脱离石膏论文1.docx

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脱离石膏论文1

脱硫石膏的市场经济效益分析

摘要

我国的经济增长正经历新一轮重化工业阶段，经济发展对能源的依赖程度比发达国家大得多，人均用电水平将会大幅提高。

我国的一次能源结构决定了我国发电必然以煤电为主的基本格局，这一特征长期难以改变。

我国火力发电厂年用煤占全国煤炭产量的50%左右，我国以煤炭为主的能源消费构成，带来的最直接的环境问题之一就是大量灰渣的排放。

燃煤电厂排出的固废（包括脱硫石膏、粉煤灰和炉渣）已经被越来越多的实践证明它们不是废物，而是非常宝贵的资源，具有很高的经济价值，正所谓“用之为宝，弃之为害”。

作为煤燃烧产物，脱硫石膏的综合利用，不仅可以减少燃煤电厂脱硫产物的堆放场地，减少二次污染，而且可以减少天然石膏的开采量，保护天然石膏资源，节省开矿费用，增加脱硫石膏产品的销售额，符合我国可持续发展战略和循环经济理念，具有重要的现实意义。

脱硫石膏是石灰石（石灰）/石膏湿法烟气脱硫的副产物。

在分析了我国脱硫石膏的良好的应用前景与其所带来巨大的经济效益的同时，本文也指出了脱硫石膏推广应用中可能会遇到的问题，提出了一些综合处理措施。

这包括脱硫装置设计和运行烟气脱硫设备过程中稳定脱硫石膏的产量和质量、脱硫石膏用作水泥缓凝剂的问题及处理措施、参考国外脱硫石膏产品质量标准尽快制定适合我国国情的脱硫石膏产品质量标准、推算我国缺少石膏资源的省区石膏的短缺量以及利用脱硫石膏的技术经济可行性，建议国家出台有关鼓励燃煤电厂安装烟气脱硫装置和合理利用脱硫石膏的一些政策，以进一步推进我国脱硫石膏的综合利用，实现变废为宝为社会创造更大的价值。

关键词：

脱硫石膏综合利用循环经济可持续发展可行性经济效益

MarkeEconomicEfficiencyAnalysisofFGDGypsum

Abstract

Chineseeconomicgrowthisgoingthroughthestageofanewroundofheavychemicalindustries,theeconomicdevelopmentoftheenergydependenceismuchgreaterthanindevelopedcountries,percapitaconsumptionlevelwilldramaticallyincrease.ChineseOne-offenergystructuredecidedChinesepowergenerationisboundcoal-basedpattern,thecharacteristicsisdifficulttochangeinalongtime.Chinesethermalpowerplantusedcoalaccountedforabout50%ofnationalcoalproduction,chineseenergyconsumptioniscoal-based,hasbroughtthemostimmediateenvironmentalproblemsisthelargenumberofashemissions.Thesolidwasteofcoal-firedpowerplantshavedischarged（includingFGDgypsum,flyashandslag）hasbeenmoreandmorepracticetoprovetheyarenotwaste,butaveryvaluableresource,withhigheconomicvalue,theso-calledis"asatreasure,abandonedharm".

Ascoalcombustionproducts,ComprehensiveutilizationofFGDgypsumnotonlycanreducethestackingspaceofcoal-firedpowerplantdesulfurizationproducts,reducesecondarypollution,butcanreducetheamountofnaturalgypsummining,protectionofnaturalgypsumresources,miningcostssavings,increaseinFGDgypsumproductsales,linewithoursustainabledevelopmentstrategyandtheconceptofcirculareconomy,ithasimportantpracticalsignificance.

FGDgypsumisalimestone（lime）/gypsumwetfluegasdesulfurizationby-products.IntheanalysisofagoodprospectofFGDgypsumandhugeeconomicbenefitsthattheyhasbroughtatthesametime,ThearticlealsopointedoutthattheproblemsyoumightencounterintheapplicationofFGDgypsumtopromote,madeanumberofcomprehensivetreatmentmeasures.ThisincludesthedesulfurizationequipmentdesignandoperationoffluegasdesulfurizationprocessinstableyieldandqualityofFGDgypsum,gypsumascementretarderandtreatmentmeasures,toformulatesuitableforChinaFGDgypsumproductqualitystandardsrefertoforeignFGDgypsumproductqualitystandardassoonaspossible,toprojecttheshortageoflackofgypsumresourcesinChina'sprovinces,autonomousregions,gypsum,andthetechnicalandeconomicfeasibilityoftheuseofFGDgypsum,itisrecommendedthatthestatehasadoptedtoencouragethecoal-firedpowerplantstoinstallFGDandtherationaluseofFGDgypsumpolicy,tofurtherpromotethecomprehensiveutilizationofFGDgypsuminChina,toachieveturningwasteintowealthforthecommunitytocreategreatervalueturningwasteintowealthforthecommunitytocreategreatervalue.

