燃煤电厂脱硫石膏综合利用途径的探讨
1 前言
我国是以煤炭为主要能源的国家，短期内无法改变这种现状，而煤炭消耗主要集中在电力行业，约占总量的60%左右，国家十一五计划规定：必须加快燃煤电厂脱硫设施建设，新建电厂及90%的现有电厂要实现二氧化硫达标排放。湿式石灰/石灰石--石膏法是我国采用的主要烟气脱硫方法，若90%的现有电厂上脱硫装置，其中75%采用湿式石灰石石膏法，2005年可减少1300万吨二氧化硫排放，同时产生2130万吨脱硫石膏。依照十一五计划，到2010 年，煤电机组装机为64000万千瓦，根据国家强制政策计算，将会减少2300万吨二氧化硫排放，同时脱硫石膏总量将超过3790万吨。
湿式石灰/石灰石石膏法脱硫虽然解决了大气中的二氧化硫污染，但却产生了大量的工业副产品---脱硫石膏，带来了新的环境污染。因此，我们应该在解决大气中的二氧化硫污染的同时解决好脱硫石膏综合利用的问题，充分利用脱硫石膏的物理、化学特性与天然石膏非常接近的特点，对脱硫石膏进行深加工，开发出脱硫石膏的应用领域并逐渐取代天然石膏，这样既可变废为宝，又可达到保护环境的目的，实现脱硫石膏排放与利用的良性循环，保护环境、造福人类，最终提高人民的生活质量。
2 脱硫石膏综合利用的现状
脱硫石膏在工业发达国家得到了较好的应用，几乎所有的脱硫石膏都被应用在建材行业中，并且较好的解决了脱硫石膏的运输、成块、干燥、煅烧、改性、应用等技术性问题。特别是德国、日本的脱硫石膏综合利用率达到了100%，主要用于加工熟石膏粉、α石膏粉、石膏制品、石膏砂浆、石膏砌块、纸面石膏板、水泥缓凝剂等，部分脱硫石膏与粉煤灰、石灰混合作为路基、路面基层的重要填充物，极大地提高了道路基础的抗压强度。
我国同发达国家相比，其脱硫石膏的生产与研究历史还很短，虽然部分企业做了许多有益的尝试并取得了一定的效果，但由于种种原因使生产线达不到设计要求，石膏制品的质量也不稳定，如重庆珞璜电厂、重庆九龙坡电厂生产的水泥缓凝剂性能不稳定；北京热电厂生产的建筑石膏产品质量无法达到 GB/T9776《建筑石膏》中的技术标准；但随着我国科技的不断进步，近几年我国对脱硫石膏的应用技术研究有了明显的突破，打破了国外专利封锁堡垒，主要表现在两个方面：一是利用脱硫石膏生产高性能的石膏制品替代天然石膏制品，如生产水泥缓凝剂、石膏板、石膏砌块、粉刷石膏以及自流平石膏等产品，同比使用天然石膏生产上述产品，其性能的优越性越来越明显；二是在脱硫石膏粉的煅烧脱水设备及工艺上也有了长足的进步，部分科研成果已经处于世界同等水平，如：FC炉、翻腾炉、锤式烘干煅烧磨、封闭式石膏粉生产工艺等，这就为脱硫石膏的综合利用奠定了较好的基础。
3 燃煤电厂脱硫石膏综合利用的途径
3.1 利用脱硫石膏生产水泥缓凝剂
相关资料表明，脱硫石膏与天然石膏的性能非常相似，国内和国外成功的案例表明，脱硫石膏用作水泥缓凝剂对水泥性能，如细度、凝结时间、放射性、抗折强度、抗压强度、安定性没有任何影响，各项技术指标完全符合国家相关标准，脱硫石膏制成的水泥缓凝剂完全可以替代天然石膏制成的水泥缓凝剂。
燃煤电厂脱硫石膏用作水泥缓凝剂是工业废渣资源化的最佳途径，具有加工成本低、 综合利用量大的特点，是燃煤电厂在没有确定高升值项目开发前的首选办法；
虽然利用脱硫石膏生产水泥缓凝剂简单易行，但要求脱硫石膏的附着水含量必须控制在7%以内，从而满足水泥生产工艺的需要，由于大部分电厂脱硫石膏的附着水含量设计为10%左右，而实际产出的脱硫石膏附着水含量均在12%以上，所以需要对脱硫石膏进行脱水处理或购进熟石膏粉与脱硫石膏混合搅拌，制成附着水含量在7%以内的散状或粒状水泥缓凝剂；
