燃煤电厂脱硫石膏的处理及资源化.doc

国家职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库 燃煤电厂脱硫石膏的处理及资源化 随着我国经济的飞速发展，我国的能源消耗越来越大，其中主要以煤炭资源为主。这就产生了大量的温室气体和酸性气体，对环境卫生产生了很大的危害，已经严重制约经济的发展。目前我过燃煤电厂对烟气的处理最广泛且有效的方法就是用石膏进行脱硫处理，脱硫石膏就是电厂处理SO2后得到的工业副产品。我国对脱硫石膏的综合处理技术已初步成熟，目前国家已经就资源综合利用、发展循环经济、推进新型墙材更新换代、鼓励绿色建材等方面出台了相关的产业政策，为脱硫石膏的综合利用带来了良好的机遇。 脱硫石膏与天然石膏不同，天然石膏是在原始状态下天然石这黏合在一起的；脱硫石膏以单独的结晶颗粒存在。脱硫石膏主要矿物相为二水硫酸钙，主要杂质为石灰石中伴生的相关其他矿物（如碳酸钙、氧化铝和氧化硅、氯化铁、方解石、长石、方美石等），对石膏的建筑性能基本没有影响。烟气脱硫石膏的颗粒大小较为平均，其分布带很窄，颗粒主要集中在3060m之间，级配远远差于天然石膏磨细后的石膏粉。 脱硫石膏的水化动力学、凝结特征及过程与天然石膏相同，只是速度快；脱硫石膏物化性能与天然石膏基本一致。脱硫石膏中二水石膏（CaSO42H2O）的品位可达9093，游离水合量1012，含碱低，无放射性，有害杂质少，可以代替天然石膏用作建材工业原料。脱硫石膏与天然石膏有一定差异，主要表现在原始状态、机械性能和化学成分，特别是杂质成分上的差异，从而导致其脱水特征、力学性能、流变性能等宏观特征上与天然石膏有所不同。在借鉴国外综合利用经验的基础上，国内已经对脱硫石膏的应用作了大量的研究开发工作，脱硫石膏经过干燥、煅烧、冷却、调性后，完全能生产出质量良好的建筑石膏及相关的石膏制品。石膏建材制品的质量取决于建筑石膏粉的质量，而建筑石膏粉的质量是取决于石膏原材料以及煅烧的效率。因此煅烧是脱硫石膏处理工艺技术中最为关键的。 脱硫石膏的处理 1．气流煅烧工艺 气流煅烧是属于直接换热、瞬间煅烧工艺类型的，最典型的设备为锤式烘干煅烧磨，集干燥-煅烧为一体的煅烧系统。它是一种热烟气的锤式磨机，磨机最侧部为主传动装置，带动直径1600mm的转子高速旋转，转子上有多个交叉分布的锤子。石膏和500℃600℃的热气体从上部一侧进入磨机内，在离心力作用下，通过粉碎和研磨从另一侧排出，使石膏与热气流直接接触而迅速脱水而成建筑石膏。这种磨可煅烧天然石膏和工业付产石膏。它的特点是设备体积小，生产效率高，能耗最低，产品质量稳定，适合大型连续生产的石膏制品生产线。 2．回转窑煅烧工艺 回转窑内没有许多内部管束，管内通热烟气、蒸汽或导热油。生石膏均匀地加入回转窑，管束外物料与窑内管束内的热烟气进行间接换热，管束具有非常大的换热面积并随着窑一起转动，对物料能产生强制的搅拌作用。石膏粉在这种机械搅拌力和二水石膏脱水所释放的水蒸气共同的作用下，不断的翻滚并与热烟气充分的进行热交换，使二水石膏脱去结晶水，逐渐变成半水石膏。石膏的煅烧温度约为160℃，石膏的煅烧周期约为几十分钟。较低的热烟气与石膏之间的温差和较长的石膏停留时间能使熟石膏获得非常好的相组份。 3.RFC流化床煅烧工艺RFC流化床式煅烧炉该炉是90年代澳大利亚RBS速成建筑系统有限公司的产品。流化床式煅烧炉外形为立式圆柱体，一侧中部进料另一侧下部进热风，炉体下部称为床，床底部设有气流分配器，使热气流按要求达到不同速度梯度，将石膏粉吹起使之处于悬浮状态，同时进行热交换，该煅烧炉最大进料粒度≤10mm，使二水石膏脱水而成半水石膏。严格控制床层温度和气体压力，料层温度梯度小使床层内二水石膏最大限度地变为半水石膏，保证了产品的质量。据澳方介绍，这种炉可煅烧天然石膏和工业付产石膏，可用任何燃料及热能，加工范围广泛的原料和粒径，并有自洁功能，有严格的煅烧温度控制，产品性能稳定。该炉属低温慢速煅烧，物料温度130℃150℃，在炉内停留4050分钟甚至1小时，煅烧产品的相组成大部分为半水石膏，只有极少量的无水石膏Ⅲ和二水石膏，没有无水石膏Ⅱ。 4．