Keywords:

FGDgypsum;multipurposeuse;thecirculareconomy;Sustainabledevelopment;Feasibility;thecomprehensiveutilizationtheeconomicefficiency

目录

1.绪论1

1.1立题依据1

1.2综合利用的重要性2

1.3综合利用的发展前景4

1.4综合利用的发展前景7

2.文献综述8

2.1石膏的性能、应用及分布8

2.2脱硫石膏的特征、来源及危害19

2.3脱硫石膏的资源化利用趋势25

3.脱硫石膏生成、质量标准和利用趋势30

3.1脱硫石膏生成过程工艺条件控制31

3.2脱硫石膏的提纯工艺35

3.3脱硫石膏质量标准和利用趋势37

4.脱硫石膏的综合利用项目技术、市场及经济分析42

4.1水泥缓凝剂42

4.2石膏板49

4.3α型半水石膏56

4.4石膏砌块58

4.5建筑腻子粉59

4.6石膏用量估算60

4.7各种脱硫石膏生产工艺的技术经济比较评述60

5.结论62

致谢63

参考文献64

1.绪论

1.1立题依据

我国是世界最大煤炭消费国，在我国电源结构中，火电设备容量占总装机75%以上，2011年全国发电装机容量105576亿千瓦时，火电装机容量约为76546亿千瓦时以上，需要发电用煤约10亿吨。

到2020年预计火电装机在115000亿千瓦时左右，约需煤炭14亿吨，煤炭占一次能源消费总量的70%左右。

随着经济的迅猛发展，电力需求日益增加，煤炭消耗量亦迅速攀升，连续多年二氧化硫年排放量居世界首位。

在今后较长时期内，电力工业中以煤炭为主的能源结构不会改变，更不可能减少煤炭的消耗量，因此燃煤电厂烟气脱硫的副产品——脱硫石膏的排放在短期内不会消除。

“在实施国家“十一五”规划提出的节能减排举措的过程中，党的十七大又提出了建设生态文明的战略目标，这对于电力工业特别是火电企业的发展提出了新要求，火电企业要清晰地认识到自己的生产所导致污染环境排放的种类、成因、危害和治理的重点，在科学发展观的指导下，采取切实可行的技术方法或手段进行有效治理，承担解决温室气体效应问题的国际义务，确实履行好降低污染排放，减少环境污染的企业社会责任，通过技术进步和技术创新，实现又好又快的跨越式发展，为国民经济增长和社会进步提供坚实的保障[]（华北电力大学1）。

据相关研究报告的预测，“十一五”期间电力需求的平均增长率为5.6%左右，在2005年用电量为24747亿千瓦时的基础上，2010年全社会用电量达到29536亿千瓦时，用电需求的持续增长必然要求电力供给的持续增长。

截至2011年底，全国发电装机容量达到105576亿千瓦时，其中，水电达到23051亿千瓦时，约占总容量21.83%；火电达到76546亿千瓦时，约占总容量72.50%。

我国的几次能源发展战略研究都认为，我国电力工业的结构应当多元化，利用多种能源资源，但是由于条件的限制，中国即使积极发展水电，适度发展核电，积极发展新能源和可再生能源用于发电，目前燃煤发电的发电量保持在总发电量的75%左右，预计到2050年其比重仍然在50%左右，燃煤发电在我国电力行业中占有重要的地位。

鉴于我国燃煤发电厂大多采用石灰石（石灰）/石膏湿法烟气脱硫工艺，脱硫石膏的产量将随着石灰石（石灰）/石膏湿法烟气脱硫装置的不断建设而快速增加，以及我国脱硫石膏的开发利用虽然已经从起步阶段进入了实质性的控制阶段，但是脱硫石膏的利用成为烟气脱硫企业的难题之一。

