燃煤電廠脫硫石膏改良鹽堿地應(yīng)用探討

（新疆天富能源股份有限公司，石河子市，832000） 黃 超

隨著國(guó)家環(huán)保政策日益嚴(yán)格和執(zhí)行，燃煤電廠的煙氣脫硫設(shè)施都投入運(yùn)行，產(chǎn)生的副產(chǎn)物——脫硫石膏數(shù)量龐大，用于建材的很有限，其綜合利用的途徑需要開發(fā)，一座兩臺(tái)330MW機(jī)組的燃煤電廠在設(shè)計(jì)條件下年產(chǎn)出脫硫石膏約7萬噸，石河子地區(qū)采用濕法脫硫的燃煤電廠容量總計(jì)3300MW，除40%的石膏用于天業(yè)水泥生產(chǎn)外，其余的石膏需要尋找出路，清華大學(xué)幾年前就在吉林省、內(nèi)蒙、寧夏等地區(qū)進(jìn)行脫硫石膏改良鹽堿地試驗(yàn)應(yīng)用，取得一定的效果，結(jié)合石河子地區(qū)的條件，開展電廠脫硫石膏改良鹽堿地田間試驗(yàn)，將會(huì)找到一條循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路，實(shí)現(xiàn)工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的良性互補(bǔ)。

1 研究意義

1.1 脫硫原理

電廠煙氣脫硫的工作原理是：脫硫劑（石灰石或氫氧化鈣溶液）在氧化空氣和脫硫塔足夠大的接觸表面積作用下與煙氣中的SO2反應(yīng)，最終形成石膏——二水硫酸鈣晶體(CaSO4·2H2O)。經(jīng)過脫硫的凈煙氣通過煙囪外排，其SO2含量小于100mg/Nm3；完成二氧化硫吸收、亞硫酸鈣氧化的漿液經(jīng)石膏排出泵進(jìn)入石膏漿液旋流站濃縮，再通過真空帶濾機(jī)脫水，形成固體含量90%左右的成品石膏。

1.2 石膏成份

石膏中主要成份為鈣、硅、鈉、鉀、鎂等元素，也存在一些有害重金屬，植物需要的金屬離子含量很高，而有危害的重金屬離子含量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T23349-2009）。

石河子地區(qū)燃煤電廠集中，容量大，發(fā)電副產(chǎn)物綜合利用的矛盾特別突出，天業(yè)電廠四臺(tái)330MW機(jī)組的濕法脫硫石膏應(yīng)用于自身的水泥產(chǎn)業(yè)，其他電廠產(chǎn)生的新的脫硫石膏在建材行業(yè)的利用受到限制，必須尋找新的途徑。兵團(tuán)八師擁有耕地280多萬畝，其中部分地塊鹽堿化嚴(yán)重，影響到作物的生長(zhǎng)，需要壓堿、排堿等，脫硫石膏的主要成分是硫酸鈣及少量亞硫酸鈣，性質(zhì)與天然石膏相似，并含有豐富的硫(S)、鈣(Ca)、硅(Si)等植物必需或有益的礦物營(yíng)養(yǎng)，因而在鹽堿土壤改良上有很好的前景。脫硫石膏中的鈣離子和土壤中游離的碳酸氫鈉、碳酸鈉作用，生成硫酸氫鈉和硫酸鈉，可以降低土壤堿性，消除碳酸鹽對(duì)作物的毒害，同時(shí)鈣離子可替代土壤膠體上的鈉離子，補(bǔ)充活性鈣，增強(qiáng)土壤的抗堿能力。脫硫石膏的分子式是CaSO4·2H2O，以鈣為主，內(nèi)水約18%，外水約10%，平均粒徑在40μm左右，不粘連、不揚(yáng)塵，運(yùn)輸、堆放和拋撒過程都較方便。

