电厂脱硫石膏在纸面石膏板生产线上的应用
摘  要：脱硫石膏可以用于生产纸面石膏板，本文通过两个工程实践介绍了两种不同的处理工艺技术，为脱硫石膏的有效利用提供了成熟的工艺方案和生产经验。
关键词：脱硫石膏、纸面石膏板、气流烘干、炒锅、蒸汽回转窑、石膏冷却器
0、前言
我国是一个能源消费大国，能源结构以煤为主，从而产生大量的SO2、CO2排入大气，形成酸雨恶化环境。燃煤电厂的SO2排放量约占全国SO2排放总量的50%以上。为了减少电厂SO2排放量， 我国从八十年代后期开始在电厂实施脱硫示范工程，取得了良好的效果。通过对多种脱硫技术及装置的分析、比较，目前国家电力公司已将湿式石灰石/石膏脱硫工艺确定为火电厂烟气脱硫的主导工艺。采用该脱硫工艺后产生的废渣就是脱硫石膏（FGD）。据电力行业统计，到2010年末，全国火电厂每年产生脱硫石膏将超过1000万吨，因此脱硫石膏的数量十分巨大。
脱硫石膏的很多理化性能与天然石膏接近，是一种良好的建材资源。我国对脱硫石膏综合处
理技术的研究工作与脱硫示范工程同时间起步，现在已初步成熟。目前，在利用脱硫石膏生产建筑石膏及石膏建材制品方面，已经有成功经验、比较成熟的相关工艺技术及装备，主要产品有建筑石膏、纸面石膏板、石膏砌块、粉刷石膏、石膏大板等。这些制品完全符合国家就资源综合利用、发展循环经济等方面出台的相关产业政策，属绿色建材范畴。
1. 电厂脱硫石膏在我国纸面石膏板生产中的应用现状
纸面石膏板作为一种新型建筑材料具有质轻、不燃、抗震、保温隔热、美观等优点，已广泛应用于工业建筑和民用建筑（尤其是高层建筑）。中国新型建筑材料工业杭州设计研究院（以下简称杭州院）自上世纪七十年代中期设计、研发成功我国第一条年产400万m2纸面石膏板生产线以来，在实现我国纸面石膏板生产线系列化、大型化、自动化方面做了大量工作，已经能够设计、制造、建设规模为2000万m2、3000万m2 等大型纸面石膏板生产线。我国的纸面石膏板行业完成了从无到有、从小到大的发展历程，尤其是最近几年，发展势头十分强劲，纸面石膏板的年增长率都高于20%， 2006年的年产量为（6.5~7.0）亿m2，估计2007年的产量将超过8.0亿m2。
我国的纸面石膏板行业主要以天然石膏为原料，进入九十年代，随着电厂脱硫石膏的出现，人们开始利用脱硫石膏生产纸面石膏板及其他石膏建材制品。使用脱硫石膏作为原料，一方面可以降低生产成本，增加经济效益；另一方面是符合国家的循环经济政策，可以享受相应的税收优惠政策；所以，各企业对脱硫石膏的兴趣非常高。但是，受原生产工艺对原料适应性所限，脱硫石膏只能与天然石膏掺和使用，而且添加量也不大（一般≤30%）；此外，全国的脱硫石膏供应量较少，难以满足纸面石膏板生产线用100% 脱硫石膏生产的需要。但是，随着我国电厂脱硫技术的成熟，国家也制订了推动电厂脱硫工作的产业政策。2002年以后，脱硫石膏的供应量大增，北新建材、可耐福、拉法基、圣戈班（杰科）、泰和集团等石膏板制造商及时改变生产工艺，大量使用脱硫石膏为原料生产纸面石膏板，新建设的工厂基本上是100%脱硫石膏为原料的生产工艺。而且，对部分原有的生产线进行原料改造，将天然石膏处理工艺改造为脱硫石膏处理工艺，提高企业的经济效益。
杭州院从九十年中期开始对脱硫石膏的资源化利用进行研究，开发出了相应的技术及装备，取得了一些成功经验。杭州院在2005年完成了圣戈班杰科（上海）有限公司原料改造工程的总承包工作，2006年承担了宁波北新建材利用脱硫石膏为原料的年产3000万m2纸
面石膏板生产线的设计工作，这是目前国内100%脱硫石膏为原料的单线规模最大、技术和装备最先进的国产纸面石膏板生产线。
2. 圣戈班杰科（上海）有限公司原料改造工程介绍
圣戈班杰科（上海）有限公司位于上海浦东新区川沙镇王桥路968号，原属英国BPB集团，2005年11月被法国圣戈班公司（SAINT-GOBAIN）全资收购。
该生产线年产2000万m2纸面石膏板，九十年代中期由美国ABB公司设计，全线设备都是从美国引进的，其自动化程度和能耗指标在国内同行业中居于领先地位。
原生产线以天然石膏为原料，破碎设备为一次反击型锤式破碎机；粉磨是一台带空气加热炉烘干的雷蒙磨；煅烧采用连续炒锅。根据公司技术改造计划，工厂在2005年实施原料改造工程——用脱硫石膏代替天然石膏来生产纸面石膏板，另外，为了确保生产线的稳定，原料系统中增加一套建筑石膏冷却系统。业主通过多方比选，最终确定由杭州院来承担此项改造的总承包工作。
在方案设计阶段，杭州院技术人员通过详尽的调研及反复认证，最终确定了原料车间改造
