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閱讀 4353 次電廠脫硫石膏應用于水泥生產過程中的實踐

摘要：根據統計數據，全國火電廠的SO2排放量約占總排放量的40%左右，因此，在火電廠中采取必要的脫硫措施，控制及減少燃煤電廠的SO2排放，對于改善我國的大氣環境質量有著十分重要的意義...

電廠脫硫石膏應用于水泥生產過程中的實踐

張保李縣軍

陜西堯柏特種水泥有限公司

根據統計數據，全國火電廠的SO₂排放量約占總排放量的40%左右，因此，在火電廠中采取必要的脫硫措施，控制及減少燃煤電廠的SO₂排放，對于改善我國的大氣環境質量有著十分重要的意義。2007年初，國家環保部門及電力部門聯合下文，要求所有新建的火電廠必須配套煙氣脫硫裝置，確保外排至大氣的廢氣SO₂含量符合國家標準要求,否則不予批項；同時要求有條件的已建火電廠, 必須在最短的時間內上全脫硫裝置項目,保證外排廢氣中SO₂含量合格,否則停產整頓。現在大多數火電企業已配套了煙氣脫硫裝置，而由此產生的工業廢棄物脫硫石膏,則在電廠內越堆越多，對環境造成了一定影響。

火電系統主要采用濕法煙氣脫硫工藝流程，主要是使用石灰石(CaCO₃）、石灰（CaO)等漿液作洗滌劑，在反應塔中對煙氣進行洗滌，從而除去煙氣中的SO₂。這種工藝技術比較成熟，而且具有脫硫效率高(90%～98％)，機組容量大，煤種適應性強，運行費用較低和副產品易回收等優點。在大型火電廠中，90%以上采用濕式石灰/石灰石—石膏法煙氣脫硫工藝流程。

    石灰或石灰石法主要的化學反應機理為：
    石灰法：SO₂＋CaO＋1/2H₂O → CaSO₃^.1/2H₂O
    石灰石法：SO₂＋CaCO₃＋1/2H₂O → CaSO₃^.1/2H₂O＋CO₂
    其主要優點是能廣泛地進行商品化開發，且其吸收劑的資源豐富，成本低廉，廢渣既可拋棄，也可作為商品石膏回收。目前，石灰／石灰石法是世界上應用最多的一種煙氣脫硫工藝，對高硫煤，脫硫率可在90%以上，對低硫煤，脫硫率可在95%以上。

堯柏水泥公司所處的陜西關中地區，煤碳資源豐富，火電廠數量較多，有秦嶺、蒲城、渭河、寶雞、華能、霸橋、戶縣等一大批火力發電企業。能否將各大電廠在脫硫過程中產生的低成本脫硫石膏大量用于水泥生產過程中，成為年產800萬噸的大型水泥企業——堯柏公司在新材料開發應用方面的一個重大課題。

為此，堯柏公司專門成立課題小組進行試驗研究及生產應用的實踐，取得了一定成績及企業效益，現總結如下：

1、脫硫石膏的化學成份檢測分析

經對戶縣、韓城、三門峽、銅川華能、風凌渡等火電廠的工業副產品脫硫石膏進行化學析,有以下數據:

出廠地	LOSS	SiO₂	Fe₂O₃	Al₂O₃	CaO	MgO	SO₃	K₂O	Na₂O	SUM	結晶水
戶縣	20.56	4.53	0.48	1.08	30.09	1.82	40.67	0.2	0.07	99.5	15
韓城	22.77	0.90	0.46	0.24	30.81	1.82	39.20	0.3	0.06	96.52	18
三門峽	18.02	1.35	3.14	0.31	31.74	2.02	39.94	0.30	0.20	97.02	14
銅川華能	17.02	1.35	2.85	0.31	32.02	2.12	43.12	0.40	0.18	99.37	16
風凌渡	19.00	1.12	0.54	2.65	31.18	2.02	41.20	0.30	0.17	98.18	17

從以上數據可以看出，各電廠脫硫石膏和天然石膏相比，含硫量相對充足，結晶水充分，是一種良好的水泥調凝劑。

2、實驗室試用效果

經過水泥小磨試驗,用脫硫石膏代替天然二水石膏后對水泥無任何影響,且對混凝土的工作性能還有改善的一面,相關水泥試驗結果見下表：

從以上數據可知，該副產脫硫石膏中硫的含量達39%以上，我公司自2007年3至4月份對脫硫石膏關注以來，經過大大小小水泥性能試驗20多次；混凝土試驗10多次，得出結論無任何技術風險，無任何副作用，技術完全成熟。

