【正文】 ...................................................................................................... 62 各種脫硫石膏生產(chǎn)工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較評(píng)述 ............................................................ 62 5. 結(jié)論 ................................................................................................................................. 63 致謝 .......................................................................................................................................... 64 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） V 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 66 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1. 緒論 立題依據(jù) 我國是世界最大煤炭消費(fèi)國，在我國電源結(jié)構(gòu)中，火電設(shè)備容量占總裝機(jī) 75%以上，2020 年全國發(fā)電裝機(jī)容量 105576 億千瓦時(shí)，火電裝機(jī)容量約為 76546 億千瓦時(shí)以上，需要發(fā)電用煤約 10 億噸。到 2020 年預(yù)計(jì)火電裝機(jī)在 115000 億千瓦時(shí)左右，約需煤炭14 億噸，煤炭占一次能源消費(fèi)總量的 70%左右。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電力需求日益增加，煤炭消耗量亦迅速攀升，連續(xù)多年二氧化硫年排放量居世界首位。在今后較長時(shí)期內(nèi)，電力工 業(yè)中以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會(huì)改變，更不可能減少煤炭的消耗量，因此燃煤電廠煙氣脫硫的副產(chǎn)品 —— 脫硫石膏 的排放在短期內(nèi)不會(huì)消除。“在實(shí)施國家“十一五”規(guī)劃提出的節(jié)能減排舉措的過程中，黨的十七大又提出了建設(shè)生態(tài)文明的戰(zhàn)略目標(biāo)，這對(duì)于電力工業(yè)特別是火電企業(yè)的發(fā)展提出了新要求，火電企業(yè)要清晰地認(rèn)識(shí)到自己的生產(chǎn)所導(dǎo)致污染環(huán)境排放的種類、成因、危害和治理的重點(diǎn)，在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下，采取切實(shí)可行的技術(shù)方法或手段進(jìn)行有效治理，承擔(dān)解決溫室氣體效應(yīng)問題的國際義務(wù)，確實(shí)履行好降低污染排放，減少環(huán)境污染的企業(yè)社會(huì)責(zé)任，通過技術(shù)進(jìn) 步和技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)又好又快的跨越式發(fā)展，為國民經(jīng)濟(jì)增長和社會(huì)進(jìn)步提供堅(jiān)實(shí)的保障 [1]（華北電力大學(xué) 1）。據(jù)相關(guān)研究報(bào)告的預(yù)測，“十一五”期間電力需求的平均增長率為 %左右，在 2020 年用電量為 24747 億千瓦時(shí)的基礎(chǔ)上， 2020 年全社會(huì)用電量達(dá)到 29536億千瓦時(shí)，用電需求的持續(xù)增長必然要求電力供給的持續(xù)增長。截至 2020 年底，全國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 105576 億千瓦時(shí) ，其中，水電達(dá)到 23051 億千瓦時(shí) ，約占總?cè)萘?；火電達(dá)到 76546 億千瓦時(shí) ，約占總?cè)萘?%。我國的幾次能源發(fā)展戰(zhàn)略研究 都認(rèn)為，我國電力工業(yè)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)多元化，利用多種能源資源，但是由于條件的限制，中國即使積極發(fā)展水電，適度發(fā)展核電，積極發(fā)展新能源和可再生能源用于發(fā)電，目前燃煤發(fā)電的發(fā)電量保持在總發(fā)電量的 75%左右，預(yù)計(jì)到 2050 年其比重仍然在 50%左右，燃煤發(fā)電在我國電力行業(yè)中占有重要的地位。 