干法半干法煙氣脫硫副產物中含有大量亞硫酸鈣（CaSO3）難以利用，排放占用土地污染環境。為解決這一現狀，遼寧冶金設計研究院有限公司利用兩段回轉富氧外加熱氧化技術及裝置，把脫硫灰中CaSO3氧化成CaSO4，廣泛用于建材生產、建筑裝修等領域，解決了干法半干法脫硫副產物不能利用和污染環境的難題，實現了干法半干法脫硫灰綜合利用技術的突破。這一技術的推廣應用對環境保護、節能減排，將起到積極作用，經濟效益和社會效益顯著。
一、技術研發背景
我國煙氣脫硫主要采用濕法、干法和半干法工藝。其中干法半干法相比濕法脫硫工藝投資少、占地面積小、節水節能，沒有廢水廢酸污染，因此深受中小電廠、冶金燒結、供暖供熱、化工建材等行業歡迎。目前，煙氣脫硫廣泛采用的循環流化床法（CFB）、旋轉噴霧干燥吸收法（SDA）、爐內噴鈣尾部增濕活化法（LIFAC），高性能燒結廢氣凈化法（MEROS）、新型一體化脫硫法（NID ）等都屬于干法半干法脫硫工藝。
干法半干法脫硫工藝雖然優點很多，但缺點是脫硫副產物（脫硫灰）難以利用，原因是其中含有大量的亞硫酸（CaSO3），其特性是：
1、水化反應慢，不能很快凝結硬化，造成水泥或建材生產緩凝；
2、穩定性差，遇水會慢慢膨脹，破壞混凝土或建筑材料強度；
3、遇高溫SO2會重新釋放，造成二次污染。
由于以上原因，干法半干法脫硫灰不能直接填加到混凝土中或用于生產水泥、砌塊、板材等建筑材料，其它領域更無法利用。我國電力和冶金行業有1000多條燃煤機組及燒結機、球團機采用干法半干法脫硫，化工建材、供暖供熱等中小企業采用的更多。這種脫硫工藝一邊脫硫一邊產生新的污染，形成惡性循環。全國每年排放脫硫灰約2000萬噸，目前只能用于回填或露天堆放,不僅占用大量土地，而且對環境和水源造成嚴重污染。
要實現脫硫灰的綜合利用必須首先把其中的CaSO3轉化成可利用的物質。大量試驗證明，CaSO3在適合的溫度、時間、氧含量條件下，可以迅速轉化為CaSO4。采用什么工藝和設備進行轉化？國內外科研機構進行了大量研究和探索。主要采取兩種方法：一是低溫催化，把高錳酸鉀、乙酸、錳鐵合金渣、硫鐵礦渣、硫酸等作為催化劑與脫硫灰混合堆放，在常溫條件下促使脫硫灰氧化。這種方法氧化時間長，生產效率低，占地面積大，有揚塵污染，不能連續生產。第二種方法是高溫氧化，把脫硫灰放入沸騰爐、炒鍋、浴鍋、密閉容器等設備進行加溫。這種方法同樣產量低、效率低、能耗高，不適合工業化生產。此前，國內外脫硫灰氧化技術仍然處于理論研究和實驗室試驗階段，還沒有找到能耗低、成本低、適合工業化生產的技術和裝備。因此，研發和突破脫硫灰氧化技術和設備，盡快改變脫硫灰難以利用現狀，對于治理污染、保護環境非常重要和緊迫。
二、研發進展及技術水平
遼寧冶金設計研究院有限公司是福鞍控股全資子公司，全國資源綜合利用科技工作先進單位，專注電廠、冶金、化工、建材行業煙氣脫硫脫硝工程和粉煤灰、脫硫灰等工業固廢治理，并負責鞍鋼每年30萬噸粉煤灰和20萬噸脫硫灰綜合利用任務。公司有較強的技術力量和研發能力，與中科院、北京建筑設計院、東北大學、濟南大學、沈陽航空航天大學等建立廣泛聯系，與澳大利亞紐斯卡爾大學聯合成立粉煤灰、脫硫灰綜合利用試驗基地。
公司從2010年開始進行干法、半干法脫硫灰中亞硫酸鈣轉化和綜合利用的技術研發。先后進行了脫硫灰氧化機理、氧化工藝、氧化設備、應用技術和產業化的研究探索，投巨資建設了循環硫化床試驗爐、電加熱回轉氧化試驗爐、外加熱回轉氧化窯，先后完成了實驗室試驗、中間試驗、成品應用試驗、產業化示范。歷經4年多不懈努力，終于研發成功了“干法半干法脫硫灰兩段回轉富氧外加熱氧化工藝及裝置”、“利用發電鍋爐或燒結機煙氣在線氧化脫硫灰的工藝”兩項技術， 把CaSO3氧化成CaSO4，使脫硫灰轉化為脫硫石膏。同時設計了一套生產成本低、適合工業化生產的脫硫灰氧化裝備，創造性地解決了干法半干法脫硫灰無法利用難題。實現了干法半干法脫硫灰資源化綜合利用技術的創新和突破，被授予兩項國家發明專利和一項實用新型發明專利。本發明技術特點是：
