碱渣脱硫 造福碱电两家
把碱渣治理比作像哥德巴赫猜想一样的世界性难题并不为过。碱渣是氨碱法纯碱生产过程中的副产物，主要成分为碳酸钙等无机物。由于产生量较大，又具有较强的碱性，碱渣的处理问题一直是纯碱行业的世界性难题。
多年来，碱渣的治理措施主要为围坝拦渣、清液排放、堆存填地。一些企业还因此尝试过搬迁到异地。但是，由于这些治理模式不能从根本上消除碱渣，企业发展的压力并没有得到实质性的缓解。
然而在胶州湾，这道纯碱生产过程中的“哥德巴赫猜想”已经被解决了。
纯碱生产大国的大难题
作为氨碱法纯碱生产大国的中国，回避不了碱渣污染这个突出问题，因为每生产1吨纯碱，就副产干基碱渣300千克。而目前我国氨碱法生产纯碱年产量达900万吨，占全国纯碱总产量的60%，每年因此产生的碱渣约270万吨。以青岛碱业公司为例。这家企业一年产生的碱渣达21万吨，约占全国的10%。问题是，它所处的位置，恰恰是在有着青岛“母亲湾”之称的胶州湾，因而，也就不可避免地造成对青岛“母亲湾”的伤害。
据最早承担碱渣与二氧化硫双向治理科研攻关的中国海洋大学王庆璋教授回忆，长期以来，作为副产物的碱渣的排放，一直让各纯碱生产企业头疼。无奈之下，纯碱企业只好这样安慰自己：反正作为碱渣的碳酸钙，无毒无害，仅对滩涂造成覆盖“污染”和视觉影响而已。因此，凡有纯碱生产企业的地方，碱渣被大量堆放在沿海滩涂的情景并不为怪。
“公司开始重视碱渣治理问题，大约在上个世纪80年代。”青岛碱业公司总经理邢建坪回忆说，当时采取了诸如筑坝拦渣、回填造地、生产水产养殖饲料“生态宝”等措施。“当时我们就认定，碱渣完全可以诞生一个新的产业。”邢建坪说。
后来，青岛碱业公司发现了使用碱渣治理二氧化硫的奇特效果。但因为种种原因，此项研究一直没有付诸实施。“在我国工业化的初期，我们的企业，甚至我们的社会环保意识都非常淡薄。在条块分割的情况下，这样的技术没有丝毫的诱惑力，也很难找到市场。”青岛市环保局固体废物管理中心主任吴衍秋如是说。
探索前所未有的破题之技
真正的攻关是从1997年开始。在青岛市科委的支持下，青岛碱业公司与中国海洋大学、黄岛发电厂、华电青岛发电有限公司开始了联合攻关，其核心就是碱渣与二氧化硫的双向治理。
据王庆璋教授介绍，碱渣与二氧化硫的双向治理即碱渣脱硫，是利用碱渣中的碱性物质如碳酸钙和氢氧化镁与烟气中的二氧化硫中和反应，生成亚硫酸钙或亚硫酸镁，充氧反应生成稳定的硫酸盐，使硫酸盐溶于海水中达标排放。简而言之，就是电厂利用碱厂废弃的碱渣实现烟气脱硫，碱厂利用电厂排放的有害气体二氧化硫消化废弃物碱渣。其最终目的是以废治废，实现资源的综合利用。
无疑，这是一个前所未有的破解方法。因为在当时，世界氨碱法企业通用的碱渣处理办法无非是围坝拦渣、清液排放、碱渣堆积、覆盖绿化等几种方式。由此开始的探索之路，一走就是10年有余。
1997年的冬天，是青岛市少有的寒冬，碱渣与二氧化硫双向治理试验进入了关键时期。试验地点设在露天背阴的风口上。没有阳光、没有暖气火炉，只有刺骨的西北风和厚厚的冰。就是在这样的环境中，攻关组忙碌了整整一个冬天。
尽管碱渣脱硫项目在一年后顺利通过了青岛市科技局组织的科技成果鉴定，专家委员会认为该项目具有领先技术水平，该项目采用的技术也于2002年获得国家专利，但一项科研技术要进入工业化生产，合理的工艺方式的开发、高效设备的选型、整体成本的核算等需要通过多方面的生产实验来完成。
据青岛碱业公司碱渣资源化利用研发基地负责人郭汉光回忆，在碱渣脱硫工业化实验过程中遇到的第一难题就是运输困难。想要将600万立方米的碱渣高温蒸馏废液运到隔海相望的电厂绝非易事。首先是成本太高，其次对交通的压力太大，而且难免会影响到环境。为降低废液含水量、减小其体积，郭汉光和他的团队进行了一系列近乎残酷的攻关。
作脱硫剂的稠厚碱渣要求含砂颗粒直径不大于0.4毫米。一开始，研发人员是采用手动的方法来分砂。他们利用周末时间，做了 4个钢筋框架，然后把0.4毫米的钢丝网用钢线一点一点地缝起来。每天早上8点，研发人员就把铁丝网放进罐车，然后把蒸馏废液管线插到滤网中来对废液进行过滤。有时候砂子特别多，每隔几分钟滤网中的砂子就满了，必须拿出来倒掉砂子，冲洗后再放进去。就这样，试验人员手动筛出了一车又一车的试验用碱渣。后来，为了提高工作效率，研发人员经过大量实验，设计安装了工业化分砂、澄清、稠厚装置。
