電廠煙氣濕法脫硫所得的石膏及其煅燒工藝 _知識百科

近年來，隨著我國對大氣污染治理的不斷加強，對電廠燃煤煙氣中二氧化硫排放量的控制也越來越嚴格。按我國對電廠煙氣中二氧化硫排放的治理要求，新建電廠投產時必須達到二氧化硫排放的國家標準。 2015年前將完成所有舊電廠煙氣的脫硫改造工程。據不完全統計，對于60萬千瓦的電廠，煙氣脫硫裝置產生的脫硫石膏每年達10萬噸。若按我國目前國內電廠的所有容量都進行脫硫處理計算，每年將產生3000萬噸的脫硫石膏。如何合理利用脫硫副產品，使其成為資源，并得到有效利用，將產生很大的經濟效益和社會效益。
由于我國在煙氣脫硫生產石膏技術的時間還較短，對脫硫石膏的應用價值和市場認識還剛起步，對脫硫石膏的性能、加工工藝與設備還未進行系統的研究，脫硫石膏的物料輸送、粉塵處理、煅燒等處理工藝和采用的設備與天然石膏仍有較大差別。在物性方面，脫硫石膏與天然石膏也有不同之處，如脫硫石膏純度高、游離水分大、粒度細、粒徑分布均勻、級配較差和標稠用水量大等。又因為這兩種石膏的來源不同，脫硫石膏中的主要雜質是未反應的碳酸鈣，同時還含有少量未氧化的亞硫酸鈣。在煙氣脫硫生產中，由于使用技術的差異、石灰石原料成份的不同和石灰石的細度不同等因素都會直接影響脫硫石膏的品質。所以，在應用和加工脫硫石膏時一定要結合具體實際，采用科學手段，并進行深入的研究。經過洗滌和過濾后的脫硫石膏中含游離水在10%～20％左右，顆粒細小且松散，顏色近乎白色略帶微黃，有時因脫硫操作不穩定而帶入較多的煤灰等雜質，顏色會發黑。較好脫硫石膏的白度超過80%以上。 1 脫硫石膏在國內外的應用現狀 1. 1 國外脫硫石膏的應用現狀在國外，脫硫石膏早已得到廣泛應用，用得最早且最好的是日本，其次是德國、法國、荷蘭等歐洲國家。日本從1977年開始幾乎全部使用工業副產的石膏生產紙面石膏板和纖維石膏板，在水泥工業中用量也非常大。脫硫石膏幾乎100%得到了應用，其中用于石膏板和水泥中的占總量的95％以上。德國每年約有150萬噸以上的脫硫石膏用于生產粉刷石膏；英國、法國、荷蘭等國家也大量用于生產粉刷石膏、紙面石膏板、石膏砌塊、自流平石膏等石膏制品。 1. 2 國內脫硫石膏的應用現狀同發達國家相比，我國對脫硫石膏應用的認識普遍不足，對脫硫石膏的性能、應用技術的研究工作也剛起步。脫硫石膏的利用主要集中在重慶電廠、珞璜電廠、北京第一熱電廠、太原第一熱電廠、武漢華能陽邏電廠等。這些廠不僅有效地解決了脫硫石膏的堆放問題，而且因產品質量好、價格低，在市場上很受歡迎。山西太原第一熱電廠在電廠附近自建了一條脫硫石膏的綜合利用生產線，將該廠的脫硫石膏完全消化成石膏產品。一期工程于1998年正式投產，年處理脫硫石膏6萬噸，生產的產品是水泥添加劑、半水石膏和粉刷石膏。北京第一熱電廠的脫硫石膏也自行處理，脫硫石膏的綜合利用裝置和發電煙氣的脫硫裝置同時規劃、同時安裝和投產。脫硫石膏的綜合利用裝置采用德國的沙士基打設備生產石膏砌塊，其設計能力為38萬m2/a 。武漢華能陽邏電廠與東北大學合作建成了年產10萬噸建筑石膏粉的生產裝置，已成為華能公司的樣板工程，并于2007年10月建成投產。北京興達脫硫石膏有限公司與東北大學合作建設的年產5萬噸建筑石膏粉生產線也已投產。 2 脫硫石膏的綜合利用 2. 1 脫硫石膏的綜合利用前景脫硫石膏綜合利用的優勢隨著新型墻體材料的發展和人們對石膏“綠色”性能的認識的提高，使近年來的石膏建材發展較快，如紙面石膏板、石膏砌塊、粉刷石膏等產品都有了迅速增長。如果國家出臺合理的政策導向，隨著脫硫石膏的利用領域的擴展將進一步加快石膏建材的發展速度。（1）因脫硫石膏是工業副產的石膏資源，完全可以代替天然石膏使用，且石膏的質量好、價格低，可有效降低石膏建材的生產成本，提高與同類產品的市場競爭力和占有率，以培育石膏建材的市場。（2）脫硫石膏的出現將改變原有石膏資源分布不均的格局。