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。堿渣是氨堿法純堿生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，主要成分為碳酸鈣等無機物。由于產(chǎn)生量較大，又具有較強的堿性，堿渣的處理問題一直是純堿行業(yè)的世界性難題。
多年來，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)展的壓力并沒有得到實質(zhì)性的緩解。
然而在膠州灣，這道純堿生產(chǎn)過程中的“哥德巴赫猜想”已經(jīng)被解決了。
純堿生產(chǎn)大國的大難題
作為氨堿法純堿生產(chǎn)大國的中國，回避不了堿渣污染這個突出問題，因為每生產(chǎn)1噸純堿，就副產(chǎn)干基堿渣300千克。而目前我國氨堿法生產(chǎn)純堿年產(chǎn)量達900萬噸，占全國純堿總產(chǎn)量的60%，每年因此產(chǎn)生的堿渣約270萬噸。以青島堿業(yè)公司為例。這家企業(yè)一年產(chǎn)生的堿渣達21萬噸，約占全國的10%。問題是，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青島“母親灣”的傷害。
據(jù)最早承擔堿渣與二氧化硫雙向治理科研攻關(guān)的中國海洋大學王慶璋教授回憶，長期以來，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，無毒無害，僅對灘涂造成覆蓋“污染”和視覺影響而已。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。
“公司開始重視堿渣治理問題，大約在上個世紀80年代。”青島堿業(yè)公司總經(jīng)理邢建坪回憶說，當時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。“當時我們就認定，堿渣完全可以誕生一個新的產(chǎn)業(yè)。”邢建坪說。
后來，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。但因為種種原因，此項研究一直沒有付諸實施。“在我國工業(yè)化的初期，我們的企業(yè)，甚至我們的社會環(huán)保意識都非常淡薄。在條塊分割的情況下，這樣的技術(shù)沒有絲毫的誘惑力，也很難找到市場。”青島市環(huán)保局固體廢物管理中心主任吳衍秋如是說。
探索前所未有的破題之技
真正的攻關(guān)是從1997年開始。在青島市科委的支持下，青島堿業(yè)公司與中國海洋大學、黃島發(fā)電廠、華電青島發(fā)電有限公司開始了聯(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標排放。簡而言之，就是電廠利用堿廠廢棄的堿渣實現(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，實現(xiàn)資源的綜合利用。
無疑，這是一個前所未有的破解方法。因為在當時，世界氨堿法企業(yè)通用的堿渣處理辦法無非是圍壩攔渣、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進入了關(guān)鍵時期。試驗地點設(shè)在露天背陰的風口上。沒有陽光、沒有暖氣火爐，只有刺骨的西北風和厚厚的冰。就是在這樣的環(huán)境中，攻關(guān)組忙碌了整整一個冬天。
盡管堿渣脫硫項目在一年后順利通過了青島市科技局組織的科技成果鑒定，專家委員會認為該項目具有領(lǐng)先技術(shù)水平，該項目采用的技術(shù)也于2002年獲得國家專利，但一項科研技術(shù)要進入工業(yè)化生產(chǎn)，合理的工藝方式的開發(fā)、高效設(shè)備的選型、整體成本的核算等需要通過多方面的生產(chǎn)實驗來完成。
據(jù)青島堿業(yè)公司堿渣資源化利用研發(fā)基地負責人郭漢光回憶，在堿渣脫硫工業(yè)化實驗過程中遇到的第一難題就是運輸困難。想要將600萬立方米的堿渣高溫蒸餾廢液運到隔海相望的電廠絕非易事。首先是成本太高，其次對交通的壓力太大，而且難免會影響到環(huán)境。為降低廢液含水量、減小其體積，郭漢光和他的團隊進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。一開始，研發(fā)人員是采用手動的方法來分砂。他們利用周末時間，做了 4個鋼筋框架，然后把0.4毫米的鋼絲網(wǎng)用鋼線一點一點地縫起來。每天早上8點，研發(fā)人員就把鐵絲網(wǎng)放進罐車，然后把蒸餾廢液管線插到濾網(wǎng)中來對廢液進行過濾。有時候砂子特別多，每隔幾分鐘濾網(wǎng)中的砂子就滿了，必須拿出來倒掉砂子，沖洗后再放進去。就這樣，試驗人員手動篩出了一車又一車的試驗用堿渣。后來，為了提高工作效率，研發(fā)人員經(jīng)過大量實驗，設(shè)計安裝了工業(yè)化分砂、澄清、稠厚裝置。
