上海燃煤电厂烟气脱硫石膏利用前景分析
摘要: 根据上海市新一轮环保三年行动计划（2006～2008年）要求，上海将在未来3年中完成全市11家电厂的35台约6508MW燃煤发电机组的烟气脱硫工程，这同时将产生大量的烟气脱硫副产品——脱硫石膏，处置和利用好脱硫石膏，对上海市的生态环境保护有着重要的意义。阐述了燃煤电厂烟气脱硫石膏的特性和国内外脱硫石膏的利用现状。结合上海实际，对烟气脱硫石膏在建筑建材业、农业等领域的应用前景进行了分析，指出烟气脱硫石膏的资源化利用符合循环经济理念，并能产生良好的环境、社会和经济效益。提出了烟气脱硫石膏的利用建议。
关键词：烟气脱硫, 副产品, 石膏, 资源, 利用
1 引言
根据上海市电力“十一五”规划，上海火电机组装机容量在2010年将达到19600MW，其中燃煤机组占70%。为使上海的电力增长与环境保护协调发展，有效改善大气环境质量，上海在新一轮环保三年行动计划（2006～2008年）中已提出将对全市11家电厂的35台约6508MW燃煤机组实施烟气脱硫。在未来的5～10年中，上海市燃煤电厂的烟气脱硫建设将进入大发展阶段。
随着烟气脱硫工程的推进，将产生大量的脱硫副产品——脱硫石膏。以循环经济的观点给出应对措施，实现废物资源化，妥善解决脱硫石膏的处置、利用问题，不仅能产生良好的环境效益，而且能创造可观的经济效益和社会效益。
2 上海市烟气脱硫的主要工艺及脱硫产物特点
烟气脱硫方式种类繁多，大致分为干法、半干法及湿法等。根据调研，未来上海市主要的大型燃煤电厂采用的烟气脱硫技术将主要是湿式石灰石石膏法（FGD），这是由于“石灰石石膏”法脱硫效率高、技术成熟且脱硫副产物具有较高的利用价值。该方法是目前世界各国火电厂采用的主导烟气脱硫技术。
采用“石灰石石膏湿法”工艺脱硫经强制氧化及脱水后所得的副产品称为烟气脱硫石膏（Desulfo－Gypsum，简称DSG），与天然石膏相比，脱硫石膏具有纯度高、成分稳定、粒度小、有害杂质少等特点，是一种品质较好的石膏。各国实践证明，脱硫石膏能较好替代天然石膏，既能做到资源综合利用，又能给企业带来经济效益。
3 国内外脱硫石膏的主要利用途径
目前脱硫石膏的主要利用途径有：在建筑、建材业中生产建筑石膏、粉刷石膏、石膏砌块、纸面石膏板、石膏空心板、自然平地面石膏浆料、水泥缓凝剂等，农业方面有报道用于生产化肥、盐碱土壤改良等。
在国外，脱硫石膏的工业化生产和使用已超过20年，德国是烟气脱硫石膏研究开发和应用最发达的国家，几乎所有的德国石膏企业都使用脱硫石膏，主要用于生产建筑制品和水泥缓凝剂。
国内对脱硫石膏的综合处理和应用已开始起步，如四川的珞磺电厂和重庆电厂将烟气脱硫石膏加工成石膏球和半水石膏，作为制作水泥和建筑材料的原料，运往石膏制品厂、水泥厂及相关建筑单位加以利用；杭州半山电厂将脱硫石膏供应给附近中小纸面石膏板厂和石膏空心砌块生产企业使用；北京第一热电厂将脱硫产物制成石膏砌块（年产量30万m3）等。但总体来说，国内脱硫石膏的处置、利用发展比较缓慢，目前尚未形成工业化、规模化和专业化生产。
农业方面，脱硫石膏的改良盐碱地还处于研究阶段。实验发现脱硫石膏能降低土壤中pH值、ESP和交换性Na+，提高作物的产量。
4 脱硫石膏用于建筑、建材业的技术经济可行性分析
4．1 技术可行性
目前上海电厂尚无大量产出烟气脱硫石膏，上海宝钢夏鹰峰分期分批对杭州半山电厂脱硫石膏进行取样分析，结果表明，脱硫石膏达到天然优质二水石膏品位，是制作粉刷石膏的理想原料。由其制成的新型石膏砂浆与传统的水泥石灰类砂浆相比，具有轻质、高强、节能等特点，且粘结性能较好，不易起壳和开裂；并可以有效解决混凝土剪力墙等各类墙体的保温问题。
上海拉法基石膏有限公司从四川和江浙一带购置电厂脱硫石膏为原料生产纸面石膏板的实践表明，脱硫石膏应用在石膏板生产过程中可以降低料浆液固比，增大料浆流动性，降低石膏板重量，改善石膏板质量，提高石膏板机械强度，降低石膏板的成品破损率，并能减少对设备的磨损。
陈云嫩将脱硫石膏、火电厂废弃物、矿物外加剂以50：40：10比例配制成路基回填材料，实验中回填材料 28d 时强度达325#水泥的标准，在膨胀率、溶出率等影响路基材料应用性质方面也符合有关要求。
重庆大学等国内研究机构对一系列脱硫石膏制品的实验表明，它们的性能均达到国家相关标准的要求，完全可以代替天然石膏使用；且脱硫建筑石膏的性能在抗压、抗折强度上优于天然建筑石膏。
4.2 生产工艺要求和价格优势
根据笔者的调查，纸面石膏板生产厂若采用脱硫石膏作为生产原料，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。
对于水泥企业，若要采用脱硫石膏做为缓凝剂，需建一个脱硫石膏储存仓和配料库，并对投料系统和配套的计量设备（皮带秤）、输送设备作些改造，关键是做好防堵措施，其余工艺与使用天然石膏基本一致。如果电厂能将脱硫石膏烘干造粒，成球供应给水泥厂，该问题则能基本解决。
