堿渣脫硫 造福堿電兩家
把堿渣治理比作像哥德巴赫猜想一樣的世界性難題并不為過(guò)。堿渣是氨堿法純堿生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物，主要成分為碳酸鈣等無(wú)機(jī)物。由于產(chǎn)生量較大，又具有較強(qiáng)的堿性，堿渣的處理問(wèn)題一直是純堿行業(yè)的世界性難題。
多年來(lái)，堿渣的治理措施主要為圍壩攔渣、清液排放、堆存填地。一些企業(yè)還因此嘗試過(guò)搬遷到異地。但是，由于這些治理模式不能從根本上消除堿渣，企業(yè)發(fā)展的壓力并沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性的緩解。
然而在膠州灣，這道純堿生產(chǎn)過(guò)程中的“哥德巴赫猜想”已經(jīng)被解決了。
純堿生產(chǎn)大國(guó)的大難題
作為氨堿法純堿生產(chǎn)大國(guó)的中國(guó)，回避不了堿渣污染這個(gè)突出問(wèn)題，因?yàn)槊可a(chǎn)1噸純堿，就副產(chǎn)干基堿渣300千克。而目前我國(guó)氨堿法生產(chǎn)純堿年產(chǎn)量達(dá)900萬(wàn)噸，占全國(guó)純堿總產(chǎn)量的60%，每年因此產(chǎn)生的堿渣約270萬(wàn)噸。以青島堿業(yè)公司為例。這家企業(yè)一年產(chǎn)生的堿渣達(dá)21萬(wàn)噸，約占全國(guó)的10%。問(wèn)題是，它所處的位置，恰恰是在有著青島“母親灣”之稱的膠州灣，因而，也就不可避免地造成對(duì)青島“母親灣”的傷害。
據(jù)最早承擔(dān)堿渣與二氧化硫雙向治理科研攻關(guān)的中國(guó)海洋大學(xué)王慶璋教授回憶，長(zhǎng)期以來(lái)，作為副產(chǎn)物的堿渣的排放，一直讓各純堿生產(chǎn)企業(yè)頭疼。無(wú)奈之下，純堿企業(yè)只好這樣安慰自己：反正作為堿渣的碳酸鈣，無(wú)毒無(wú)害，僅對(duì)灘涂造成覆蓋“污染”和視覺(jué)影響而已。因此，凡有純堿生產(chǎn)企業(yè)的地方，堿渣被大量堆放在沿海灘涂的情景并不為怪。
“公司開(kāi)始重視堿渣治理問(wèn)題，大約在上個(gè)世紀(jì)80年代。”青島堿業(yè)公司總經(jīng)理邢建坪回憶說(shuō)，當(dāng)時(shí)采取了諸如筑壩攔渣、回填造地、生產(chǎn)水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料“生態(tài)寶”等措施。“當(dāng)時(shí)我們就認(rèn)定，堿渣完全可以誕生一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)。”邢建坪說(shuō)。
后來(lái)，青島堿業(yè)公司發(fā)現(xiàn)了使用堿渣治理二氧化硫的奇特效果。但因?yàn)榉N種原因，此項(xiàng)研究一直沒(méi)有付諸實(shí)施。“在我國(guó)工業(yè)化的初期，我們的企業(yè)，甚至我們的社會(huì)環(huán)保意識(shí)都非常淡薄。在條塊分割的情況下，這樣的技術(shù)沒(méi)有絲毫的誘惑力，也很難找到市場(chǎng)。”青島市環(huán)保局固體廢物管理中心主任吳衍秋如是說(shuō)。
探索前所未有的破題之技
真正的攻關(guān)是從1997年開(kāi)始。在青島市科委的支持下，青島堿業(yè)公司與中國(guó)海洋大學(xué)、黃島發(fā)電廠、華電青島發(fā)電有限公司開(kāi)始了聯(lián)合攻關(guān)，其核心就是堿渣與二氧化硫的雙向治理。
據(jù)王慶璋教授介紹，堿渣與二氧化硫的雙向治理即堿渣脫硫，是利用堿渣中的堿性物質(zhì)如碳酸鈣和氫氧化鎂與煙氣中的二氧化硫中和反應(yīng)，生成亞硫酸鈣或亞硫酸鎂，充氧反應(yīng)生成穩(wěn)定的硫酸鹽，使硫酸鹽溶于海水中達(dá)標(biāo)排放。簡(jiǎn)而言之，就是電廠利用堿廠廢棄的堿渣實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫，堿廠利用電廠排放的有害氣體二氧化硫消化廢棄物堿渣。其最終目的是以廢治廢，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。
無(wú)疑，這是一個(gè)前所未有的破解方法。因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)，世界氨堿法企業(yè)通用的堿渣處理辦法無(wú)非是圍壩攔渣、清液排放、堿渣堆積、覆蓋綠化等幾種方式。由此開(kāi)始的探索之路，一走就是10年有余。
1997年的冬天，是青島市少有的寒冬，堿渣與二氧化硫雙向治理試驗(yàn)進(jìn)入了關(guān)鍵時(shí)期。試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在露天背陰的風(fēng)口上。沒(méi)有陽(yáng)光、沒(méi)有暖氣火爐，只有刺骨的西北風(fēng)和厚厚的冰。就是在這樣的環(huán)境中，攻關(guān)組忙碌了整整一個(gè)冬天。