工程技术方案。采用气流干燥工艺烘干脱硫石膏，烘干后的脱硫石膏代替天然石膏，用一套独立的喂料系统将脱硫石膏喂入炒锅，煅烧后的脱硫石膏经过回转窑冷却器冷却后再送入建筑石膏料仓。因为本方案保留了原来天然石膏系统，故保证现有生产线既可以用100%的天然石膏，也可以用100%的脱硫石膏，而且能实现天然石膏和脱硫石膏按0~100%之间任何比例的混合使用，确保制板线的正常生产。工艺流程详见图1。
2005年4月开始设计工作（包括工艺、热工、电气、非标设备和土建工程设计），2005年8月开始土建施工（包括设备基础和钢结构两部分），从2005年10月开始设备安装工作， 2005年12月开始设备调试， 2006年1月下旬开始试生产，2006年4月完成整个工程的考核验收工作。
该项目顺利完成，使杭州院在脱硫石膏的处理及应用方面取得了许多宝贵经验，而且开发出了湿脱硫石膏受料斗、储料仓及刮臂式卸料器、不粘料的锁风阀、适合提升湿脱硫石膏的斗式提升机、热容量很小的燃气热风炉等技术装备，下表是相关的技术参数。
序号
项    目
合同约定值
实际考核值
备  注
A
脱硫石膏干燥系统
1
适应水分
≤12%
8%~18%
水分高时产量降低
2
干石膏产量
22t/h
≥22t/h
Max. 30t/h
3
干石膏自由水含量
<1.0%
0.3%~0.5%
4
能耗(kCal/kg FGD干料)
140 kCal/kg
110 kCal/kg
5
产品合格率
≥95%
100%
6
运行可靠率
≥95%
95%
B
建筑石膏粉冷却系统
1
建筑石膏产量
≥20t/h
≥20t/h
2
建筑石膏出冷却器温度
≤85℃
(70～85)℃
3
运行可靠率
≥95%
98%
图1：杰科厂原料改造工程工艺流程示意图
3. 宁波北新建材有限公司利用脱硫石膏生产纸面石膏板项目介绍
北新建材(BNBM)是我国最大的纸面石膏板生产商，“龙牌”石膏板是业内公认的国产第一品牌。目前，北新建材石膏板业务规模已达3.6亿平方米、排名中国第一，并计划将业务规模进一步发展到石膏板10亿平方米。北新建材根据 “善用资源、服务建设”的产业理念，大力
发展以资源综合利用为特征的循环经济产业，2006年决定在浙江省宁波市宁海县新建设一条3000万m2/a纸面石膏板生产线，利用国华电厂和象山大唐电厂的脱硫石膏为原料。2006年11月开始由杭州院负责该项目的工程设计工作，到2007年5月完成所有施工图设计，目前该工程正在建设中。
生产工艺：脱硫石膏用汽车运输到原料储库中，用铲车将脱硫石膏装入秤量箱内，秤量箱下部的卸料皮带将脱硫石膏送到倾斜皮带上， 通过倾斜皮带将脱硫石膏送到回转窑喂料机内，喂料机是双桨叶螺旋输送机，该设备可以均匀地将湿脱硫石膏喂入内热式回转窑内。内热式回转窑以高压饱和蒸汽为热源，通过回转窑内的蒸汽管外壁将热量传递给湿脱硫石膏。随着脱硫石膏在回转窑内停留时间增加，温度逐渐升高，首先是内部的游离水不断蒸发而实现干燥；干燥后的物料温度进一步升高到（150~170）℃，石膏脱去内部的3/2结晶水而完成煅烧过程，CaSO4•2H2O → CaSO4•½H2O＋3/2H2O↑。在生产控制中，通过调节脱硫石膏的喂料量、蒸汽供应量及回转窑转速来控制回转窑出料的温度，实现建筑石膏质量的控制，保证煅烧后的产品质量的稳定。
煅烧好的熟石膏通过螺旋输送机、斗式提升机送入球磨机内，通过研磨实现石膏的改性目
的。研磨后的熟石膏粉通过螺旋输送机、斗式提升机送入回转冷却器内，熟石膏粉通过冷却器冷却后温度降低到85℃以下，然后通过螺旋输送机、斗式提升机送入建筑石膏料仓内，供纸面石膏板生产车间作原料。
  原料车间主要设备：
序号
设 备 名 称
规 格 及 型 号
数 量
备  注
1
秤量箱
8.5m3
1
2
皮带机
B800
2
3
双螺旋喂料机
Ø400
1
4
间接内热式回转窑
Ø3.0×24，产量：30t/h
1
5
球磨机
Ø1.83×7
1
6
回转冷却器
Ø 2.0×11.0
1
   
图2  BNBM宁波3000万m2/a纸面石膏板生产线原料工段流程示意图
4. 结束语
纸面石膏板作为一种新型墙材具有许多独特性能，轻质、保温、防火、绿色环保、施工简便等等，今后相当长的时期内纸面石膏板都将是主要的新型建筑材料之一，因此，纸面石膏板行业还有巨大的发展空间。尤其是电力行业脱硫产业的日益壮大，为我国纸面石膏板
生产提供了良好的资源，如可耐福、拉法基、圣戈班、北新建材、泰和集团等纸面石膏板生产企业的正在建设的工厂都是以电厂脱硫石膏作原料生产纸面石膏板。

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