1、利用螺旋干燥机处理脱硫石膏的可行性分析报告摘要螺旋式干燥机是根据我国脱硫石膏处理的目的和目标，结合目前电厂脱硫处理所排出的脱硫石膏，在原干燥机的基础上，开发出的一种新型干燥装置，配套热能回收技术，多效蒸发节能技术，通过多层结构将多种技术结合在一起，同时实现了螺旋式干燥机的大型化制造，是一种可以大量处理物料的干燥装置。螺旋式干燥机广泛应用，在产业政策角度，使电厂脱硫石膏得到妥善的处理和有效的综合利用，能促进脱硫环保工业及其相关产业健康、快速发展，并能节约天然石膏资源，脱硫石膏还可以循环重复使用，综合利用率达到100%，加快了电厂环保实施进度，解除了电厂脱硫的后顾之忧。关键词： 脱硫石膏 综合利用
2、 干燥 螺旋干燥机 可行性分析引 言随着我国经济建设的快速发展，大气污染防治成为一个突出问题。我国二氧化硫的排放中，火电厂烟气排放约占一半。自2000年始，国家制订了两控区酸雨和二氧化硫污染防治“十五”计划，在酸雨控制区和二氧化硫控制区（两控区）内，将削减二氧化硫排放总量控制的重点放在火电厂污染上，采取了一系列措施。“两控区”包括4个直辖市、4个经济特区和21个省会城市，其生产总值占国内生产总值的67%。计划明确提出，2005年“两控区”二氧化硫排放量要比2000年减少20%；80%城市空气二氧化硫浓度年均值达到国家环境空气质量二级标准。国家在高硫煤地区、超标排放地区和城市附近的大电厂重点建设
3、一批脱硫项目。截至2005年底，建成投产的烟气脱硫机组容量达到5300万千瓦。在这些电厂中，采用湿法脱硫工艺脱硫的占90以上，10万千瓦及以上脱硫机组达到4400万千瓦，机组用煤平均含硫量为1.23，平均脱硫效率达到92.5，年可削减二氧化硫230万吨，亟待处理的脱硫石膏达1000万吨以上，如不予处理，则排放堆积、污染环境；如能综合利用，可变废为宝。只需在传统的石膏板制造工艺中加一套烘干、煅烧系统，其他的技术和设备工艺无需更改，即可采用脱硫石膏作为生产原料生产制造纸面石膏板，将脱硫石膏烘干造粒后，也可用于水泥行业做为缓凝剂。与使用天然石膏相比，使用脱硫石膏省去了破碎工艺。脱硫石膏出厂价一般低于
4、天然石膏，对于缺乏天然石膏的地区，购置天然石膏的费用中，运费是无法削减的成本，如果企业采用本地电厂的脱硫石膏，将使生产的原料成本大大降低。鉴于脱硫石膏良好的品质和经济效益以及利用的可行性，可以预见，脱硫石膏的应用蕴藏着巨大的市场机遇，在不久的将来生产建材制品时，会有大量的脱硫石膏替代天然石膏，那些天然石膏匮乏而脱硫石膏资源丰富的经济发达地区更会如此。 因此，把脱硫石膏烘干后，将会有很大的价值提升，而烘干脱硫石膏现在国内比较成熟的办法就是，利用螺旋干燥机烘干煅烧二步法制备建筑石膏，该工艺具有能耗低、工艺简单、产品质量稳定、易控制等显著优点。一、 脱硫石膏资源丰富1.1 脱硫石膏基本性质脱硫石膏又
5、称排烟脱硫石膏、硫石膏或FGD石膏，主要成分和天然石膏一样，为二水硫酸钙。烟气脱硫石膏呈较细颗粒状，平均粒径约4060m，颗粒呈短柱状，径长比在1.52.5之间，颜色呈灰、黄，二水硫酸钙含量较高一般都在90%以上，含游离水一般在1015%，其中还含飞灰、有机碳、碳酸钙、亚硫酸钙及由钠、钾、镁的硫酸盐或氯化物组成的可溶性盐等杂质。1.2 烟气脱硫石膏与天然石膏比较天然石膏与烟气脱硫石膏的化学成分及细度见表1、表2。表1天然、脱硫石膏化学成分及细度项目CaOSiO2Al2O3SO3Fe2O3MgOLoss筛余(45 m)/%天然石膏31.54.31.7341.11.151.3017.28.8脱硫石
