【正文】 是大量灰渣的排放。我國的一次能源結(jié)構(gòu)決定了我國發(fā)電必然以煤電為主的基本格局，這一特征長期難以改變。 脫硫石膏是石灰石 (石灰 )/石膏濕法煙氣脫硫的副產(chǎn)物。s provinces, autonomous regions, gypsum, and the technical and economic feasibility of the use of FGD gypsum,it is remended that the state has adopted to encourage the coalfired power plants to install 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） III FGD and the rational use of FGD gypsum policy, to further promote the prehensive utilization of FGD gypsum in China, to achieve turning waste into wealth for the munity to create greater valueturning waste into wealth for the munity to create greater value. Key words: FGD gypsum。Feasibility。在今后較長時期內(nèi)，電力工 業(yè)中以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不會改變，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)不會消除。我國的幾次能源發(fā)展戰(zhàn)略研究 都認為，我國電力工業(yè)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當多元化，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。 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)破碎磨細成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收?？梢灶A(yù)計，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。2H2O 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。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)的實際情況進行分析，提出我國脫硫石膏的開發(fā)方向，具有重要的現(xiàn)實意義。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、運輸費用以及脫硫石膏與天然石膏的性能比較等多方面因素進行分析，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。新的標準規(guī)定不同時段的火電機組的粉塵、二氧化硫、氮氧化物的最高排放濃度的標準。 2020 年我國煤電裝機預(yù)計達到 。進入 70年代以后， SO2控制技術(shù)逐漸由實驗室階段轉(zhuǎn)向應(yīng)用性階段。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。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。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，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。 此外，在消化吸收國外的脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)所開發(fā)的脫硫裝置也大多法脫硫設(shè)備，例如浙江大學(xué)研發(fā)的旋流板脫硫裝置、清華大學(xué)研發(fā)的液柱噴射塔以及天津大學(xué)研發(fā)的 WX／ 4U 型脫硫裝置等都采用濕法煙氣脫硫工藝。 盡管濕法脫硫技術(shù)存在著一些不足，但是作為污染控制技術(shù)，保持高的脫硫效率和穩(wěn)定的操作是最重要的，而且隨著濕法脫硫技術(shù)的不斷更新，上述問題正隨著時間的推移而逐步得到解決。 (2)用于制造石膏砌塊。我國模具石膏市場較大，但是目前用脫硫石膏制造模具石膏還存在技術(shù)工藝和脫硫石膏白度的問題，工藝不成熟，有待進一步開發(fā)新技術(shù)。這一方法雖具理論可行性，實踐上還有很多問題有待解決。市場潛力大，生產(chǎn)附加值高，我們可以在這方面進行深入研究和發(fā)展。 (3)分析脫硫石膏的性能特點以及與天然石膏的性能比較 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 2. 