水泥水化 ,激发混合材活性的充分发挥,加之脱硫石膏细度大,在水泥中能与水泥颗粒和混合材颗粒充分接触, 迅速发生反应,能有效调节水泥凝结时间。对于矿渣水泥、粉煤水泥和复合水泥, 脱硫石膏既是缓凝剂,同时又是混合材水化时的硫酸盐激发剂 ,以及其中含有的 CaCO3,对水泥
39、结构性能有提高作用。脱硫石膏的造粒粉状脱硫石膏在运输和生产使用中有诸多不便,所以国外利用脱硫石膏作水泥缓凝剂时都是将粉状石膏造粒成型。引进的粉状石膏造粒设备价格昂贵, 难以推广使用。国内曾有人提出以脱硫建筑石膏和脱硫二水石膏各半配成混合料, 采用水泥成球盘进行成球,这在技术上是可行的 ,但在经济上企业难以接受的,因为缓凝剂中 50%的脱硫建筑石膏的价格就已经与天然石膏价格相当。石膏的造粒过程就是增大粉末粒径的过程, 在此过程中,粉末颗粒通过物质间自身的架桥作用 ,毛细管吸引压力,附着力,静电引力和机械咬合力等的作用形成大粒径的二次颗粒,二次颗粒的自身强度是评价造粒的主要指标。石膏颗粒的破坏荷载
40、要求不小于 8kg 为宜。造粒的方式大致可分两大类,一类是靠颗粒间的凝聚力成粒, 如盘式成球方法, 另一类是靠外力对粉体施压使其形成颗粒, 如碾压造粒等。第一种成型方式要求物料有较好的塑性 ,而脱硫石膏塑性很差,不宜采取这种方式。根据石膏性能, 经反复试验选定了在脱硫石膏中掺入少量胶结剂 ,然后压制成粒的技术路线,这种胶结剂对水泥性能无任何影响,混合后的物料经压制成型 ,压制所要求的压力不高,颗粒破坏荷载不小于 10kg,能满足使用要求, 国内现有设备能够保证批量生产。经测算 ,造粒后水泥缓凝剂比脱硫二水石膏价格高 1015 元/t,即达到 3035 元/t,远低于天然石膏 5070 元/t
41、的价格。结论(1)脱硫石膏是由石灰石粉末与二氧化硫反应生成的工业副产品石膏,不含对水泥性能有负影响的杂质,适宜作水泥缓凝剂。(2)与天然石膏相似,脱硫石膏能正常调节水泥凝结时间,掺入 3%5%的脱硫石膏,各品种的水泥凝结时间均能满足国家标准的要求。(3)脱硫石膏中含有 CaCO3 和少量可溶性盐,对促进水泥强度发展,激发混合材活性发挥是有利的。用脱硫石膏作缓凝剂的水泥强度与用天然石膏的水泥相当, 部分品种水泥的强度有一定幅度的提高。(4)掺少量胶结剂后使脱硫石膏压制成粒,既满足了运输和生产使用的要求,又不明显提高其生产成本。参考文献 （略）泰安西格脱硫石膏处理生产线更新时间：09-3-26 1
42、5:43 技术提供：泰安西格机电科技有限公司我国是燃煤大国，随着燃煤的增加，二氧化硫的排放量也不断增加，2004 年我国二氧化硫排放量超过 1500 万吨，成为世界二氧化硫排放量第一大国。煤炭是当今世界电力生产的主要燃料，电厂燃煤是造成二氧化硫污染和酸雨问题的罪魁祸首。我国火电厂燃煤量约占全国煤炭产量的三分之一。所以燃煤电厂的脱硫处理已经成为关系国计民生的大事，燃煤电厂应用最广泛和最有效的二氧化硫控制技术为烟气脱硫，也是目前世界上惟一规模化、商业化应用的脱硫方式。烟气脱硫技术按工艺特点可分为湿法、半干法和干法三大类。湿法脱硫工艺应用最多，占脱硫总装机容量的 80%以上，如德国的比例是 90%，
43、日本是 98%，美国是 92%。湿法中占绝对统治地位的石灰、石灰石石膏法是目前世界上技术最成熟的脱硫工艺，为提高烟气脱硫效率，技术上对用于脱硫的石灰石粉、氧化钙含量和细度要求较高，这些要求客观上保证了脱硫石膏化学成分的稳定。脱硫石膏的化学性质和天然石膏非常相近，作为制作建筑石膏粉的原材料非常合适。脱硫石膏（FGD）的处理在我国刚刚起步，在处理方式上也是各式各样，目前存在的脱硫石膏煅烧方式中主要存在如下三种：一种是使用重油为原料的高温气流闪烧法，该方法站地面积小、工艺先进、自动化程度高，但根据国华杰地使用经验表现出能耗高、成本较高、产量低等缺点，且受目前国内燃油热工技术水平和资金方面的限制，在产
44、品系列化形成方面存在较大的困难，这种煅烧方式在国内的成功运用是在北京国华杰地年产 3 万吨建筑（德国沙士基打公司引进，未达产）；另一种是使用燃煤为原料的高温气流闪烧法，该工艺具有能耗低、占地小等显著优点，但同时存在污染石膏、质量难以控制、成品相成分不稳定的先天缺点，目前国内还没有成功案例，东北大学现在正在着手这方面的研究；第三种是利用国内较成熟的烘干煅烧二步法制备建筑石膏，该工艺具有能耗低、工艺简单、产品质量稳定、易控制等显著优点，缺点是占地较前两者大。目前该工艺在国内多家利用磷石膏的石膏板厂得到应用，包括泰和集团的秦皇岛线、荆门线、泰和 401 线等和南昌华春线等。综上所述，为保证生产工艺的
45、成熟、可靠性和产品质量的稳定性，我公司推荐第三种方案，即烘干+ 煅烧二步法。结合电厂现有实际热能条件，我们制定了如下年产 10 万吨建筑石膏粉生产线工艺：工艺要求：生产能力：15 吨/小时 型半水石膏粉。即 15T/h7200h/a10.8 万吨。产品质量：按建筑石膏国标（GB9776-99）执行，满足石膏砌块、纸面石膏板等石膏建筑用品用粉要求。环保要求：达到国家环保要求工艺方案：a、烘干+煅烧：因为湿法脱硫生成的脱硫石膏经真空皮带脱水机脱水后含有 10%的游离水，结合国内磷石膏制备建筑石膏粉的成功经验，采用二水石膏预烘干、沸腾炉煅烧的二步法工艺煅烧建筑石膏粉。具体为：用装载机将原料从原料堆场送至进料斗，经计量后由皮带输送机送入空心桨叶干燥机烘干去除游离水（该处热源用电厂现有过热蒸汽），出料后经集料收尘器收料，经提升输送设备送入煅烧沸腾炉煅烧（采用电厂过热蒸汽为热源），煅烧完毕后因脱硫石膏晶粒粗、比表面积小等因素，熟粉进入磨机研磨改性并冷却（此工序可选配），最后送入熟粉料仓备用。b、环保：主要噪音为罗茨风机：罗茨风机进出风口分别加装消音器，噪音低于 60 分贝；主要粉尘点是：烘干系统的湿蒸汽和煅烧系统的湿蒸汽，除尘采用电除尘，熟粉仓上部设置库顶除尘器。
