燃煤电厂脱硫石膏改良盐碱地应用探讨

（新疆天富能源股份有限公司，石河子市，832000） 黄 超

随着国家环保政策日益严格和执行，燃煤电厂的烟气脱硫设施都投入运行，产生的副产物——脱硫石膏数量庞大，用于建材的很有限，其综合利用的途径需要开发，一座两台330MW机组的燃煤电厂在设计条件下年产出脱硫石膏约7万吨，石河子地区采用湿法脱硫的燃煤电厂容量总计3300MW，除40%的石膏用于天业水泥生产外，其余的石膏需要寻找出路，清华大学几年前就在吉林省、内蒙、宁夏等地区进行脱硫石膏改良盐碱地试验应用，取得一定的效果，结合石河子地区的条件，开展电厂脱硫石膏改良盐碱地田间试验，将会找到一条循环经济之路，实现工农业经济的良性互补。

1 研究意义

1.1 脱硫原理

电厂烟气脱硫的工作原理是：脱硫剂（石灰石或氢氧化钙溶液）在氧化空气和脱硫塔足够大的接触表面积作用下与烟气中的SO2反应，最终形成石膏——二水硫酸钙晶体(CaSO4·2H2O)。经过脱硫的净烟气通过烟囱外排，其SO2含量小于100mg/Nm3；完成二氧化硫吸收、亚硫酸钙氧化的浆液经石膏排出泵进入石膏浆液旋流站浓缩，再通过真空带滤机脱水，形成固体含量90%左右的成品石膏。

1.2 石膏成份

石膏中主要成份为钙、硅、钠、钾、镁等元素，也存在一些有害重金属，植物需要的金属离子含量很高，而有危害的重金属离子含量远低于国家标准（GB/T23349-2009）。

石河子地区燃煤电厂集中，容量大，发电副产物综合利用的矛盾特别突出，天业电厂四台330MW机组的湿法脱硫石膏应用于自身的水泥产业，其他电厂产生的新的脱硫石膏在建材行业的利用受到限制，必须寻找新的途径。兵团八师拥有耕地280多万亩，其中部分地块盐碱化严重，影响到作物的生长，需要压碱、排碱等，脱硫石膏的主要成分是硫酸钙及少量亚硫酸钙，性质与天然石膏相似，并含有丰富的硫(S)、钙(Ca)、硅(Si)等植物必需或有益的矿物营养，因而在盐碱土壤改良上有很好的前景。脱硫石膏中的钙离子和土壤中游离的碳酸氢钠、碳酸钠作用，生成硫酸氢钠和硫酸钠，可以降低土壤碱性，消除碳酸盐对作物的毒害，同时钙离子可替代土壤胶体上的钠离子，补充活性钙，增强土壤的抗碱能力。脱硫石膏的分子式是CaSO4·2H2O，以钙为主，内水约18%，外水约10%，平均粒径在40μm左右，不粘连、不扬尘，运输、堆放和抛撒过程都较方便。

2 石膏改良盐碱原理

2.1 脱硫石膏改良碱化土壤的原理

石膏中的硫酸钙不断溶解，产生钙离子代换土壤胶体上的钠离子，从而降低土壤的碱化度值、pH值，增加土壤透水性。脱硫石膏改良碱化土壤技术适用于土壤pH＞9.0、碱化度＞15%、总碱度＞0.3cmol/kg的盐碱土。在我国，脱硫石膏的土地化利用主要体现在对碱性土壤的改良，采用脱硫石膏改良碱地的研究引起了研究人员的广泛关注。试验结果表明，适量添加脱硫石膏不但能显著降低碱化土壤的碱化度，而且还可以增加向日葵的出苗率和产量。清华大学教授所带领的团队在国际上率先利用脱硫石膏对我国大面积基本不长任何作物的碱化土壤进行规模化、连续性改良。在内蒙古托克托县，他们以玉米为种植作物进行碱化土壤脱硫石膏改良试验示范工作，通过近三年的试验研究，烟气脱硫石膏完全可以用于碱性土壤的改良，且改良效果非常明显，土壤的各项理化指标均有改进；针对燃煤烟气脱硫石膏改良碱化土壤是否影响土壤重金属环境关系到土壤安全问题，在宁夏自治区利用这些脱硫石膏改良碱化土壤并种植油葵，并连续五年监测土壤中的重金属含量。结果表明，脱硫石膏中的Hg、Pb、Cr、Cd等重金属元素含量低于我国相关标准要求及试验田土壤背景值，施用脱硫石膏不会引起土壤重金属元素总量变化。利用脱硫石膏改良碱化土壤不影响重金属的含量。

土壤中盐碱度高一般是其中Na2CO3等成份造成的，特别是游离态的Na+离子危害最大，石膏改良盐碱地的原理是石膏中的钙离子与钠离子发生置换反应，钠离子从土壤胶体进入土壤溶液，随灌溉水进入地下水或排走，从而降低了土壤碱性，改良不利于种植的土地。

方程式如下

2.2 脱硫石膏中的钙和硫元素均为植物生长所需元素，有助于提高作物产量，同时脱硫石膏颗粒度只有数十微米，水份以结晶体的形式存在，具有改变土壤结构的功能，使土壤透气性、保水性更好，土质更疏松。

2.3 石膏施用方法

由于电厂脱硫石膏长年连续生产而农业翻地季节性很强，一般发生在每年春、秋季，解决方法是平时由电厂将脱硫石膏拉运至田间地头堆放，由于石膏内外水含量在30%左右，较长时间的存放不会扬尘，据实验冬季8小时内也不会上冻，不影响严冬季节运输。播撒时用机械将石膏均匀抛撒，按照地块盐碱度的不同施用300～1 500kg，一般在春秋两季翻地前施用，随即深翻入土壤中，与土壤中的钠离子等结合、置换。

3 主要目标

（1）脱硫石膏改良盐碱地，疏松土壤，增强保水性，提高肥效，农作物增产。按每亩改良土壤平均需要1吨石膏计算，每年的石膏产量可改良20万亩。石膏在土壤中完成反应需要3～5年，通过轮流施肥完全可以消纳每年新产生的石膏。

（2）解决电厂脱硫石膏的利用途径，化害为利，减少填埋等方式对土地的占用。通过对电厂脱硫石膏中重金属含量检测与分析，确保汞、铬等重金属含量不会对土壤造成污染。

（3）针对不同类型盐碱地，系统研究脱硫石膏的施用时间、施用量及施用方法，确立不同类型盐碱地施用脱硫石膏的技术模式和标准化操作规程。通过科学的农田试验、检测，摸索出一套石膏改良盐碱地的完整方法，按照实验产生的数据，合理准确的向土壤施用脱硫石膏，确保播撒均匀，平衡作用。

4 结束语

综上所述，电厂脱硫石膏应用于改良盐碱地的研究具有十分重要的意义，它既能解决燃煤电厂生产的脱硫石膏出路，也可解决新疆本地土壤盐碱化的难题，改善农作物生长条件，使工业与农业有机地结合在一起。

[1]脱硫石膏农业利用研究进展与展望.耿春女等《环境污染治理技术与设备》2006年12月第十二期

[2]燃煤烟气脱硫石膏在新疆盐碱土壤改良中的应用研究.李彦等（清华大学）《生态环境学报》2010,19（7）

[3]DB64.宁夏回族自治区地方标准.脱硫石膏改良碱化土壤（旱作）施用技术规程.2010年