文獻綜述 在對脫硫石膏的綜合利用分析之前，對石膏的性能、用途以及我國天然石膏的分布、脫硫石膏與大然石膏不同特點等作一概述，以利于對脫硫石膏的綜合利用作出科學(xué)的分析。當石膏被加熱時，石膏將失去四分之三的水成為半水石膏 (CaSO4當半水石膏成漿狀，它可在兩層紙之間被灌注而制得石膏板。 日前 ,我國約有 80%左右的石膏用作水泥緩凝劑。石膏在造紙、油漆、橡膠、化工、塑料、紡織工業(yè)中用作填料。 不同用途對石膏 的種類、含量有不同的要求，詳見表 21。 我國有豐富的石膏礦產(chǎn)資源，己探明的各類石膏儲量約為 570 億噸，居世界首位。由表 22 分析可知 : (1)我國己經(jīng)探明的石膏和硬石膏儲量中，品位在“ 65%~75%”的最多，儲量分別為 129 億噸和 309 億噸，分別占己探明儲量的 65%和 84%；高 品位 (95%)的石膏和硬石膏的儲量最少，儲量分別為 3 億噸和 4 億噸，分別占已探明儲量的 2%和 1%。2H2O CaSO42H2O 含量較高的石膏板以及石膏模具的生產(chǎn)中，脫硫石膏具有較強的市場競爭力；而對于用于品位要求較低的水泥緩凝劑而言，使用脫硫石膏可以節(jié)省水泥生產(chǎn)成本。 (2)石膏砌塊。 (5)石膏線角。 (9)加氣混凝土外加劑。通過控制窯的溫度，可分別生產(chǎn)β 型半水石膏、無水石膏及過燒石膏。 石膏破碎常用的設(shè)備有顎式破碎機、圓錐破碎機、反擊式破碎機、輥式破碎機、錘式破碎機等。 濕法鍛燒設(shè)備有臥式、立式蒸壓釜，硫化罐等。石膏的生產(chǎn)能耗僅為水泥的 l/4，石灰的 l/3。在石膏中結(jié)晶水分解完后，受體的溫度才從 140℃開始繼續(xù)上升，二水硫酸鈣中結(jié)晶水分解速度每 15min 為 6min，對 8cm 厚的制品其耐火等級在 4h蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 以上。 (6)石膏建材制品生產(chǎn)速度快，施工效率高，基本上屬干作業(yè)。 在美國，大部分石膏被用作制造住宅、辦公樓以及商用建筑用的石膏墻板和石膏灰泥。 世界主要石膏生產(chǎn)國石膏產(chǎn)量 根據(jù) USGS“礦物年鑒”的數(shù)據(jù)稱 2020 年全球開采且消費的天然石膏達到 10600萬噸。 中國 50%以上 用于水泥、石膏板、陶瓷行業(yè) （約 3230 萬 t）； 其余 用于農(nóng)業(yè) 等（約 3000 萬 t）。 上述 7 家公司主導(dǎo)世界的石膏板產(chǎn)業(yè)。 全球石膏板生產(chǎn)分布 世界石膏板的生產(chǎn)裝置主要集中在北美、西歐和日本。 2020 年世界主要石膏板生產(chǎn)國家及其所占比例見圖 23。據(jù)報道，歐洲三大石膏公司英國的 BPB 公司、法國的 Lafarge 公司和德國的 Knauf 公司均在中國有較人的投資。/ 年 1 北新建材 (集團 )有限公司 5000 萬 2 上海拉法基小野田石膏建材有限公司 2500 萬 3 可耐福石膏板 (蕪湖 )有限公司 2020 萬 4 可耐福石膏板 (大津 )有限公司 6000 萬 5 山東泰和集團 25000 萬 國內(nèi)外合成石膏應(yīng)用現(xiàn)狀 國外應(yīng)用概況 合成石膏是作為減少燃煤電廠煙氣二氧化硫排放的煙氣脫硫 (FGD)系統(tǒng)的副產(chǎn)品。合成石膏的主要品種及產(chǎn)量分別為：磷石膏，年產(chǎn)量可能己超 1 億噸 。商業(yè)應(yīng)用的合成石膏，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，估計為 2020 萬噸，大部分為煙氣脫硫石膏。 雜質(zhì)含量偏高對脫硫石膏的應(yīng)用的危害：水分含量大于 14%的脫硫石膏基本無法再蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 加工；氯化物含量偏高，在建筑制品中容易使鐵釘產(chǎn)生銹蝕；鉀、鈉、鎂含量偏高，容易使石膏產(chǎn)品表面結(jié)鹽霜，產(chǎn)生粉化效應(yīng)，以致使紙面石膏板面紙脫落；亞硫酸鹽含量偏高，也無法利用。石膏板項目。該地區(qū)有大小水泥廠十多家，每年用作水泥緩凝劑的石膏就需 50 萬噸。 拉法基博羅亞洲公司再次投資約 3000 萬美元，從而使其在中國的石膏板年產(chǎn)能從原有的 3500 萬平方米提高到超過 7000 萬平方米，以適合中國市場近 5 年來每年 15%的持續(xù)增長。計算，每年可有效利用脫硫石膏 60 萬噸左右。石膏產(chǎn)量為 6080 萬此。 產(chǎn) 210t/a 萬血脫硫石膏。/h 煙氣，簡易石灰石 /石膏法脫硫工藝，日本電源開發(fā)和日立公司技術(shù)負責(zé)。m179。 脫硫石膏產(chǎn)量為 4 萬噸 我國脫硫石膏的科研現(xiàn)狀 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 隨著我國脫硫市場的發(fā)展，近年來我國的許多高校和研究單位，例如重慶大學(xué)、浙江大學(xué)、華中理工大學(xué)等 對煙氣脫硫石膏的性能及其在水泥緩凝劑、括墻膩子、石膏砌塊、脫硫石膏刨花板、改良強度蘇打鹽漬王、固結(jié)全尾砂和制備 α 石膏粉等應(yīng)用方面進行了研究。