鑒于我國燃煤發(fā)電廠大多采用石灰石 (石灰 )/石膏濕法煙氣脫硫工藝，脫硫石膏的產(chǎn)量將隨著石灰石 (石灰 )/石膏濕法煙氣脫硫裝置的不斷建設(shè)而快速增加，以及我國脫硫石膏的開發(fā)利用雖然已經(jīng)從起步階段進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性的控制階段，但是脫硫石膏的利用成為煙 氣脫硫企業(yè)的難題之一。因此，我們應(yīng)該對(duì)脫硫 石膏的處理技術(shù)加以創(chuàng)新、開拓新的用途，進(jìn)行全面的綜合利用， 這樣不僅可以減少燃煤電廠脫硫產(chǎn)物的堆放場地，減少 二次污染 ，而且可以減少天然石膏的開采量，保護(hù)天然石膏資源，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 略和循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，減少原料成本，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益， 因此，選擇“ 脫硫石膏的市場經(jīng)濟(jì)效益分析 ”作為研究課題，試圖為脫硫石膏打開更廣闊的市場去實(shí)現(xiàn)其更大的價(jià)值。 綜合利用的重要性 我國燃煤發(fā)電廠大多采用石灰石 (石灰 )/石膏濕法煙氣脫硫工藝，脫硫石膏的產(chǎn)量將隨著石灰石 (石灰 )/石膏濕法煙氣脫硫裝置的不斷建設(shè)而快速增加，以及我國脫硫石膏的開發(fā)利用尚處于起步階段，脫硫石膏的利用成為煙氣脫硫企業(yè)的難題之一。 目前 脫硫石膏利用所存在的問題 石灰石 (石灰 )一石膏濕法脫硫工藝采用價(jià)廉易得的石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液。當(dāng)采用石灰為吸收劑時(shí)，石灰粉經(jīng)消化處理后加水制成吸收漿。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴，經(jīng) 換熱器加熱升溫后排入煙囪。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿液循環(huán)利用，脫硫吸收劑的利用率很高。 由于脫硫石膏含水量較高，所含雜質(zhì)量與天然石膏也存在差別，因此脫硫石膏能否得到綜合利用，己成為客戶選擇煙氣脫硫 (fluegasdesulufriaztino， FGD)一上藝的重要考慮內(nèi)容。煙氣脫硫技術(shù)開發(fā)以及脫硫石膏應(yīng)用開發(fā)企業(yè)只有選擇合適的 FGD 工藝制備質(zhì)量指標(biāo)能滿足使用要求的脫硫石膏，積極開發(fā)脫硫石膏制品的生產(chǎn)技術(shù)，選擇適當(dāng)?shù)墓に嚭驮O(shè)備使之產(chǎn)業(yè)化，并與 FGD 技術(shù)配套，才能在競爭劇烈的 FGD 市場中贏得主 動(dòng)，得到用戶的信賴?？梢灶A(yù)計(jì)，我國未來脫硫石膏的產(chǎn)量將隨著副產(chǎn)物脫硫石膏可得到利用的石灰石 (石灰 )一石膏濕法脫硫裝置的建設(shè)而快速增加。脫硫石膏能否得到合理的利用，也關(guān)系到能否避免脫硫石膏的二次污染和占用堆放場地等問題。 石灰石 (石灰 )一石膏濕法脫硫的副產(chǎn)物是石膏。采用成熟的煙氣脫硫工藝得到的脫硫石膏，其品質(zhì)較為穩(wěn)定， CaSO42H2O 含量較高，可以代替天然石膏用作水泥緩凝劑和石膏板等建筑石膏制品。但由于我國天然石膏分布較廣，石膏市場供應(yīng)比較充足，加上電廠建設(shè)綜合利用脫硫石膏裝置仍然需要一筆不小的投資，因此 仍然有不少電廠的脫硫石膏未能得到有效的處置和利用，而是作為廢物堆放著，這既占用了大量寶貴土地，又有可能造成二次污染。 脫硫副產(chǎn)物、脫硫廢水均能得到合理地利用或處置成為選擇煙氣脫硫工藝的主要技術(shù)原則之一。 由于我國引進(jìn)煙氣脫硫技術(shù)的時(shí)間不長，對(duì)脫硫石膏的應(yīng)用開發(fā)起步較晚，同國外蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 發(fā)達(dá)國家相比，無論是脫硫石膏的應(yīng)用領(lǐng)域還是大型生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)和制造方面都存在不少差距。因此，了解目前國外脫硫石膏的應(yīng)用概況，結(jié)合我國石膏工業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，提出我國脫硫石膏的開發(fā)方向，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。針對(duì)我國脫硫石膏的應(yīng)用現(xiàn)狀以及 各地的石膏資源分布，分析綜合利用脫硫石膏的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及市場的可行性，顯得必要和迫切。在對(duì)我國脫硫石膏的綜合利用進(jìn)行分析之前，本文作者對(duì)國外有關(guān)石膏特別是脫硫石膏的生產(chǎn)和應(yīng)用情況進(jìn)行了較為全面檢索和跟蹤，力求將國外脫硫石膏的最新利用情況作一概述分析，以達(dá)到“他山之石，可以攻玉”的效果。 