第二个难题是压滤碱渣的分散问题。为解决这个难题，研发基地人员经过反复研究，提出用球磨机进行碱渣分散的方案。60多岁的设计院总工刘鹏霄费了很大的力气，才找到淄博一家机械厂有现成的磨机可供实验用。当时正值7月，淄博当地气温在36℃以上。由于试验场地有限，工具施展不开，研发人员就用手捧碱渣往磨机中送。“正是因为攻关组成员的这种义无反顾，才使碱渣工业化应用成为可能。”郭汉光如是说。
还有一个难题就是碱渣工业化产品的生产问题。为了尽快实施碱渣与二氧化硫双向治理项目，青岛碱业公司果断调整公司组织结构，把过去的净化车间变为固废中心，通过调整工艺，引进设备，在短时间内实现了碱渣工业化产品的生产。
付出总有回报。2006年8月～10月，青岛碱业公司在华电青岛发电厂进行了工业化试验，取得了意想不到的成功。实验结果显示，使用碱渣脱硫后，排放的海水 pH值在6.8左右，出水悬浮物为50毫克/升，完全符合国家海水排放标准。这也成为碱渣脱硫实现工业化应用的一个标志性事件。实验证明，石灰改碱渣脱硫是完全可行的，效率在90%以上，脱硫废水pH值、悬浮物浓度完全符合国家排放标准。
2007年6月，碱渣与二氧化硫双向治理项目被青岛市发改委确定为青岛市重点项目。
2008年4月，使用碱渣与二氧化硫双向治理技术的7号机组和8号机组经过168小时的运行，各项数据完全符合设计要求，二氧化硫排放每标准立方米在300毫克以下。这个数字远远低于国家规定的2010年前不高于800克、2010年以后不高于400克的标准。
至此，一项具有自主知识产权的世界性脱硫技术诞生。
“绿色氨碱”的畅想
通过利用这项技术，青岛碱业公司每年产生的21万吨碱渣将全部得到资源化利用，不仅可以用于企业自身发电机组的脱硫，也可提供给黄岛发电厂、华电青岛发电公司等煤电企业作脱硫剂。
华电青岛发电有限公司的4台300兆瓦机组、黄岛发电厂的两台660兆瓦机组和一台225兆瓦机组将实现用碱渣替代部分海水和石灰进行脱硫。两家电厂不仅能够实现烟气的达标排放，还能够实现每年节电6784万千瓦时、节约石灰粉1.287万吨、节约海水74500万立方米。两家电厂每年将因节电和节省石灰粉产生经济效益1400多万元，青岛碱业公司将节省碱渣处理费用近1000万元。碱渣与二氧化硫双向治理实现了以废治废、节能节材，同时解决了电厂脱硫和碱厂碱渣治理两个难题。
据青岛海湾设计院工作人员尹盛鑫介绍，碱渣脱硫的运行费用低，按照额定蒸发量为220吨 /小时的锅炉年脱除5640吨二氧化硫计算，碱渣脱硫法一年消耗费用比氧化镁脱硫法可节省150多万元。而且碱渣脱硫装置不产生石膏等新的固体废弃物，全部脱硫剂可溶于海水中外排，符合国家循环经济发展要求。“随着国家对环保问题的重视，更多的锅炉都要安装烟气脱硫装置，氧化镁脱硫剂有涨价的可能。而碱渣是氨碱法纯碱厂所产生的固体废弃物，资源丰富，不会存在短缺现象。”尹盛鑫说。
对于碱渣脱硫技术工业化的成功应用，许多业内人士认为，这在世界纯碱行业，率先实现了碱渣由废弃物堆积处理转变为资源化利用，使氨碱法纯碱生产技术转变为一种绿色生产工艺，推动了“绿色氨碱”时代的到来。
青岛市副市长吴经建从民生的角度来阐释碱渣治理对社会的意义：“这项技术推广应用之后，其节约的电量相当于青岛市市内4个区的居民1个月的用电量。青岛市电力紧张的现状会大大缓解。”
针对这样一个突破性成果，中国纯碱工业协会底同立会长评价说，碱渣脱硫技术的工业化应用，有效地解决了氨碱法企业的生存与发展问题。这是中国纯碱工业史上的大事。碱渣脱硫项目的成功应用，标志着氨碱法生产彻底摆脱废液困扰时代的到来，等于向世界氨碱法企业提供了一条向“绿色氨碱”嬗变的生命再造通道。
业内人士分析，如果全国每年因氨碱法生产产生的270万吨碱渣都能用于烟气脱硫，其所产生的环保和经济效益将非常可观。
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