发布机构: 发布日期: 2021-09-16 08:25:45

王永昌:通过脱硫石膏综合利用科技创新, 实现煤电行业减污降碳

一、高强石膏的碳减排贡献

高强石膏用于建筑物上不仅是一种性价比高的负成本碳减排方案,而且还可以做到三重碳减排效果。一是高强石膏与粉煤灰(燃煤发电固废)配合制成建筑砂浆,从而用低碳材料代替高碳排放的水泥建筑砂浆;二是高强石膏可以利用电厂的低压低温热源进行生产,通过热电联产能够提高50%左右的煤炭热能利用率,从而间接减少碳排放;三是利用高强石膏和相变储能材料(十八烷蜡等)生产使建筑物内具有调温控温的相变储能高强石膏保温砂浆或高强石膏切块,其相变潜热为200 KJ/Kg,可以降低室内温度峰谷之间的温差7 ℃左右。

   目前欧美发达国家水泥和石膏用量比是6:1,而我国则为70:1,我国高强石膏理论需求量在4亿吨左右,用于代替水泥可以减少约两亿吨的碳排放量,以及减少数千万吨(标煤)的煤炭使用量。但受传统建筑结构及建材使用习惯影响,加之目前高强石膏性价比还有较大提升空间的现实问题,目前实际使用量不足0.35亿吨,高强石膏发展潜力巨大。

二、我省工业脱硫石膏利用情况及减排路线

目前我省脱硫石膏年排放达1300万吨左右,但综合利用率不足40%,历年积存量近亿吨,并且脱硫石膏中的氯离子等有害物质的含量比例高出设计标准的4~5倍,这不仅造成了优良建材资源的浪费,而且也增加了脱硫石膏对环境的危害程度。

我国煤炭能源消费市场中消费量前两位的是煤电行业和水泥行业,同时它们也是我国碳排放量最多的两个行业,约占全国碳排放总量的50%。经估算,山西省煤电行业碳排放量位居我省碳排放总量的第一位。然而,鉴于煤电在我国电力供应中的“压舱石”角色,以及水泥对于基建的重要性,短期内这种格局不会发生太大变化,而CCUS技术现阶段的高成本决定了一定时间内不会发生太大效用。基于以上分析,我们提出了“通过脱硫石膏综合利用科技创新,实现煤电行业减污降碳协同效应”的碳减排技术方案。

三、利用工业固废——脱硫石膏的碳减排技术方案

同水泥一样也是建筑胶凝材料的熟石膏(CaSO4·H2O),其原料是天然石膏或煤电行业的工业固废——脱硫石膏(两者的化学成分都是CaSO4·2H2O),将石膏加热脱去其中的一个半结晶水就生成了石膏胶凝材料(熟石膏),它的生产过程只有生产能耗的间接碳排放,并且生产能耗也仅为水泥的80%,即生产一吨高强石膏的碳排放量约为0.16吨。对于石膏胶凝材料,分为建筑石膏和高强石膏(JC/T2038—2010),后者的强度是前者的两倍以上,相当于32.5R水泥的强度,用途更为广泛,其中用量最大和最成熟、使用效果更好的是替代水泥建筑砂浆用于墙体表面的抹灰砂浆和建筑物地面找平砂浆——石膏基自流平砂浆(J/C1023—2007),由于生产高强石膏所需要蒸压或水煮的温度范围也低于建筑石膏的煅烧温度,更适合利用煤电企业发电过程中产生的低温蒸汽热源生产高强石膏,同时高强石膏生产中也没有粉尘排放,生产成本仅为水泥平均售价的60%。由此可见,用高强石膏代替水泥的部分用途,能够减少水泥使用量,负成本地达到减少碳排放量的目标。

高强石膏发展潜力巨大,我省完全可以利用丰富的脱硫石膏和天然石膏进行热电联产高强石膏,不仅能够减污降碳,还能够打造成我省的一个支柱产业,助力我省成为低碳建筑材料的产业基地。

 

供稿人:王永昌 中国民主建国会山西省委员会环资委委员

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