与使用天然石膏相比，使用脱硫石膏省去了破碎工艺。
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。
综上，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。
5 上海市应用前景分析
上海地处工业基础雄厚的长江三角洲地区，能源需求量大，环保要求高，天然石膏资源匮乏，是推广脱硫技术和应用脱硫石膏的主要地区。
5．1 建筑、建材行业利用前景分析
根据上海新一轮环保三年行动计划，2006～2008年约6508MW燃煤机组脱硫工程全部上马后，按照1%煤含硫量计算，上海每年将产生约60~70万t的脱硫石膏。积极利用好这些脱硫石膏，符合循环经济要求和科学发展观理念。
5．1．1 利用于纸面石膏板
目前上海具有年产2000万m2能力的纸面石膏板生产线 2条，已经开始使用电厂烟气脱硫石膏进行纸面石膏板的生产，其脱硫石膏主要来自江浙一带的电厂。由于DSG优良的性价比，拥有2条生产线之一的某公司已着手建立第3条生产线，选址于吴泾电厂旁边。该条新的生产线建成后，未来上海纸面石膏板的生产能力将由目前近5000万m2增加到7000万m2以上。若100%使用脱硫石膏，按8kg（脱硫石膏）/m2（石膏板）经验用量，上海纸面石膏板行业将来能消纳约56万t左右的脱硫石膏。
5．1．2 利用于粉刷石膏砂浆
按上海每年新增2000万m2住宅面积、每10000m2建筑使用1400m3(合2700t)水泥砂浆、内墙墙面和天花板面占整个建筑需粉刷表面及砌筑所用砂浆量的近70%计算，上海每年建筑内墙需要378万t抹面砂浆，按石膏与料1：3比例计算，每年可消耗脱硫石膏94.5万t。
石膏粉刷砂浆的保温性能对我国推广节能住宅，特别是高层节能住宅，意义重大。随着上海建筑砂浆商品化和建筑节能工作的全面推进，粉刷石膏砂浆系列产品作为高品质的新型建材已显示出广阔的应用前景。
上海宝钢集团某公司经过大量的市场调研和试验研究，根据上海市场特点先期建成了年产4万t的粉刷石膏生产线，以天然石膏和脱硫石膏为主原料生产粉刷石膏系列产品，广泛应用于室内粉刷工程。
5．1．3 利用于水泥行业
水泥生产是利用脱硫石膏的良好途径，可以成为烟气脱硫石膏的较大用户。上海市现有水泥企业近19家，2005年水泥年产量近1000万t。水泥生产过程中需掺加产品质量3%～5%的二水石膏作缓凝剂，按平均4%计算，则上海每年可消耗脱硫二水石膏40万t左右。
5．1．4 利用于路基回填材料
“十一五”期间，上海将继续加强公路建设。根据市政管理部门编制完成的“十一五”公路发展规划，上海将新增高速公路 320km、非高速国省干线公路 250km。
大规模公路建设对路基回填材料量的需求很大，对质量要求也愈来愈高。充分利用脱硫石膏作为修筑道路的回填材料，既可为城市筑路提供材料来源，又可解决脱硫石膏的利用问题。
5．2 农业上利用于生产肥料和改良滩涂盐碱地
上海的滩涂和盐碱地较多，尤其是上海的滨海地区，土壤盐碱化程度很高，如上海金山滨海公园部分园区的土壤含盐量达到3.93‰，pH值最高的地方达8.96。
根据上海经济发展对土地的旺盛需求，上海在2010年前，还将在海边岸线再促淤滩涂，这些新形成的滩涂土壤均为滨海盐碱土，土壤含盐量高，盐碱化程度严重，绿化问题急待解决。
盐碱地的许多不良性质与其含有大量的代换性钠密切相关，烟气脱硫石膏中的钙离子可以加速置换土壤中的可代换性钠，降低土壤pH值，从而达到改良碱土的作用。
此外，利用脱硫石膏制硫酸铵化肥施加到滩涂中，可提高滩涂土壤肥力。制作过程中产生的副产品碳酸钙也是制造水泥的原料，这2个措施均能有效改良上海的盐碱土壤，并促进滩涂上植被的演替，对浦东国际机场和海港新城等的绿化和脱硫石膏利用都具有非常重要的现实意义，并能产生良好的经济效益。
6 利用建议
（1） 烟气脱硫石膏是一种性能非常优越的建筑材料或建筑材料制品原料，应按循环经济观念予以扶持，充分加以利用，特别是在缺乏天然二水石膏的地方应加强推广应用，变废为宝。
（2） 烟气脱硫石膏的综合利用是全社会的事，各部门应加强协作、协调，共同努力。在上海电厂脱硫石膏批量产出之前，政府应制定优惠政策，鼓励企业利用、消纳脱硫副产品。
（3） 电厂可以充分利用发电的余热，在上烟气脱硫石膏装置的同时建设半水石膏的生产装置以及成球设备，便于产业链下游企业的加工利用。
（4）应根据上海本身的实际情况对引进技术进行消化吸收，开发适合本地特点的新技术和新工艺，努力开拓脱硫石膏应用新领域。
（5） 要制定统一的石灰石/石膏法脱硫石膏质量标准，保证脱硫石膏的品质；建立严格的在线监测体系，保证脱硫装置的稳定运转，为产业链下游工业产品的顺利生产提供保障。
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