1、采用兩段回轉富氧外加熱工藝，通過調整回轉窯轉速、外加熱爐火焰和注氧量，穩定控制溫度、時間、氧含量，滿足脫硫灰氧化條件，實現了工業化生產和脫硫灰氧化工藝、設備的創新；
2、利用發電鍋爐或燒結機煙氣在線加熱氧化脫硫灰，CaCO3直接氧化成CaSO4，干法半干法煙氣脫硫排出的不再是廢棄物，而是可以利用的寶貴資源。
3、煤、電、氣及各種工業副產煤氣、高溫煙氣等均可作為熱源，特別是直接利用電廠和燒結廠高溫煙氣在線氧化，降低了能耗和成本。
4、脫硫灰變石膏，替代天然石膏用于建材、建筑、裝修等領域，為脫硫灰市場應用開辟了新途徑
5、由于工藝、設備、能源、工業化生產、市場應用等技術瓶頸的突破，加之污染治理補貼和稅收優惠政策扶持，氧化成本高、效益低的難題得到了解決
三、產業化及市場應用前景
目前，研發成果已轉入產業化，利用研發的干法半干法脫硫灰氧化石膏技術，2015年1月開始建設30萬噸/年脫硫副產物資源化綜合利用項目，用于處理鞍鋼電廠和燒結廠排放的脫硫灰，建設內容包括脫硫灰氧化生產線5條。2016年初，第一條工業化示范生產線建成投產，經過近1年的生產運行，證明技術先進、設備可靠、能耗低、效益好。另外兩條生產線正在建設中，熱源采用鞍鋼冶金副產焦爐煤氣和高爐煤氣。
干法半干法脫硫灰氧化后稱為脫硫灰氧化石膏，理化性能與天然石膏接近，能代替天然石膏和其他化學石膏生產各種制品，并且節能、質輕、防火、凝結硬化快、裝飾效果好，應用領域非常廣泛：
1、應用于建材領域，生產水泥、石膏砌塊、加氣混凝土、空心條板、石膏板、石膏隔音板等；
2、應用于建筑工程，替代部分水泥用于澆筑發泡混凝土，干粉砂漿、砌筑砂漿、抹灰砂漿、灌漿砂漿、地坪砂漿等；
3、還可以應用于建筑裝修，粉刷石膏、抹灰石膏、自流平石膏、嵌縫石膏、石膏黏接劑等；
利用本技術生產的脫硫灰氧化石膏已開始大量應用。水泥廠代替天然石膏及其他化學石膏作為緩凝劑生產水泥，各項指標都達到或超過國家標準；其他建材企業也開始應用于發泡混凝土、加氣混凝土、干粉砂漿、建筑砌塊、建筑板材等建材產品生產，效果也非常理想。
我國目前有1000多條燃煤機組及150多臺燒結機、球團機采用干法半干法脫硫，化工、建材、供暖供熱采用的更多。這些企業每年排放2000多萬噸脫硫灰都沒辦法利用，環保壓力極大，急需找到合適的技術和裝備對污染進行治理。本技術科技含量高、市場容量大，技術轉移和推廣應用經濟和社會效益明顯：
1、廢物變寶，有利于改變因無法利用而四處堆放、占用土地、污染環境的狀況；
2、脫硫灰變石膏，替代天然石膏用于建材、建筑、裝修等領域，有利于減少天然石膏采掘，保護環境和不可再生的自然資源；
3、解決干法半干法脫硫灰利用難題，有利于具有很多優勢的干法半干法脫硫工藝的完善和發展；
4、形成新的環保產業，創造就業，增加新的經濟增長點。
本技術不僅對熱源適應性強，煤、電、氣及各種工業副產煤氣、高溫煙氣等均可作為熱源，而且氧化能耗低、生產成本低。能耗以熱值8500kcal/Nm3的天然氣為例，氧化1噸脫硫灰耗天然氣10m3左右，耗電12kw/時左右，人工費每班操作工人3名，其他材料消耗和管理費用不多。
本技術投資少，適合中小企業。以5T/H脫硫灰氧化生產線為例需要的基本條件是：廠房：300㎡（35D X 10W X7H），場地500㎡；熱源：50m3/小時（熱值8500kcal/Nm3）天然氣或相當熱值的煤、電、煤氣、工業副產煤氣、750°C以上高溫煙氣。
經過較長時間試生產和產品應用試驗，脫硫灰氧化石膏技術設備已基本成熟，并得到國內外相關行業的廣泛關注。公司準備加快科技成果轉化步伐，積極對外推廣脫硫灰氧化石膏技術設備，為采用干法半干法煙氣脫硫技術的企業提供服務，為保護環境、發展綠色環保產業做出積極貢獻。