因此，我们应该对脱硫石膏的处理技术加以创新、开拓新的用途，进行全面的综合利用，这样不仅可以减少燃煤电厂脱硫产物的堆放场地，减少二次污染，而且可以减少天然石膏的开采量，保护天然石膏资源，符合我国可持续发展战略和循环经济理念，减少原料成本，为企业创造更大的经济效益，因此，选择“脱硫石膏的市场经济效益分析”作为研究课题，试图为脱硫石膏打开更广阔的市场去实现其更大的价值。

1.2综合利用的重要性

我国燃煤发电厂大多采用石灰石（石灰）/石膏湿法烟气脱硫工艺，脱硫石膏的产量将随着石灰石（石灰）/石膏湿法烟气脱硫装置的不断建设而快速增加，以及我国脱硫石膏的开发利用尚处于起步阶段，脱硫石膏的利用成为烟气脱硫企业的难题之一。

1.2.1目前脱硫石膏利用所存在的问题

石灰石（石灰）一石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液。

当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收浆。

在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。

脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经换热器加热升温后排入烟囱。

脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。

由于吸收浆液循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。

由于脱硫石膏含水量较高，所含杂质量与天然石膏也存在差别，因此脱硫石膏能否得到综合利用，己成为客户选择烟气脱硫（fluegasdesulufriaztino，FGD）一上艺的重要考虑内容。

烟气脱硫技术开发以及脱硫石膏应用开发企业只有选择合适的FGD工艺制备质量指标能满足使用要求的脱硫石膏，积极开发脱硫石膏制品的生产技术，选择适当的工艺和设备使之产业化，并与FGD技术配套，才能在竞争剧烈的FGD市场中赢得主动，得到用户的信赖。

可以预计，我国未来脱硫石膏的产量将随着副产物脱硫石膏可得到利用的石灰石（石灰）一石膏湿法脱硫装置的建设而快速增加。

脱硫石膏能否得到合理的利用，也关系到能否避免脱硫石膏的二次污染和占用堆放场地等问题。

石灰石（石灰）一石膏湿法脱硫的副产物是石膏。

采用成熟的烟气脱硫工艺得到的脱硫石膏，其品质较为稳定，CaSO4·2H2O含量较高，可以代替天然石膏用作水泥缓凝剂和石膏板等建筑石膏制品。

但由于我国天然石膏分布较广，石膏市场供应比较充足，加上电厂建设综合利用脱硫石膏装置仍然需要一笔不小的投资，因此仍然有不少电厂的脱硫石膏未能得到有效的处置和利用，而是作为废物堆放着，这既占用了大量宝贵土地，又有可能造成二次污染。

脱硫副产物、脱硫废水均能得到合理地利用或处置成为选择烟气脱硫工艺的主要技术原则之一。

由于我国引进烟气脱硫技术的时间不长，对脱硫石膏的应用开发起步较晚，同国外发达国家相比，无论是脱硫石膏的应用领域还是大型生产装置设计和制造方面都存在不少差距。

因此，了解目前国外脱硫石膏的应用概况，结合我国石膏工业的实际情况进行分析，提出我国脱硫石膏的开发方向，具有重要的现实意义。

针对我国脱硫石膏的应用现状以及各地的石膏资源分布，分析综合利用脱硫石膏的技术、经济以及市场的可行性，显得必要和迫切。

在对我国脱硫石膏的综合利用进行分析之前，本文作者对国外有关石膏特别是脱硫石膏的生产和应用情况进行了较为全面检索和跟踪，力求将国外脱硫石膏的最新利用情况作一概述分析，以达到“他山之石，可以攻玉”的效果。

国外的统计数据可作为重要的参考。

只有综合考虑我国的天然石膏的分布、各地区的石膏制品的开发应用情况、政策因素、运输费用以及脱硫石膏与天然石膏的性能比较等多方面因素进行分析，才能得到有关脱硫石膏近期以及未来的主要应用领域的较为科学的结论，为我国脱硫石膏的综合利用指明方向。

（浙江大学）

1.2.2国家的相关政策及措施

（1）1990年12月，国务院环境保护委员会第19次会议通过了《关于控制酸雨发展的意见》提出包括征收工业燃煤二氧化硫排污费在内的4项决定，标志着酸雨控制提上了国家的实施日程；

