燃煤電廠脫硫石膏改良鹽堿地應用探討

（新疆天富能源股份有限公司，石河子市，832000） 黃 超

隨著國家環保政策日益嚴格和執行，燃煤電廠的煙氣脫硫設施都投入運行，產生的副產物——脫硫石膏數量龐大，用于建材的很有限，其綜合利用的途徑需要開發，一座兩臺330MW機組的燃煤電廠在設計條件下年產出脫硫石膏約7萬噸，石河子地區采用濕法脫硫的燃煤電廠容量總計3300MW，除40%的石膏用于天業水泥生產外，其余的石膏需要尋找出路，清華大學幾年前就在吉林省、內蒙、寧夏等地區進行脫硫石膏改良鹽堿地試驗應用，取得一定的效果，結合石河子地區的條件，開展電廠脫硫石膏改良鹽堿地田間試驗，將會找到一條循環經濟之路，實現工農業經濟的良性互補。

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，最終形成石膏——二水硫酸鈣晶體(CaSO4·2H2O)。經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石膏排出泵進入石膏漿液旋流站濃縮，再通過真空帶濾機脫水，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低于國家標準（GB/T23349-2009）。

石河子地區燃煤電廠集中，容量大，發電副產物綜合利用的矛盾特別突出，天業電廠四臺330MW機組的濕法脫硫石膏應用于自身的水泥產業，其他電廠產生的新的脫硫石膏在建材行業的利用受到限制，必須尋找新的途徑。兵團八師擁有耕地280多萬畝，其中部分地塊鹽堿化嚴重，影響到作物的生長，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養，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，消除碳酸鹽對作物的毒害，同時鈣離子可替代土壤膠體上的鈉離子，補充活性鈣，增強土壤的抗堿能力。脫硫石膏的分子式是CaSO4·2H2O，以鈣為主，內水約18%，外水約10%，平均粒徑在40μm左右，不粘連、不揚塵，運輸、堆放和拋撒過程都較方便。

2 石膏改良鹽堿原理

2.1 脫硫石膏改良堿化土壤的原理

石膏中的硫酸鈣不斷溶解，產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。脫硫石膏改良堿化土壤技術適用于土壤pH＞9.0、堿化度＞15%、總堿度＞0.3cmol/kg的鹽堿土。在我國，脫硫石膏的土地化利用主要體現在對堿性土壤的改良，采用脫硫石膏改良堿地的研究引起了研究人員的廣泛關注。試驗結果表明，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量。清華大學教授所帶領的團隊在國際上率先利用脫硫石膏對我國大面積基本不長任何作物的堿化土壤進行規模化、連續性改良。在內蒙古托克托縣，他們以玉米為種植作物進行堿化土壤脫硫石膏改良試驗示范工作，通過近三年的試驗研究，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，土壤的各項理化指標均有改進；針對燃煤煙氣脫硫石膏改良堿化土壤是否影響土壤重金屬環境關系到土壤安全問題，在寧夏自治區利用這些脫硫石膏改良堿化土壤并種植油葵，并連續五年監測土壤中的重金屬含量。結果表明，脫硫石膏中的Hg、Pb、Cr、Cd等重金屬元素含量低于我國相關標準要求及試驗田土壤背景值，施用脫硫石膏不會引起土壤重金屬元素總量變化。利用脫硫石膏改良堿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生置換反應，鈉離子從土壤膠體進入土壤溶液，隨灌溉水進入地下水或排走，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所需元素，有助于提高作物產量，同時脫硫石膏顆粒度只有數十微米，水份以結晶體的形式存在，具有改變土壤結構的功能，使土壤透氣性、保水性更好，土質更疏松。

2.3 石膏施用方法

由于電廠脫硫石膏長年連續生產而農業翻地季節性很強，一般發生在每年春、秋季，解決方法是平時由電廠將脫硫石膏拉運至田間地頭堆放，由于石膏內外水含量在30%左右，較長時間的存放不會揚塵，據實驗冬季8小時內也不會上凍，不影響嚴冬季節運輸。播撒時用機械將石膏均勻拋撒，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合、置換。

3 主要目標

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

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

（3）針對不同類型鹽堿地，系統研究脫硫石膏的施用時間、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模式和標準化操作規程。通過科學的農田試驗、檢測，摸索出一套石膏改良鹽堿地的完整方法，按照實驗產生的數據，合理準確的向土壤施用脫硫石膏，確保播撒均勻，平衡作用。

4 結束語

綜上所述，電廠脫硫石膏應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，改善農作物生長條件，使工業與農業有機地結合在一起。

[1]脫硫石膏農業利用研究進展與展望.耿春女等《環境污染治理技術與設備》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用研究.李彥等（清華大學）《生態環境學報》2010,19（7）

[3]DB64.寧夏回族自治區地方標準.脫硫石膏改良堿化土壤（旱作）施用技術規程.2010年