在國外特別是歐洲，絕大部分的脫硫石膏被廣泛應(yīng)用于建材行業(yè)生產(chǎn)建筑石膏粉、 α 一半水石膏粉、水泥緩凝劑、石膏制品、石膏砂漿等石膏建材產(chǎn)品。這些中國專利涉及的研究方向為：利用脫硫石膏開發(fā)混凝土膠凝材料、 β 型半水石膏、 α 一半水石膏、石膏陶瓷、石膏空心條板，硫酸鉀、沙漠保水劑以及土壤固化 劑等。當使用石灰石或者石灰做吸收劑時，在一定上藝下可得到滿足建材行業(yè)使用的脫硫石膏。 化學(xué)組成及細度 在煙氣脫硫過程中，為了提高煙氣脫硫效率，技術(shù)上對用于煙氣脫硫的石灰石 (或石灰粉 )中的氧化鈣含量有較高的要求，這在客觀上保證了脫硫石膏化學(xué)成分的穩(wěn)定。 在雜質(zhì)含星相同情況下，就脫硫石膏而言沒有參加反應(yīng)的碳酸鈣顆粒一部分以石灰石顆粒形態(tài)單獨存在，另一部分以核形式存在于二水硫酸鈣中心，這就增加了有效參與水化反應(yīng)的硫酸鈣顆粒數(shù)量，使其有效組分高于天然石膏，而天然石膏雜質(zhì)在水化時一般不能參加反應(yīng)，在一定程度上使天然石膏性能不及脫硫石膏。在標準稠度需水量時，脫硫石膏的抗壓、抗折強度分別比天然石膏高出 100%和80%，比國家標準優(yōu)等品指標高 78%和 72%。 特征 同大然石膏相比，脫硫石膏具有如下特點。 脫硫石膏體積密度大 例如太原第一熱電廠脫硫石膏的體積密度達 1000 克 /升，體積密度對儲存、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品性能也有很重要的影響。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 （ 1） 脫硫 在吸收塔中，石灰石懸浮液以逆流方向噴向除去了灰塵的煙氣。 l/2H2O+CO2 最初得到的 CaCO3其化學(xué)反應(yīng)如下； 2CaSO3 （ 3） 石膏分離 產(chǎn)生于吸收塔漿體中的二水石膏晶體必須分離出來并且除去雜質(zhì)，這個過程是在水力旋流器中進行的。 （ 4）石膏沖洗和脫水 在這個回收工序的最后階段，硫酸鈣晶體通過使用過濾器和離心機，從產(chǎn)生于 水力旋流器底流中的懸浮液中分離出來。 由于煙氣脫硫石膏 (FGD 石膏 )的形成過程與天然石膏不同，因此 FGD 石膏與天然石膏相比，也存在特殊性。一部分碳酸鈣單獨存在，這是由于在蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 反應(yīng)過程中部分顆粒沒有參加反應(yīng) 。 l/2H2O+SO2+l/2H2O→ Ca（ HSO） 2 【 2】 Ca（ HSO） 2+l/2O2+2H2O→ CaSO4 1高深煙氣； 3氣體換熱 器； 5冷卻塔； 7吸收塔； 9吸收漿槽； 11清潔煙氣； 11 2 3 4 50閥門； 15循環(huán)吸收漿液管線； 17進料管； 2 28支線； 22壓縮機； 24循環(huán)漿儲槽； 25pH 調(diào)節(jié)罐； 29氧化塔； 3 3 3 4 5 5 561管線； 37緊急泄料槽； 4 59泵； 45石膏濃縮罐； 49廢水處置設(shè)備； 53離心機；5 91儲罐 圖 26 石灰石一石膏煙氣脫硫工藝流程示意圖 相關(guān)處置工藝 脫硫石膏經(jīng)過廠業(yè)處理之后，與天然石膏性能類似，可以應(yīng)用于下列領(lǐng)域。石灰石 /石膏法脫硫設(shè)備每處理一噸二氧化硫就產(chǎn)生脫硫石膏 ，隨著我國的火電廠裝機容量的逐年遞增，到 2020年，每年的脫硫石膏達數(shù)千萬噸，數(shù)量相當驚人。脫硫石膏如果得不到充分合理的利用，不僅要占用大量的土地堆放，對地下水資源造成污染，成為轉(zhuǎn)換了形態(tài)的污染源一固體廢棄物再次污染環(huán)境，陷入治污又生污 的惡性循環(huán)。合成石膏，特別是煙氣脫硫石膏的產(chǎn)量， 20 世紀90 年代在發(fā)達國家的利用開始上升，預(yù)期將進一步上升。 2020 年，水泥生產(chǎn)所消耗的石膏估計為 7600 萬噸 (占 %)，石膏板和石膏灰泥生產(chǎn)耗用石膏量估計為 5850萬噸 (占 %)；使用石膏的另一個主要領(lǐng)域是農(nóng)業(yè)，估計為 650 萬噸 (占 49%)。 由于大量的人口以及目前人均石膏板的消費很低，東歐和亞洲的石膏板市場看來由于投資建設(shè)新的生產(chǎn)裝置有 潛力成為重要的石膏板市場。脫硫石膏的利用提供了重大的環(huán)境和經(jīng)濟利益。 燃煤電廠的脫硫石膏若能得到充分利用，將其轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源和商品，這既符合國家關(guān)于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和資源節(jié)約等國家產(chǎn)業(yè)政策，也符合國家發(fā)改委關(guān)于在循環(huán)經(jīng)濟中實現(xiàn)“資源化”的精神，具有良好的發(fā)展