盡管堿渣脫硫項(xiàng)目在一年后順利通過(guò)了青島市科技局組織的科技成果鑒定，專家委員會(huì)認(rèn)為該項(xiàng)目具有領(lǐng)先技術(shù)水平，該項(xiàng)目采用的技術(shù)也于2002年獲得國(guó)家專利，但一項(xiàng)科研技術(shù)要進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，合理的工藝方式的開(kāi)發(fā)、高效設(shè)備的選型、整體成本的核算等需要通過(guò)多方面的生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)來(lái)完成。
據(jù)青島堿業(yè)公司堿渣資源化利用研發(fā)基地負(fù)責(zé)人郭漢光回憶，在堿渣脫硫工業(yè)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的第一難題就是運(yùn)輸困難。想要將600萬(wàn)立方米的堿渣高溫蒸餾廢液運(yùn)到隔海相望的電廠絕非易事。首先是成本太高，其次對(duì)交通的壓力太大，而且難免會(huì)影響到環(huán)境。為降低廢液含水量、減小其體積，郭漢光和他的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列近乎殘酷的攻關(guān)。
作脫硫劑的稠厚堿渣要求含砂顆粒直徑不大于0.4毫米。一開(kāi)始，研發(fā)人員是采用手動(dòng)的方法來(lái)分砂。他們利用周末時(shí)間，做了 4個(gè)鋼筋框架，然后把0.4毫米的鋼絲網(wǎng)用鋼線一點(diǎn)一點(diǎn)地縫起來(lái)。每天早上8點(diǎn)，研發(fā)人員就把鐵絲網(wǎng)放進(jìn)罐車，然后把蒸餾廢液管線插到濾網(wǎng)中來(lái)對(duì)廢液進(jìn)行過(guò)濾。有時(shí)候砂子特別多，每隔幾分鐘濾網(wǎng)中的砂子就滿了，必須拿出來(lái)倒掉砂子，沖洗后再放進(jìn)去。就這樣，試驗(yàn)人員手動(dòng)篩出了一車又一車的試驗(yàn)用堿渣。后來(lái)，為了提高工作效率，研發(fā)人員經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)安裝了工業(yè)化分砂、澄清、稠厚裝置。
第二個(gè)難題是壓濾堿渣的分散問(wèn)題。為解決這個(gè)難題，研發(fā)基地人員經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，提出用球磨機(jī)進(jìn)行堿渣分散的方案。60多歲的設(shè)計(jì)院總工劉鵬霄費(fèi)了很大的力氣，才找到淄博一家機(jī)械廠有現(xiàn)成的磨機(jī)可供實(shí)驗(yàn)用。當(dāng)時(shí)正值7月，淄博當(dāng)?shù)貧鉁卦?6℃以上。由于試驗(yàn)場(chǎng)地有限，工具施展不開(kāi)，研發(fā)人員就用手捧堿渣往磨機(jī)中送。“正是因?yàn)楣リP(guān)組成員的這種義無(wú)反顧，才使堿渣工業(yè)化應(yīng)用成為可能。”郭漢光如是說(shuō)。
還有一個(gè)難題就是堿渣工業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)問(wèn)題。為了盡快實(shí)施堿渣與二氧化硫雙向治理項(xiàng)目，青島堿業(yè)公司果斷調(diào)整公司組織結(jié)構(gòu)，把過(guò)去的凈化車間變?yōu)楣虖U中心，通過(guò)調(diào)整工藝，引進(jìn)設(shè)備，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了堿渣工業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)。
付出總有回報(bào)。2006年8月～10月，青島堿業(yè)公司在華電青島發(fā)電廠進(jìn)行了工業(yè)化試驗(yàn)，取得了意想不到的成功。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用堿渣脫硫后，排放的海水 pH值在6.8左右，出水懸浮物為50毫克/升，完全符合國(guó)家海水排放標(biāo)準(zhǔn)。這也成為堿渣脫硫?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的一個(gè)標(biāo)志性事件。實(shí)驗(yàn)證明，石灰改堿渣脫硫是完全可行的，效率在90%以上，脫硫廢水pH值、懸浮物濃度完全符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
2007年6月，堿渣與二氧化硫雙向治理項(xiàng)目被青島市發(fā)改委確定為青島市重點(diǎn)項(xiàng)目。