2 石膏改良鹽堿原理

2.1 脫硫石膏改良?jí)A化土壤的原理

石膏中的硫酸鈣不斷溶解，產(chǎn)生鈣離子代換土壤膠體上的鈉離子，從而降低土壤的堿化度值、pH值，增加土壤透水性。脫硫石膏改良?jí)A化土壤技術(shù)適用于土壤pH＞9.0、堿化度＞15%、總堿度＞0.3cmol/kg的鹽堿土。在我國(guó)，脫硫石膏的土地化利用主要體現(xiàn)在對(duì)堿性土壤的改良，采用脫硫石膏改良?jí)A地的研究引起了研究人員的廣泛關(guān)注。試驗(yàn)結(jié)果表明，適量添加脫硫石膏不但能顯著降低堿化土壤的堿化度，而且還可以增加向日葵的出苗率和產(chǎn)量。清華大學(xué)教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先利用脫硫石膏對(duì)我國(guó)大面積基本不長(zhǎng)任何作物的堿化土壤進(jìn)行規(guī)?；?、連續(xù)性改良。在內(nèi)蒙古托克托縣，他們以玉米為種植作物進(jìn)行堿化土壤脫硫石膏改良試驗(yàn)示范工作，通過近三年的試驗(yàn)研究，煙氣脫硫石膏完全可以用于堿性土壤的改良，且改良效果非常明顯，土壤的各項(xiàng)理化指標(biāo)均有改進(jìn)；針對(duì)燃煤煙氣脫硫石膏改良?jí)A化土壤是否影響土壤重金屬環(huán)境關(guān)系到土壤安全問題，在寧夏自治區(qū)利用這些脫硫石膏改良?jí)A化土壤并種植油葵，并連續(xù)五年監(jiān)測(cè)土壤中的重金屬含量。結(jié)果表明，脫硫石膏中的Hg、Pb、Cr、Cd等重金屬元素含量低于我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求及試驗(yàn)田土壤背景值，施用脫硫石膏不會(huì)引起土壤重金屬元素總量變化。利用脫硫石膏改良?jí)A化土壤不影響重金屬的含量。

土壤中鹽堿度高一般是其中Na2CO3等成份造成的，特別是游離態(tài)的Na+離子危害最大，石膏改良鹽堿地的原理是石膏中的鈣離子與鈉離子發(fā)生置換反應(yīng)，鈉離子從土壤膠體進(jìn)入土壤溶液，隨灌溉水進(jìn)入地下水或排走，從而降低了土壤堿性，改良不利于種植的土地。

方程式如下

2.2 脫硫石膏中的鈣和硫元素均為植物生長(zhǎng)所需元素，有助于提高作物產(chǎn)量，同時(shí)脫硫石膏顆粒度只有數(shù)十微米，水份以結(jié)晶體的形式存在，具有改變土壤結(jié)構(gòu)的功能，使土壤透氣性、保水性更好，土質(zhì)更疏松。

2.3 石膏施用方法

由于電廠脫硫石膏長(zhǎng)年連續(xù)生產(chǎn)而農(nóng)業(yè)翻地季節(jié)性很強(qiáng)，一般發(fā)生在每年春、秋季，解決方法是平時(shí)由電廠將脫硫石膏拉運(yùn)至田間地頭堆放，由于石膏內(nèi)外水含量在30%左右，較長(zhǎng)時(shí)間的存放不會(huì)揚(yáng)塵，據(jù)實(shí)驗(yàn)冬季8小時(shí)內(nèi)也不會(huì)上凍，不影響嚴(yán)冬季節(jié)運(yùn)輸。播撒時(shí)用機(jī)械將石膏均勻拋撒，按照地塊鹽堿度的不同施用300～1 500kg，一般在春秋兩季翻地前施用，隨即深翻入土壤中，與土壤中的鈉離子等結(jié)合、置換。

3 主要目標(biāo)

（1）脫硫石膏改良鹽堿地，疏松土壤，增強(qiáng)保水性，提高肥效，農(nóng)作物增產(chǎn)。按每畝改良土壤平均需要1噸石膏計(jì)算，每年的石膏產(chǎn)量可改良20萬畝。石膏在土壤中完成反應(yīng)需要3～5年，通過輪流施肥完全可以消納每年新產(chǎn)生的石膏。

（2）解決電廠脫硫石膏的利用途徑，化害為利，減少填埋等方式對(duì)土地的占用。通過對(duì)電廠脫硫石膏中重金屬含量檢測(cè)與分析，確保汞、鉻等重金屬含量不會(huì)對(duì)土壤造成污染。

（3）針對(duì)不同類型鹽堿地，系統(tǒng)研究脫硫石膏的施用時(shí)間、施用量及施用方法，確立不同類型鹽堿地施用脫硫石膏的技術(shù)模式和標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程。通過科學(xué)的農(nóng)田試驗(yàn)、檢測(cè)，摸索出一套石膏改良鹽堿地的完整方法，按照實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，合理準(zhǔn)確的向土壤施用脫硫石膏，確保播撒均勻，平衡作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電廠脫硫石膏應(yīng)用于改良鹽堿地的研究具有十分重要的意義，它既能解決燃煤電廠生產(chǎn)的脫硫石膏出路，也可解決新疆本地土壤鹽堿化的難題，改善農(nóng)作物生長(zhǎng)條件，使工業(yè)與農(nóng)業(yè)有機(jī)地結(jié)合在一起。

[1]脫硫石膏農(nóng)業(yè)利用研究進(jìn)展與展望.耿春女等《環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備》2006年12月第十二期

[2]燃煤煙氣脫硫石膏在新疆鹽堿土壤改良中的應(yīng)用研究.李彥等（清華大學(xué)）《生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)》2010,19（7）

[3]DB64.寧夏回族自治區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn).脫硫石膏改良?jí)A化土壤（旱作）施用技術(shù)規(guī)程.2010年