第二個難題是壓濾堿渣的分散問題。為解決這個難題，研發(fā)基地人員經(jīng)過反復(fù)研究，提出用球磨機進行堿渣分散的方案。60多歲的設(shè)計院總工劉鵬霄費了很大的力氣，才找到淄博一家機械廠有現(xiàn)成的磨機可供實驗用。當時正值7月，淄博當?shù)貧鉁卦?6℃以上。由于試驗場地有限，工具施展不開，研發(fā)人員就用手捧堿渣往磨機中送。“正是因為攻關(guān)組成員的這種義無反顧，才使堿渣工業(yè)化應(yīng)用成為可能。”郭漢光如是說。
還有一個難題就是堿渣工業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)問題。為了盡快實施堿渣與二氧化硫雙向治理項目，青島堿業(yè)公司果斷調(diào)整公司組織結(jié)構(gòu)，把過去的凈化車間變?yōu)楣虖U中心，通過調(diào)整工藝，引進設(shè)備，在短時間內(nèi)實現(xiàn)了堿渣工業(yè)化產(chǎn)品的生產(chǎn)。
付出總有回報。2006年8月～10月，青島堿業(yè)公司在華電青島發(fā)電廠進行了工業(yè)化試驗，取得了意想不到的成功。實驗結(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，完全符合國家海水排放標準。這也成為堿渣脫硫?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的一個標志性事件。實驗證明，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家排放標準。
2007年6月，堿渣與二氧化硫雙向治理項目被青島市發(fā)改委確定為青島市重點項目。
2008年4月，使用堿渣與二氧化硫雙向治理技術(shù)的7號機組和8號機組經(jīng)過168小時的運行，各項數(shù)據(jù)完全符合設(shè)計要求，二氧化硫排放每標準立方米在300毫克以下。這個數(shù)字遠遠低于國家規(guī)定的2010年前不高于800克、2010年以后不高于400克的標準。
至此，一項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的世界性脫硫技術(shù)誕生。
“綠色氨堿”的暢想
通過利用這項技術(shù)，青島堿業(yè)公司每年產(chǎn)生的21萬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300兆瓦機組、黃島發(fā)電廠的兩臺660兆瓦機組和一臺225兆瓦機組將實現(xiàn)用堿渣替代部分海水和石灰進行脫硫。兩家電廠不僅能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣的達標排放，還能夠?qū)崿F(xiàn)每年節(jié)電6784萬千瓦時、節(jié)約石灰粉1.287萬噸、節(jié)約海水74500萬立方米。兩家電廠每年將因節(jié)電和節(jié)省石灰粉產(chǎn)生經(jīng)濟效益1400多萬元，青島堿業(yè)公司將節(jié)省堿渣處理費用近1000萬元。堿渣與二氧化硫雙向治理實現(xiàn)了以廢治廢、節(jié)能節(jié)材，同時解決了電廠脫硫和堿廠堿渣治理兩個難題。
據(jù)青島海灣設(shè)計院工作人員尹盛鑫介紹，堿渣脫硫的運行費用低，按照額定蒸發(fā)量為220噸 /小時的鍋爐年脫除5640噸二氧化硫計算，堿渣脫硫法一年消耗費用比氧化鎂脫硫法可節(jié)省150多萬元。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，符合國家循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展要求。“隨著國家對環(huán)保問題的重視，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，不會存在短缺現(xiàn)象。”尹盛鑫說。
對于堿渣脫硫技術(shù)工業(yè)化的成功應(yīng)用，許多業(yè)內(nèi)人士認為，這在世界純堿行業(yè)，率先實現(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，推動了“綠色氨堿”時代的到來。
青島市副市長吳經(jīng)建從民生的角度來闡釋堿渣治理對社會的意義：“這項技術(shù)推廣應(yīng)用之后，其節(jié)約的電量相當于青島市市內(nèi)4個區(qū)的居民1個月的用電量。青島市電力緊張的現(xiàn)狀會大大緩解。”
針對這樣一個突破性成果，中國純堿工業(yè)協(xié)會底同立會長評價說，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)展問題。這是中國純堿工業(yè)史上的大事。堿渣脫硫項目的成功應(yīng)用，標志著氨堿法生產(chǎn)徹底擺脫廢液困擾時代的到來，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，如果全國每年因氨堿法生產(chǎn)產(chǎn)生的270萬噸堿渣都能用于煙氣脫硫，其所產(chǎn)生的環(huán)保和經(jīng)濟效益將非？捎^。
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