一块石头掀起绿色科技革命

近日，国家能源集团科环山东能源顺利完成自主研发的“脱硫石膏钙硫资源化循环利用及协同矿化二氧化碳技术”工程验证项目工艺包开发及初步设计，一场“保护石灰岩矿山+打造火电厂碳谷”的绿色科技革命，悄然来到。

图为科环山东能源研发团队在开展脱硫石膏资源化利用技术试验，该技术能够将92%以上的脱硫石膏再次转化为湿法脱硫剂，实现资源循环利用。

减采护山，十年省出一座珠峰

由于石灰石价格便宜，并易于运输与保存，自上世纪80年代以来，成为燃煤电厂普遍使用的脱硫剂，它在对二氧化硫的吸收过程中，会转化为脱硫石膏。相关数据显示，中国2023年产出的脱硫石膏已超过1亿吨，作为大宗工业固废，脱硫石膏堆放、消纳的问题愈加突出，污染土壤、水体的安全环保隐患有增无减。

“东部地区脱硫石膏外售价格已从每吨几十元跌到几元。”“我们西北地区不仅卖不出，还要按吨支付五六十元的处置费。”在技术前期调研阶段，许多火电厂不约而同道出了这样的“心中愁”。不仅如此，石灰岩作为一种非可再生资源，如果过度开采或不合理开采，还会导致植被破坏、水土流失及滑坡泥石流等灾害，采挖爆破过程中还会造成严重的粉尘、噪声污染。

为了大气环境治理而产生了新的环境治理问题，科环山东能源的研发团开展核心技术攻关，打通脱硫石膏循环复用的“任督二脉”。

“这项技术的颠覆性在于能够实现电厂石灰石脱硫剂的循环利用，很好地解决脱硫石膏大宗固废处置和资源化利用难题。”该技术研发负责人、科环山东能源副总经理杨春振介绍。

杨春振的信心来源于“一站式、两件宝”的研发思路，即在同一个反应设备中把脱硫石膏、二氧化碳等脱硫副产品与相关反应剂按一定比例、一定工艺混合，使脱硫石膏在常温常压下就能发生复分解反应，再通过大量的参数计算，采用最适合的分离结晶等技术，制备出碳酸钙和硫酸铵两件“宝贝”，其中碳酸钙纯度达到90%以上，完全满足脱硫需要，重返脱硫塔轻车熟路干它们脱硫的“老本行”，电厂也基本不用新采购石灰石了。根据目前国内脱硫石膏年产量测算，该技术每年能减少近1亿吨的石灰岩开采量，约占珠穆朗玛峰已知质量的十分之一。而硫酸铵含有丰富的氮硫元素，作为化肥原料销路宽广，市场售价每吨能达到1400多元。

图为脱硫石膏资源化利用技术试验复分解试验室

图为脱硫石膏资源化利用技术试验复分解反应塔

固碳减碳，再造23个塞罕坝林场

科环山东能源研发的脱硫石膏高价值资源化新技术，巧妙地在脱硫石膏复分解制取碳酸钙过程中刻意找到锅炉“通个气”，用来捕集利用烟气中的二氧化碳。“石膏资源化循环利用，协同降碳，主打的就是一个协同增效。”年轻的研发工程师刘泽阳说。

所谓协同增效，就是该技术运用同一套工艺设备，每处理1吨脱硫石膏，还能吸收矿化200千克以上的二氧化碳，相比传统技术路线，该技术把捕集与利用两个环节合二为一，既避免了附带成本和次生污染的问题，又能实现高效、连续生产。以一台1000兆瓦超超临界燃煤发电机组为例，每年可吸收矿化二氧化碳1万吨，单是碳交易这一项创效达70万元，经济效益、生态效益和社会效益显著。

“我们还做过一个大胆测算，如果全国的脱硫石膏都用上了这个技术，每年能固碳减碳2000多万吨，相当于23个塞罕坝林场一年的固碳量。”该技术研发工程师丛玮说。

该技术通过促动释放脱硫石膏里的间隙水和结晶水，实现了全工艺流程无需外接水源、无其他污染物产生。“自始至终都是绿色环保的，也是这项技术的一个‘彩蛋’吧。”作为该技术攻关的全程参与者，研发工程师高俨说。

“公司作为‘科改企业’，就是要把加快绿色科技创新落到实处，助力无废集团建设、助力我国发展方式绿色转型，让科技创新更好为美丽中国赋能、添力。”该公司党委书记、董事长刘文斌坚定地说。

图为石膏资源化利用项目组成员们在曲阜实验台