（2）1995年8月，全国人大常委会通过了新修订的《中华人民共和国大气污染防治法》，规定在全国划定酸雨控制区和二氧化硫污染控制区，在“两控区”内强化对酸雨和二氧化硫污染的控制。

国家环境保护局于1995年底组织开展了“两控区”划分工作，其规划如图1-1；

（3）1999年，国家环保总局印发了《关于1999年酸雨控制区和二氧化硫污染控制区工业目标》，要求各地市完成本地区的二氧化硫污染综合防治规划；

（4）2001年4月，国家环境保护总局制定了国家环境科技发展“十五”计要，重点之一是“在‘九五’的基础上，继续开展火电厂烟气脱硫工艺与装备的研究开发，大力发展应用高新技术脱硫、除尘新工艺，并开展产业化示范；

（5）2002年1月30日，国家环保总局、国家经贸委、科技部联合发布了《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》；

（6）2003年1月1日，我国的《洁净生产促进法》开始实施。

消减SO2排放是电力行业推行洁净生产的重点，也是社会关注的焦点，许多地区已开始或即将实施脱硫计划；

（7）2004年1月1日，《火电厂大气污染物排放标准》正式实施。

新的标准规定不同时段的火电机组的粉尘、二氧化硫、氮氧化物的最高排放浓度的标准。

其他时段也明确了现在和未来的浓度限额。

标准的修改和时段的规定，使电厂看到了环保日趋严格的发展趋势，脱硫脱硝治理由观望变成行动；

（8）《中国21世纪人口资源环境与发展白皮书》；1997年中共十五大把可持续发展战略确定为“我国现代化建设中的必须措施”；2002年中共十六大把“可持续发展能力不断增强”作为全面建设小康社会的目标之一；

（9）国务院《关于加快发展循环经济的指导意见》将电力行业列为我国当前开展循环经济的重点领域之一；《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》则明确要求电力企业组织编制行业循环经济推进计划；

图1-1酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案示意图

1.3综合利用的发展前景

1.3.1燃煤发电在电力工业中的前景

“十二五”期间，全国规划煤电开工规模3亿千瓦，其中煤电基地开工1.97亿千瓦，占66%；投资规模2.9亿千瓦，其中煤电基地投产1.5亿千瓦，占52%，2015年我国煤电装机预计达到9.33亿千瓦。

“十三五”期间，全国煤电规划开工规模2.6亿千瓦，其中煤电基地开工1.63亿千瓦，占62.7%；投产规模2.5亿千瓦，其中煤电基地投产1.36亿千瓦，占54.6%，东中部受端地区投产6200万千瓦，占24.6%。

2020年我国煤电装机预计达到11.6亿千瓦。

根据以上“十二五”、“十三五”期间电力工业的规划，我们可以判断出燃煤发电在我国电力行业中所占有重要的地位在未来几十年不会有所改变。

1.3.2烟气脱硫技术的发展

SO2控制技术的研究从20世纪初至今已有近100年的历史。

自20世纪60年代起，一些工业化国家相继制定了严格的法规和标准，限制煤炭燃烧过程中SO2等污染物的排放，这一措施极大地推动了SO2控制技术的发展。

进入70年代以后，SO2控制技术逐渐由实验室阶段转向应用性阶段。

据美国环保署1984年统计，世界各国开发、研制、使用的SO2控制技术达184种，而目前的数量已超过200种。

这些技术概括起来可分为三大类：

燃烧前脱硫、燃烧中脱硫及燃烧后脱硫。

燃烧

前脱硫主要指选煤、煤气化、液化和水煤浆技术；燃烧中脱硫指低污染燃烧、型煤和硫化床燃烧技术；燃烧后脱硫也即所谓的烟气脱硫技术。

烟气脱硫技术（FlueGasDesulfurization）是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，也是控制SO2污染的效率最高和最主要的技术手段。

根据脱硫剂及脱硫产物形态的不同，烟气脱硫技术可分为干法烟气脱硫、湿法烟气脱硫以及半干法烟气脱硫。

（1）干法烟气脱硫技术（DFGD）

脱硫反应和产物处理均在干状态下进行。

该法具有无污水及废酸排出、设备腐蚀小，烟气在净化过程中无明显温降、净化后烟气温度高、利于烟囱排气扩散等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。