6、膏31.62.70.742.40.51.019.21.0表2颗粒粒径分布粒度/m806050403020105天然石膏筛余/%10.94.79.54.914.415.520.012.7脱筛石膏筛余/%5.015.58.321.931.015.71.70.4注： 天然石膏中未计入8.8%大于80m的颗粒。1.2.1天然与脱硫石膏的相同点 1.2.1.1水化动力学、凝结特征、产出过程与天然石膏相同，只是速度快； 1.2.1.2转化后的五种形态、七种变体物化性能一致，可以代替天然石膏作建材； 1.2.1.3无放射性，不污染和危害健康。 1.2.2天然与脱硫石膏的不同点 1.2.2.1原始状态：天然石
7、膏粘合在一起，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，主要杂质为碳酸钙、氧化铝和氧化硅，其他成分有方解石或石英、氧化铝、氧化铁和长石、方美石等。烟气脱硫石膏部分晶体内部有压力存在，而天然石膏主要以韵态存在。脱硫石膏杂质与石膏之间的易磨性相差较大，天然石膏经过粉磨后的粗颗粒多为杂质，而脱硫石膏其颗粒多的却为石膏，细颗粒为杂质，其特征与天然石膏正好相反。颗粒大小与级配：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30-60m之间，级配远远差于天然石膏磨细后的石膏粉。 1.2.2.2煅烧机械性能：烟气脱硫石膏的脱水温度在120-160左右，脱硫石膏脱水时为脱游离水
8、，其物料温升速率较慢，排潮量大；后过程为脱结晶水，其物料温度上升速率较快，排潮量小。我们通过试验所确定的熟石膏炒制最佳温度为160-180，经过陈化后，在此温度内得到的建筑石膏强度最高、性能最优。脱硫熟石膏粉的强度远远超出GB9776-88优等品建筑石膏强度要求，但其加水后的流变性不好，颗粒离析、分层现象严重，制品容重较大。用这种石膏作纸面石膏板，一方面难以控制其干粉的流动、运输、喂料性能，另一方面由于离析分层，会导致板面强度和容重不匀，板芯和护面纸粘接出现问题；用作粉刷石膏时，其施工性能也较差。因此，烟气脱硫石膏应考虑粉磨问题。由于石膏结晶体呈柱状，颗粒结构紧密，使水化硬化体有较高的强度。表
9、面强度比天然石膏高10-20%，也证明了两种石膏结构致密程度的差异。烟气脱硫石膏硬化体表面强度比天然石膏高。 1.2.2.3化学成分:特别是杂质成分上的差异，导致其脱水特性、易磨性及煅烧后的熟石膏粉在力学性能、流变性能等宏观特征上的不同。脱硫石膏与天然石膏化学组成相差不大，品质相当；但天然石膏的杂质以粘土矿物为主，磨细后颗粒较大，在水化时一般不能参加反应，因而性能在一定程度上不及脱硫石膏。1.3 脱硫石膏的资源丰富石灰石/石膏湿法工艺是目前应用最广泛、技术最成熟的烟气脱硫技术，约占已安装FGD机组容量的70%。每吨SO2能副产脱硫石膏2.7吨，一个30万KW的燃煤电厂，如果燃煤含硫1%，每年就
10、要排出脱硫石膏3万吨。 煤炭占我国一次能源消耗量的75%，其中火电燃煤又占了1/3，1997年全国工业SO2排放为1852万吨，国内6MW以上的火电排放的SO2为600多万吨。2000年全国火电厂装机约为22000万KW，同年在建脱硫机组总容量为1000万KW。火电厂大规模脱硫的技术条件已经成熟，今后几年，我国将加快推进这一工程。目前已经建成投产脱硫装机容量530万KW，在建脱硫机组总容量为1800万KW。到2010年末，全国火电厂烟气脱硫机组总容量约为45005000万KW，以80%采用湿法脱硫，含硫量2%的煤，平均应用基Qdw=20.93Mj/kg（5000Kcal/kg），年运行5000