沸腾炉煅烧工艺 沸腾炉是立式直筒状容器，在底部装有一个气体分布板，工作时使气流从底部均匀进入床层，床层内装有大量的加热管，管内介质为饱和蒸汽或导热油，石膏颗粒进入炉膛后，遇热呈流态状，同时热量通过管壁传递给管外处于流态化的石膏粉，使之沸腾脱水分解。这一煅烧工艺是国内20世纪80年代为配合纸面石膏板生产自行研发制造的。该设备采用低温煅烧，石膏不易过烧，只要料流稳定，出料温度控制适宜，成品大部分均为半水石膏。近年来山东地区应用较多，产品多供纸面石膏板生产线和其它制品。沸腾炉设备小巧，结构简单，能耗较低，热耗约为25万千卡/吨成品，本身的热效率在95以上，使用蒸汽时热效率5767，导热油6776，此炉操作方便，基建投资省，运行费用低，目前国内的沸腾炉主要应用于煅烧天然石膏，因炉内设有强制性的搅拌装置，有限的气流无法将成团的湿料吹散，料中游离水不能过高，一般控制在5以内。对于越烧游离水10左右的工业付产石膏，需要加一套气流烘干装置。 5．炒锅煅烧工艺 连续炒锅是带有横穿火管的直圆形锅体，有锅外壁、锅底及火管将热量传递给锅内二水石膏，并靠机械搅拌和石膏脱水所产生的水蒸汽及循环热气体的搅动，而呈现流态化状态，在此状况下二水石膏脱水变成半水石膏，借助滋流原理连续出料。锅内物料温度在150℃左右，物料煅烧时间11.5小时，属于低温慢速煅烧方式。连续炒锅煅烧石膏在国内外，都是成熟技术，生产稳定，易操作，产品质量均衡有保证。若用于工业付产品石膏，需增设一套气流干燥装置，以除去10以上的游离水。 6．其他煅烧工艺 如锥形炒锅；烟气与脱硫石膏直接接触的回转窑；烧外皮式回转窑；间歇式炒锅；直接通蒸汽的湿法煅烧回转窑等。 脱硫石膏的资源化 1．水泥缓凝剂 在水泥生产过程中，需要添加一定量的石膏作为缓凝剂，现在的水泥厂大多使用天然石膏。脱硫石膏与天然石膏成分相近，但纯度比天然石膏更高、成分更加稳定，CaSO42H2O含量≥90。 2．建筑石膏粉 目前，建筑石膏在我国的年用量约600万 t/a，主要以天然石膏为原料，大部分（400多万吨/年）用于生产纸面石膏板，其中的100多万吨/年是模型石膏粉，其余的用于加工其他石膏制品（如石膏砌块、石膏天花板、石膏边角线、罗马柱、石膏腻子、粉刷石膏等）。 3．纸面石膏板 纸面石膏板是以建筑石膏和护面纸板为主要原料，掺加适量纤维、淀粉、促凝剂、发泡剂和水，经混合、成型、凝固、切断、烘干、切边等工序制成的轻质建筑薄板。可广泛用于各种工业建筑和民用建筑，尤其在高层建筑中可作为内墙材料和装饰装修材料。它具有质轻、防火、抗震、保温隔热、加工性能良好，施工方便，可拆装性能好，装饰效果好，增大使用面积等优点。 4．石膏砌块 石膏砌块是使用立模成型、液压顶升原理的自动化成型机组生产，用于非承重内隔墙。石膏砌块具备了石膏制品特有优异性能（防火、质轻、隔声性能好和“呼吸”功能等），而使用高精度镀硬铬的成型腔，可保证石膏砌块表面光洁平整；砌块四边可按需要制成合适的榫、槽。因而，可用粘贴法安装，轻便简单；不需要专业人员，每人每天可以施工40 m2。这种墙面不需要抹面层，可以立即粉刷；石膏砌块本身可锯、可钉、可冲孔、可刨。 5．粉刷石膏 粉刷石膏是一种多相石膏胶结料，具有抹灰材料所需要的各种性能初凝快，终凝慢，适应粉刷工的平均工作速度；具有柔性和塑性，产浆量高；抹灰层干燥快，容重适宜，强度高。粉刷石膏是一种高效节能的建筑内墙及顶板抹灰材料，它主要代替建筑水泥石灰砂浆抹灰。 6．自流平石膏 自流平石膏是一种在混凝土楼板垫层上利用石膏浆体自身的流动性自流动摊平形成平滑表面成为较理想的建筑物地面找平层，从而可以铺设木地板、各种地面装饰材料或直接铺设地毯的基层材料。 7．其他 另外利用脱硫石膏可根据市场的需求生产其他的石膏建材如纤维石膏板、石膏空心条板、石膏装饰天花板、石膏嵌缝腻子和石膏粘贴剂等产品。当然，在白度允许的情况下也可进一步开发用于陶瓷模型石膏、工业模型石膏和铸造石膏等。 总之，随着脱硫工业的壮大，我国的脱硫石膏产业在今后的发展中将会更加蓬勃，随着技术的进步，脱硫石膏的处理和资源化问题将会进一步解决，这也对我国的环境卫生和能源资源问题的解决起了促进作用。 第 4 页 共 4 页