2008年4月，使用堿渣與二氧化硫雙向治理技術(shù)的7號(hào)機(jī)組和8號(hào)機(jī)組經(jīng)過(guò)168小時(shí)的運(yùn)行，各項(xiàng)數(shù)據(jù)完全符合設(shè)計(jì)要求，二氧化硫排放每標(biāo)準(zhǔn)立方米在300毫克以下。這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家規(guī)定的2010年前不高于800克、2010年以后不高于400克的標(biāo)準(zhǔn)。
至此，一項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的世界性脫硫技術(shù)誕生。
“綠色氨堿”的暢想
通過(guò)利用這項(xiàng)技術(shù)，青島堿業(yè)公司每年產(chǎn)生的21萬(wàn)噸堿渣將全部得到資源化利用，不僅可以用于企業(yè)自身發(fā)電機(jī)組的脫硫，也可提供給黃島發(fā)電廠、華電青島發(fā)電公司等煤電企業(yè)作脫硫劑。
華電青島發(fā)電有限公司的4臺(tái)300兆瓦機(jī)組、黃島發(fā)電廠的兩臺(tái)660兆瓦機(jī)組和一臺(tái)225兆瓦機(jī)組將實(shí)現(xiàn)用堿渣替代部分海水和石灰進(jìn)行脫硫。兩家電廠不僅能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣的達(dá)標(biāo)排放，還能夠?qū)崿F(xiàn)每年節(jié)電6784萬(wàn)千瓦時(shí)、節(jié)約石灰粉1.287萬(wàn)噸、節(jié)約海水74500萬(wàn)立方米。兩家電廠每年將因節(jié)電和節(jié)省石灰粉產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1400多萬(wàn)元，青島堿業(yè)公司將節(jié)省堿渣處理費(fèi)用近1000萬(wàn)元。堿渣與二氧化硫雙向治理實(shí)現(xiàn)了以廢治廢、節(jié)能節(jié)材，同時(shí)解決了電廠脫硫和堿廠堿渣治理兩個(gè)難題。
據(jù)青島海灣設(shè)計(jì)院工作人員尹盛鑫介紹，堿渣脫硫的運(yùn)行費(fèi)用低，按照額定蒸發(fā)量為220噸 /小時(shí)的鍋爐年脫除5640噸二氧化硫計(jì)算，堿渣脫硫法一年消耗費(fèi)用比氧化鎂脫硫法可節(jié)省150多萬(wàn)元。而且堿渣脫硫裝置不產(chǎn)生石膏等新的固體廢棄物，全部脫硫劑可溶于海水中外排，符合國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求。“隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題的重視，更多的鍋爐都要安裝煙氣脫硫裝置，氧化鎂脫硫劑有漲價(jià)的可能。而堿渣是氨堿法純堿廠所產(chǎn)生的固體廢棄物，資源豐富，不會(huì)存在短缺現(xiàn)象。”尹盛鑫說(shuō)。
對(duì)于堿渣脫硫技術(shù)工業(yè)化的成功應(yīng)用，許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，這在世界純堿行業(yè)，率先實(shí)現(xiàn)了堿渣由廢棄物堆積處理轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源化利用，使氨堿法純堿生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N綠色生產(chǎn)工藝，推動(dòng)了“綠色氨堿”時(shí)代的到來(lái)。
青島市副市長(zhǎng)吳經(jīng)建從民生的角度來(lái)闡釋堿渣治理對(duì)社會(huì)的意義：“這項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用之后，其節(jié)約的電量相當(dāng)于青島市市內(nèi)4個(gè)區(qū)的居民1個(gè)月的用電量。青島市電力緊張的現(xiàn)狀會(huì)大大緩解。”
針對(duì)這樣一個(gè)突破性成果，中國(guó)純堿工業(yè)協(xié)會(huì)底同立會(huì)長(zhǎng)評(píng)價(jià)說(shuō)，堿渣脫硫技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，有效地解決了氨堿法企業(yè)的生存與發(fā)展問(wèn)題。這是中國(guó)純堿工業(yè)史上的大事。堿渣脫硫項(xiàng)目的成功應(yīng)用，標(biāo)志著氨堿法生產(chǎn)徹底擺脫廢液困擾時(shí)代的到來(lái)，等于向世界氨堿法企業(yè)提供了一條向“綠色氨堿”嬗變的生命再造通道。
業(yè)內(nèi)人士分析，如果全國(guó)每年因氨堿法生產(chǎn)產(chǎn)生的270萬(wàn)噸堿渣都能用于煙氣脫硫，其所產(chǎn)生的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益將非常可觀。
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