11、h（210天），年平均发电煤耗350g/kwh，平均脱硫率90%，则年产生FGD为760950万吨。因此副产脱硫石膏的量十分巨大。二、脱硫石膏国内外利用现状工业发达国家比较好的解决了脱硫石膏运输、干燥、改性、应用等技术性难题，石膏工业都存在大规模采用脱硫石膏，应用技术也比较成熟。日本是世界上最早大规模应用脱硫装置的国家，每年排放脱硫石膏近200万吨。FGD品质高，利用最好，平均达到97.5%以上，1977年利用量达到214.5万吨，几乎全部用于生产石膏板，近年还采用粉煤灰和FGD并添加少量石灰作成具有火山灰反应强度的“波造特”湿润性粉状材料，作为沙土替代料。德国FGD技术最先进且数量最大，并全
12、部利用，主要在产地建厂生产石膏板，另外用作替代高龄土和方解石生产纸的填料和涂胶料。英国和荷兰应用脱硫石膏，用于自流平地面和砌块。美国70年代后发展迅猛，2000年的产量已经达到900万吨。目前主要和天然石膏一起用于生产石膏板。按照目前的趋势，预计2010年，全世界的脱硫石膏排放将达到5000多万吨。 脱硫石膏是资源，要珍惜利用。我国现在每年排放的脱硫石膏在50万吨以上，大多露天弃置或用来铺路、填沟。堆存等占据大量的土地，对环境造成了二次污染，也浪费了大量优质资源。国内脱硫石膏产生的历史很短，综合利用也是刚刚起步，对其应用价值和市场竞争力普遍认识不够。天然石膏的处理工艺和设备也并不完全适合脱硫石
13、膏，更增加了应用上的难度。导致国内现在还没有很好的展开应用。脱硫石膏品位高、适合作为建材生产的原料。但需要突破大量应用在工业化生产时的若干技术性难题：开发先进适用的技术进行脱硫石膏烘干处理、磨细改性、连续煅烧，有针对性的攻克应用时的过程控制等专有技术。综合利用也要选准方向和产业，附加值高、先进生产方式的产业才能适合。三、脱硫石膏应用前景以上海地区为例来分析脱硫石膏的应用前景。上海地处工业基础雄厚的长江三角洲地区，能源需求量大，环保要求高，天然石膏资源匮乏，是推广脱硫技术和应用脱硫石膏的主要地区。 根据上海新一轮环保三年行动计划，20062008年约6508MW燃煤机组脱硫工程全部上马后，按照1
14、%煤含硫量计算，上海每年将产生约6070万t的脱硫石膏。积极利用好这些脱硫石膏，符合循环经济要求和科学发展观理念。 31 应用于纸面石膏板 目前上海具有年产2000万m2能力的纸面石膏板生产线2条，已经开始使用电厂烟气脱硫石膏进行纸面石膏板的生产，其脱硫石膏主要来自江浙一带的电厂。由于DSG优良的性价比，拥有2条生产线之一的某公司已着手建立第3条生产线，该条新的生产线建成后，未来上海纸面石膏板的生产能力将由目前近5000万m2增加到7000万m2以上。若100%使用脱硫石膏，按8kg（脱硫石膏）/m2（石膏板）经验用量，上海纸面石膏板行业将来能消纳约56万t左右的脱硫石膏。32 应用于粉刷石膏
15、砂浆按上海每年新增2000万m2住宅面积、每10000m2建筑使用1400m3(合2700t)水泥砂浆、内墙墙面和天花板面占整个建筑需粉刷表面及砌筑所用砂浆量的近70%计算，上海每年建筑内墙需要378万t抹面砂浆，按石膏与料1：3比例计算，每年可消耗脱硫石膏94.5万吨。石膏粉刷砂浆的保温性能对我国推广节能住宅，特别是高层节能住宅，意义重大。随着上海建筑砂浆商品化和建筑节能工作的全面推进，粉刷石膏砂浆系列产品作为高品质的新型建材已显示出广阔的应用前景。 例如上海宝钢集团某公司，根据上海市场特点先期建成了年产4万t的粉刷石膏生产线，以天然石膏和脱硫石膏为主原料生产粉刷石膏系列产品，广泛应用于室内粉刷工程。 33 应用于水泥行业 水泥生产是利用脱硫石膏的良好途径，可以成为烟气脱硫石膏的较大用户。上海市现有水泥企业近19家，2005年水泥年产量近1000万t。水泥生产过程中需掺加产品质量3%5%的二水石膏作缓凝剂，按平均4%计算，则上海每年可消耗脱硫二水石膏40万t左右。四、脱硫石膏副产品资源综合利用的方向如何才能使脱硫石膏实现大量处理应用、获得较高的增加值？以利用脱硫石膏制纸面石膏板为例，看脱硫石膏副产品资源综合利用的方向。借鉴国外先进经验