國外的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可作為重要的參考。只有綜合考慮我國的天然石膏的分布、各地區(qū)的石膏制品的開發(fā)應(yīng)用情況、政策因素、運(yùn)輸費(fèi)用以及脫硫石膏與天然石膏的性能比較等多方面因素進(jìn)行分析，才能得到有關(guān)脫硫石膏近期以及未來的主要應(yīng)用領(lǐng)域的較為科學(xué)的結(jié)論，為我國脫硫石膏的綜合利用指明方向。（浙江大學(xué)） 國家的相關(guān)政策及措施 （ 1） 1990 年 12 月，國務(wù)院環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第 19 次會(huì)議通過了《關(guān)于控制酸雨發(fā)展的意見》提出包括征收工業(yè)燃煤二氧化硫排污費(fèi)在內(nèi)的 4 項(xiàng)決定，標(biāo)志著酸雨控制提上了國家的實(shí)施日程； （ 2） 1995 年 8 月，全國人大常委會(huì)通過了新修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》，規(guī)定在全國劃定酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)，在“兩控區(qū)”內(nèi)強(qiáng)化對(duì)酸雨和二氧化硫污染的控制。國家環(huán)境保護(hù)局于 1995 年底組織開展了“兩控區(qū)” 劃分工作，其規(guī)劃如圖 11； （ 3） 1999 年，國家環(huán)?？偩钟“l(fā)了《關(guān)于 1999 年酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)工業(yè)目標(biāo)》，要求各地市完成本地區(qū)的二氧化硫污染綜合防治規(guī)劃； （ 4） 2020 年 4 月，國家環(huán)境保護(hù)總局制定了國家環(huán)境科技發(fā)展“十五”計(jì)要，重點(diǎn)之一是“在‘九五’的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展火電廠煙氣脫硫工藝與裝備的研究開發(fā)，大力發(fā)展應(yīng)用高新技術(shù)脫硫、除塵新工藝，并開展產(chǎn)業(yè)化示范； （ 5） 2020 年 1 月 30 日，國家環(huán)保總局、國家經(jīng)貿(mào)委、科技部聯(lián)合發(fā)布了《燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策》； （ 6） 2020 年 1 月 1 日，我國的《潔凈生產(chǎn)促進(jìn)法》開始實(shí)施。消減 SO2 排放是電力行業(yè)推行潔凈生產(chǎn)的重點(diǎn)，也是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，許多地區(qū)已開始或即將實(shí)施脫硫計(jì)劃； （ 7） 2020 年 1 月 1 日，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》正式實(shí)施。新的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不同時(shí)段的火電機(jī)組的粉塵、二氧化硫、氮氧化物的最高排放濃度的標(biāo)準(zhǔn)。其他時(shí)段也明確了現(xiàn)在和未來的濃度限額。標(biāo)準(zhǔn)的修改和時(shí)段的規(guī)定，使電廠看到了環(huán)保日趨嚴(yán)格的蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 發(fā)展趨勢，脫硫脫硝治理由觀望變成行動(dòng)； （ 8）《中國 21 世紀(jì)人口資源環(huán)境與發(fā)展白皮書》； 1997 年中共十五 大把可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略確定為“我國現(xiàn)代化建設(shè)中的必須措施”； 2020 年中共十六大把“可持續(xù)發(fā)展能力不斷增強(qiáng)”作為全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)之一； （ 9）國務(wù)院《關(guān)于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)意見》將電力行業(yè)列為我國當(dāng)前開展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一；《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》則明確要求電力企業(yè)組織編制行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)推進(jìn)計(jì)劃； 圖 11 酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案示意圖 綜合利用的發(fā)展前景 燃煤發(fā)電在電力工業(yè)中的前景 “ 十二五”期間，全國規(guī)劃煤 電開工規(guī)模 3 億千瓦，其中煤電基地開工 億千瓦，占 66%；投資規(guī)模 億千瓦， 其中煤電基地投產(chǎn) 億千瓦，占 52%， 2020 年我國煤電裝機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)到 億千瓦 。 “十三五”期間，全國煤電規(guī)劃開工規(guī)模 ，其中煤電基地開工 ，占 %； 投產(chǎn)規(guī)模 ，其中煤電基地投產(chǎn) ，占 %，東中部受端地區(qū)投產(chǎn) 6200萬千瓦，占 %。 2020 年我國煤電裝機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)到 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 根據(jù)以上 “ 十二五”、 “十三五”期間電力工業(yè)的規(guī)劃，我們可以判斷出 燃煤發(fā)電在我國 電力行業(yè)中所占有重要的地位在未來幾十年不會(huì)有所改變。 煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展 SO2控制技術(shù)的研究從 20世紀(jì)初至今已有近 100年的歷史。自 20世紀(jì) 60年代起，一些工業(yè)化國家相繼制定了嚴(yán)格的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，限制煤炭燃燒過程中 SO2等污染物的排放，這一措施極大地推動(dòng)了 SO2控制技術(shù)的發(fā)展。進(jìn)入 70年代以后， SO2控制技術(shù)逐漸由實(shí)驗(yàn)室階段轉(zhuǎn)向應(yīng)用性階段。據(jù)美國環(huán)保署 1984 年統(tǒng)計(jì)，世界各國開發(fā)、研制、使用的 SO2控制技術(shù)達(dá) 184種，而目前的數(shù)量已超過 200種。 這些技術(shù)概括起來可分為三大類：燃燒前脫硫、燃 燒中脫硫及燃燒后脫硫。燃燒 前脫硫主要指選煤、煤氣化、液化和水煤漿技術(shù)；燃燒中脫硫指低污染燃燒、型煤和硫化床燃燒技術(shù)；燃燒后脫硫也即所謂的煙氣脫硫技術(shù)。煙氣脫硫技術(shù)（ Flue Gas Desulfurization）是世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方法，也是控制 SO2污染的效率最高和最主要的技術(shù)手段。 根據(jù)脫硫劑及脫硫產(chǎn)物形態(tài)的不同，煙氣脫硫技術(shù)可分為干法煙氣脫硫、濕法煙氣脫硫以及半干法煙氣脫硫。 （ 1）干法煙氣脫硫技術(shù)（ DFGD） 脫硫反應(yīng)和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行。該法具有無污水及廢酸排出、 設(shè)備腐蝕小，煙氣在凈化過程中無明顯溫降、凈化后煙氣溫度高、利于煙囪排氣擴(kuò)散等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低，反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大等問題。干法煙氣脫硫技術(shù)由于能較好地回避濕法煙氣脫硫技術(shù)存在的腐蝕和二次污染等問題，近年來得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。 （ 2）濕法煙氣脫硫技術(shù)（ WFGD） 該法是以水溶液或堿性漿液作脫硫劑對(duì)煙氣中的 SO2 進(jìn)行反應(yīng)吸收，生成的脫硫產(chǎn)物存在于水溶液或漿液中。濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最廣的 FGD 工藝，該工藝主要使用石灰石 (CaCO3)、石灰 (CaO)或碳酸鈉 (Na2CO3)等 作為脫硫劑，在反應(yīng)塔中對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，從而除去煙氣中的二氧化硫。 （ 3）半干法煙氣脫硫技術(shù)（ SDFGD） 半干法兼有干法和濕法的一些特點(diǎn)，是脫硫劑在干燥狀態(tài)下脫硫在濕狀態(tài)下再生（如水洗活性炭再生流程）或者在濕狀態(tài)下脫硫在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物（如噴霧干燥法）的煙氣脫硫技術(shù)。在濕狀態(tài)下脫硫在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其既有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，又有干法無污水廢酸排出、脫硫產(chǎn)物易于處理的好處而受到人們的關(guān)注。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6