3.2 煅烧生产建筑石膏粉
目前国内利用脱硫石膏生产建筑石膏粉的工艺有连续炒锅、翻腾炉、回转窑、气流煅烧等，如山东黄台电厂生产的建筑石膏粉经检测完全满足建筑石膏国家标准，洛阳热电厂的脱硫石膏在“泰和集团”做的实验表明其煅烧生产出的建筑石膏粉，性能明显高于天然石膏粉，完全可以替代天然石膏粉用于石膏板、石膏砌块的生产。
由于环保的要求，煅烧工艺的选择非常关键，对于电厂而言，从环保的角度出发，应首选用电、用汽作为煅烧热源；从市场的角度出发，应选择适合当地市场的后续产品，不可盲目开发。
3.3 水溶液法生产α半水高强石膏粉
常规工艺生产的脱硫石膏粉一般可用于石膏板、石膏砌块等对强度要求不高的建材生产，但对于有强度要求的建材则不能使用，如砌筑石膏砂浆、粉刷石膏砂浆、石膏腻子、模具石膏、陶瓷石膏、自流平石膏等，在国外虽然有了较为成熟、先进的工艺，但投资庞大、工艺复杂、成本较高，不能适应国内现状，但采用水溶液法生产α石膏粉对于脱硫石膏等湿粉状化学石膏是最适宜的，因为脱硫石膏在转化前不需要经过任何处理，较天然石膏有较强的优势。该工艺是直接将蒸汽石膏浆内，使其很高的传热率，将料浆温度控制在150-170度，反应时间仅为2-3分钟，热耗较小，其生产成本与生产β石膏粉相同，但α石膏粉的使用途径远多于β石膏粉，表现在市场售价上成倍于β石膏粉，最大的特点是高效、低耗、无污染、增值明显。
（1）问题的提出
现有生产技术大多是用生石膏（包括天然石膏和脱硫石膏等化学石膏，其化学成份均为二水硫酸钙）生产高强石膏粉（其化学成份为半水硫酸钙）一般采用湿法工艺，而湿法工艺又分为蒸汽加压法和水溶液法，而蒸汽加压法必须将原料先进行压块或成球处理，由于脱硫石膏附着水含量较大，预先对其压块或成球较为困难，所以不太适合脱硫石膏的深加工；
水溶液法最重要的是脱硫石膏浆液在反应器内其结晶过程能够得到有效的控制，能够按照要求获得需要的针状或短柱状晶体，这样就可以根据市场需求的不同生产出不同品质的α高强石膏粉。另外该工艺采用加压脱水对石膏进行干燥，使获得的α高强石膏粉质量稳定，热耗非常小，从而使生产成本大幅降低，所以这是一种适合脱硫石膏增值利用的实用工艺。
（2）适用范围
脱硫石膏、磷石膏。
（3）特点
a.该工艺与发电机组烟气脱硫系统合二为一，即在脱硫石膏浆液在进入真空脱水皮带之前增加一套反应器，晶体转换后再进入真空脱水皮带脱去附着水，含有10%左右的α石膏粉经过加压脱水干燥，即可得到α高强石膏粉，同时该工艺所需的蒸汽可以由发电机组提供，无需新增蒸汽锅炉；
b.同一条生产线能生产多种产品（高强石膏粉、模具石膏粉）；
c.余热可以利用，大幅降低生产成本；
d.增值效应明显强于生产普通石膏粉以及水泥缓凝剂等；
e.能够避免间歇炒锅生产过程中难以控制的缺陷；
4 结语
大量产出的脱硫石膏若不加以利用，不仅造成二次污染，而且造成资源浪费，因此脱硫石膏的资源化关系到我国可持续发展战略的大问题，虽然我国的天然石膏资源相对丰富，但存在着资源分布不均匀的缺憾，且总量的80%以上分布在山西、山东、宁夏、甘肃等西北地区，而燃煤电厂则遍布全国各地，从降低经营成本和石膏资源合理分配的角度出发，脱硫石膏的资源化，有利于我国循环经济的发展，有利于建筑节能的需用，有利于保护环境，更有利于建立和谐社会，所以我们有必要加大研发力度，最终实现脱硫石膏完全替代天然石膏，为我国人民创造更加优美、舒适的环境。（大唐洛阳热电厂豫电集团 叶明山）
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