我國天然石膏的分布相對集中在經濟欠發達地區，而脫硫石膏資源卻主要分布在經濟發達的大中城市。因此在很大程度上調整和均衡了石膏資源的分布格局，使石膏建材在較大范圍內得以整體和平衡的發展。（3）用脫硫石膏制成的水泥緩凝劑、石膏砌塊、建筑石膏粉及其制品與天然石膏的產品在性能上有很大的競爭力。 2. 2 對脫硫石膏綜合利用的建議（1）應盡量做到自行消化或就近建廠。因為石膏產品的價格和原材料成本都較低，需要盡量降低運輸費用，因此應在電廠附近建廠。電廠自行建廠的好處是可以充分利用電廠低成本的電力和熱資源，以降低石膏產品的加工成本。還可以實現與粉煤灰等其他電廠廢料綜合利用。（2）選擇產量大的石膏產品作為市場方向。目前，脫硫石膏綜合利用的主要產品市場是建筑石膏粉、水泥緩凝劑、石膏板和石膏砌塊等，我國現階段主要是作水泥緩凝劑、石膏板（包括各類墻板、裝飾板和保溫板）、石膏砌塊和粉刷石膏等。因此，將來大量產出的脫硫石膏的綜合利用也會集中在這幾個方面。總之，脫硫石膏的綜合利用是利國利民、變廢為寶的好事，是國家扶持和積極鼓勵的項目。用脫硫石膏生產的建筑石膏產品和水泥緩凝劑，與天然石膏相比，其原料為工業廢棄物可不計成本，省去了石膏的破碎過程，產品的生產成本低，且石膏的品位高，石膏產品的性能比天然石膏產品優越或相當，因此具有良好的市場竟爭力。 3 脫硫石膏的煅燒工藝與設備以脫硫石膏為原料，加工各種石膏制品都離不開煅燒工藝。石膏石或石膏是以二水硫酸鈣形式存在，其分子式中有兩個結晶水。只有脫去一個半結晶水，生成半水硫酸鈣才有凝膠性質，脫去結晶水的過程即為石膏的煅燒，經煅燒后的建筑石膏粉可用于生產石膏板、石膏砌塊、石膏裝飾板等制品。在20世紀的60年代，國外以傳統的間歇炒鍋和外燒式回轉窯作為煅燒石膏的基本設備，主要應用于天然石膏的煅燒。 80年代發展了氣流式快速煅燒工藝。 90年代中期發展了彼得磨為主的快速煅燒設備，將干燥與煅燒、粉碎在同一設備中完成。同時發展了各種間歇式炒鍋、內外燃回轉窯、沸騰式煅燒爐等煅燒設備，形成了多樣化和規模化。我國在規模化現代化煅燒設備的研究方面還剛起步，很多企業都是采用傳統的煅燒天然石膏的設備向工業副產石膏方面改造過渡，國內目前較先進的脫硫石膏煅燒工藝是干燥加煅燒組合。由于脫硫石膏含有10％左右的表面水，采用傳統煅燒方式難以生產出穩定、高質量的產品。針對脫硫石膏的特性，煅燒前應對脫硫石膏進行干燥，采用的干燥設備主要有回轉式干燥機、氣流式干燥機和斯德快速干燥機。加熱方式分為蒸汽、燃煤、燃氣以及導熱油等。煅燒方法主要有回轉窯、沸騰爐、氣流煅燒，該工藝稱二步法。由東北大學·遼寧東大粉體工程技術有限公司開發的斯德石膏煅燒爐是將干燥、煅燒、打散在同一臺設備中完成，稱一步法。該設備己在國內投入應用，是專門處理脫硫石膏的設備。由于熱源不同，生產的制品也不同，選擇合適的煅燒工藝與設備對能耗、制品質量和環保等有直接影響。以武漢華能電廠為例，該廠利用自產的280℃、1.7 MPa的蒸汽為熱源。全權采用的熱源方式，與東北大學·遼寧東大粉體工程技術有限公司合作制定了二步法煅燒工藝。采用斯德快速干燥對脫硫石膏進行干燥，將表面水降低到1%以下，而成為松散均勻的二水石膏粉，然后采用內置式流化床進行煅燒生成半水石膏，該工藝已形成年產10萬噸建筑石膏粉的規模，各項指標均優于國家建筑石膏標準要求的指標。北京興達脫硫石膏有限公司，采用以煤為熱源的斯德煅燒爐的一步法工藝，以燃煤的熱煙氣為熱源，在同一機內完成干燥、打散、煅燒等工藝過程，已建成年產5萬噸的脫硫石膏煅燒生產線，生產的建筑石膏粉主要用作水泥緩凝劑、石膏砌塊以及建筑石膏粉，獲得了較好的經濟效益。 4 結束語由于脫硫石膏的綜合利用在國內剛起步，必然會出現新的問題，在生產工藝上不能完全照搬天然石膏的方法，需要開發針對脫硫石膏特性的新方法、新工藝和新設備，因此應該投入更多的精力在設備配套的研究上，還應發展和制訂脫硫石膏綜合利用的系統解決方案。