脫硫石膏代替天然石膏水泥生產試驗結果統計
編號	熟料	粉煤灰	脫硫石膏	二水石膏	細度	比表面積	標準稠度	安定性	凝結時間		抗折		抗壓		化學成分
編號	熟料	粉煤灰	脫硫石膏	二水石膏	細度	比表面積	標準稠度	安定性	初凝	終凝	3d	28d	3d	28d	SO₃	n n n	MgO	K₂O	Na₂O	R₂O
TL01	95	0	0	5	4.4	385	25.4	合格	170	230	5.8	8．6	32.8	52．2	2.26	3.07	4.31	0.73	0.26	0.74
TL02	85	10	0	5	3.9	370	25.6	合格	160	225	5.6	8．4	32.2	51．8	2.41	1.11	3.14	0.87	0.34	0.91
TL03	86	10	4	0	4.0	381	25.0	合格	140	200	6.0	8．4	31.2	51．2	2.31	1.19	3.79	0.77	0.30	0.81
TL04	86	10	4	0	4.0	396	25.0	合格	130	190	5.9	8．6	33.0	52．0	2.36	0.95	3.53	0.80	0.30	0.83
TL05	86	10	4	0	3.8	362	25.2	合格	140	205	5.3	8．4	31.5	51．5	2.12	1.23	3.83	0.79	0.38	0.90
TL06	85	10	5	0	3.6	348	25.8	合格	160	225	5.7	8．6	32.7	53．0	2.60	1.31	3.25	0.72	0.30	0.77
TL07	85	10	5	0	3.4	356	25.4	合格	120	180	6.4	8．8	35.1	52．6	2.41	1.61	3.95	0.80	0.37	0.90
TL08	85	10	5	0	2.5	366	26.2	合格	105	165	6.6	9．0	36.8	53．4	2.41	1.73	4.06	0.78	0.37	0.88
TL09	85	10	3	2	2.6	362	26.5	合格	165	225	6.1	8．6	32.3	52．2	2.65	1.55	4.06	0.73	0.32	0.86
TL10	85	10	3	2	2.5	358	25.4	合格	175	235	5.6	8．0	30.3	50．2	2.41	1.37	4.53	0.77	0.34	0.89
TL11	85	10	2	3	4.2	344	25.2	合格	185	245	5.4	8．2	30.8	49．6	2.21	1.36	3.95	0.72	0.36	0.87
TL12	85	10	2	3	4.4	338	25.4	合格	190	255	5.5	8．2	30.3	49．8	2.41	1.65	3.72	0.75	0.33	0.90

3、生產應用

2007年5月份，我公司開始進行脫硫石膏的試摻生產試驗。并將天然石膏替代50%以上。由于脫硫石膏水份較大,達15%左右，且料細易粘堵,下料不暢,因此對進一步大量摻入造成一定影響。摻加脫硫石膏后生產過程極不穩定，出磨水泥SO₃值波動較大，合格率只有60-70%，對產質量影響很大。針對這一問題，自2008年2月份起，我公司成立技術攻關小組，對摻加脫硫石膏的生產設施進行優化改進，確保在全部使用脫硫石膏后生產過程相對穩定。

經過分析，要解決濕粘性大的脫硫石膏正常上下料，要采取以下措施：

1）上料用皮帶上，不能用提升機；

2）料倉不能太大，100-150噸左右；

3）下料斗錐體與水平面夾角度越大越好；

4）下料口尺寸越大越好，并配合板式喂料機出料；

5）下料斗錐體及易粘堵部位貼上防粘堵高分子樹脂板；

6）下料斗錐體易粘堵部位加裝空氣炮清堵；

7）適當控制脫硫石膏的水份。

經過生產及設備技術人員的共同努力，生產設施改造取得了良好效果，通過下圖可以看出從2008年3月份不斷實施改造后，脫硫石膏堵料、止料時間明顯減少，出磨水泥SO₃合格率從67.95%提高到95%左右。

4、經濟及社會效益

自堯柏公司2007年開始試用脫硫石膏至今，已成功使用脫硫石膏230000噸，按天然石膏同脫硫石膏價格差，并且考慮15%左右的水份，總計節約成本約1500余萬元 [（140-60/（1-0.15）] ×230000），直接提高了企業的經濟效益，還為節能降排作了貢獻，社會效益巨大。

5、結束語

膠硫石膏經過試驗及生產實踐，是完全能夠在水泥企業中應用的，不會對水泥及混凝土質量造成影響，并且能為企業帶來可觀的經濟效益。但由于水份大易粘堵，對水泥企業的應用造成一定的難度。為了適應濕粘性的脫硫石膏，水泥企業從硬件設備及管理軟件上要下一定的功夫，要求較高，小企業實施起來困難較大。而大型火電廠如果對脫硫石膏再進行深加工，采取適當烘干或脫水成球等措施，那么所有水泥企業都能正常使用，這樣電廠脫硫石膏的應用面將會越來越寬。以發展眼光看，火電廠的脫硫裝置一方面減少了污染物的排放，給人類一個清新的空氣和蔚藍的天空；另一方面節約了天然石膏礦資源，為企業創造了一定的經濟效益，這一事業必將蓬勃發展。

(本文來源：陜西省土木建筑學會文徑網絡：文徑楊葉編輯劉真審核)