干法烟气脱硫技术由于能较好地回避湿法烟气脱硫技术存在的腐蚀和二次污染等问题，近年来得到了迅速的发展和应用。

（2）湿法烟气脱硫技术（WFGD）

该法是以水溶液或碱性浆液作脱硫剂对烟气中的SO2进行反应吸收，生成的脱硫产物存在于水溶液或浆液中。

湿法烟气脱硫工艺是目前世界上应用最广的FGD工艺，该工艺主要使用石灰石（CaCO3）、石灰（CaO）或碳酸钠（Na2CO3）等作为脱硫剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的二氧化硫。

（3）半干法烟气脱硫技术（SDFGD）

半干法兼有干法和湿法的一些特点，是脱硫剂在干燥状态下脱硫在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程）或者在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。

在湿状态下脱硫在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫产物易于处理的好处而受到人们的关注。

在以上介绍的三种烟气脱硫技术中，湿法烟气脱硫技术作为一种相对比较成熟、脱硫效率较高的脱硫技术，在国内外得到了最广泛的应用，并一直在脱硫市场中占据着主导地位。

目前在世界上已经建成的脱硫装置中，湿法脱硫装置的数量占85％左右。

我国自90年代开始从国外引进的烟气脱硫技术大多为湿法脱硫技术，例如重庆珞璜电厂的一期（2×360MW机组）与二期（2×360MW机组）脱硫工程

引进的日本三菱重工湿式石灰石－石膏法烟气脱硫技术；重庆电厂（2×200MW机组）、杭州半山电厂（2×125MW机组）和北京热电厂（2×165MW机组）引进的德国斯坦米勒公司的石灰石-石膏法脱硫技术；沙角A电厂（5号机）300MW机组烟气脱硫工程采用美国MET石灰石一石膏湿法脱硫工艺以及广东国华粤电台山发电公司1号机组脱硫工程（600MW机组）从日本引进的千代田CT-121鼓泡塔湿式石灰石－石膏法烟气脱硫技术等。

此外，在消化吸收国外的脱硫技术的基础上，国内所开发的脱硫装置也大多法脱硫设备，例如浙江大学研发的旋流板脱硫装置、清华大学研发的液柱喷射塔以及天津大学研发的WX／4U型脱硫装置等都采用湿法烟气脱硫工艺。

但是我国湿法脱硫装置在实际运行中也存在着一些问题：

（1）湿法脱硫装置的初投资比较大，这主要是针对引进国外的脱硫设备及技术而言，但随着脱硫装置国产化的进一步发展，湿法脱硫装置的投资已经下降了不少，已不再是非常突出的矛盾。

（2）湿法脱硫装置在运行中存在着结垢、堵塞、腐蚀和磨损。

（3）湿法脱硫装置的操作费用比较高。

尽管湿法脱硫技术存在着一些不足，但是作为污染控制技术，保持高的脱硫效率和稳定的操作是最重要的，而且随着湿法脱硫技术的不断更新，上述问题正随着时间的推移而逐步得到解决。

因此，湿法脱硫技术作为锅炉烟气脱硫技术的主要手段在近期不会有太大的改变。

目前我国脱硫市场所存在的问题不是采取什么样的脱硫技术，而是如何在现有的引进的脱硫技术及装置以及我国自行研发的脱硫装置的基础上进行工艺及工程优化是目前最紧迫的。

（天津大学）

1.3.3脱硫石膏综合利用的途径及意义

根据我们所调研的情况，目前火电厂脱硫石膏的综合利用的方式如下:

（1）未经任何加工，出售给大型石膏板厂。

（2）用于制造石膏砌块。

我国虽在外墙建设中大力推荐以石膏砌块代替实心粘土砖，但目前最大的石膏砌块生产线仅30万平方米，每年约可利用脱硫石膏2万吨（湿基），大部分生产线都是10万平方米以下的小生产线，用量不大，市场未推开。

石膏砌块的生产要求大量的晾晒场地，占地面积过大，不适宜我们集团。

（3）用于制造模具石膏。

我国模具石膏市场较大，但是目前用脱硫石膏制造模具石膏还存在技术工艺和脱硫石膏白度的问题，工艺不成熟，有待进一步开发新技术。

（4）目前，纸面石膏板的市场容量几乎饱和，被几大公司垄断，留给我们的市场空间极小，而且我们的石膏杂质成分中镁和氯的含量过大，不适宜纸面石膏的生产。

（5）用作土壤改良剂。

上海等地有用做海滩盐碱地改良的报道，但未见