新型干法水泥窯 SO2 減排技術(shù)的研究及應(yīng)用分析

　　2013 年 12 月發(fā)布的 GB 4915—2013 《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定：現(xiàn)有生產(chǎn)線自 2015 年7 月 1 日開(kāi)始， 熟料生產(chǎn)線 SO2 排放濃度不得高于200mg/Nm?，重點(diǎn)地區(qū)不得高于 100mg/Nm? 。為了積極響應(yīng)落實(shí)國(guó)家環(huán)保減排政策 ，對(duì) SO2 排放高于200mg/Nm? 的部分生產(chǎn)線，海螺集團(tuán)多次組織技術(shù)交流會(huì)議，分析排放超標(biāo)的原因，并與相關(guān)高校及研究院所合作交流，開(kāi)發(fā)出了采用分解爐出口取出的 CaO為脫硫劑，通過(guò)生產(chǎn)線自身脫硫的技術(shù)，并在海螺某生產(chǎn)線進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用，現(xiàn)將實(shí)際應(yīng)用效果介紹如下。

　　1 水泥生產(chǎn)線 SO2 排放超標(biāo)的原因

　　水泥窯系統(tǒng)中的硫是由原料和燃料帶入的。原料中的硫以有機(jī)硫化物、 硫化物或者硫酸鹽的形式存在，單質(zhì)硫可以忽略不計(jì)。原料中存在的硫酸鹽在預(yù)熱器系統(tǒng)通常不會(huì)形成 SO2 氣體，大體上都會(huì)進(jìn)入窯系 統(tǒng)。原料中以其他形式存在的硫， 則會(huì) 在 300~600℃被氧化生成 SO2 氣體，主要發(fā)生在五級(jí)預(yù)熱器的第二級(jí)旋風(fēng)筒或者六級(jí)預(yù)熱器的第三級(jí)旋風(fēng)筒。在預(yù)分解窯系統(tǒng)內(nèi)，由窯頭和分解爐喂入燃料所含的硫均被 CaO 和堿性氧化物吸收，生成硫酸鹽。

　　一般水泥生產(chǎn)線 SO2 排放都較低，主要是因?yàn)樗喙に嚤旧砭哂械拿摿蜃饔茫?即分解爐內(nèi)新生成的CaO 活性很高，很好地吸收了煙氣中的 SO2。 但部分生產(chǎn)線由于原料中硫化物的量較大，硫化物氧化產(chǎn)生的 SO2 在通過(guò)上級(jí)旋風(fēng)筒時(shí)會(huì)被部分吸收，其余則隨廢氣一道從預(yù)熱器排出。 如果廢氣用于烘干原料，則SO2 在原料磨中進(jìn)一步被吸收。 但是需要指出的是：在溫度低于 600℃的情況下，CaCO3 對(duì) SO2 的吸收效率要遠(yuǎn)低于 CaO。上面兩級(jí)預(yù)熱器中 CaCO3 分解率較低且僅有少量 CaO 被煙氣從高溫部分帶上去， 因此吸收效率很低。 再加上此時(shí)濕度較低以及排放前的停留時(shí)間較短，SO2 排放濃度可能會(huì)較高。

　　由于 SO2 能被活性 CaO 吸收，我們開(kāi)發(fā)了通過(guò)生產(chǎn)線自身取 CaO,制成一定濃度的漿液，采用噴霧干燥脫硫技術(shù)，噴入到生產(chǎn)線合適位置，吸收系統(tǒng)中的SO2。

　　2 海螺某生產(chǎn)線脫硫改造

　　海螺水泥某公司 5 000t/d 熟料生產(chǎn)線，由于石灰石原料中硫含量較高，在生料磨停時(shí)生產(chǎn)線 SO2 排放濃度高達(dá) 600mg/Nm? 左右，生料磨開(kāi)時(shí)也高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 200mg/Nm? 的排放限值。

　　2.1 SO2 減排技改工藝方案簡(jiǎn)介

　　從分解爐出口抽取含有高活性 CaO 的 880℃高溫氣體，通過(guò)稀釋冷卻器冷卻至 400℃后，經(jīng)旋風(fēng)分離器將物料收集下來(lái)，通入到 40m? 的制漿罐中，加水制備成 20%～30%的 Ca(OH)2 漿液，并將制備好的漿液經(jīng) 150t/h 循環(huán)泵送入 20m? 的儲(chǔ)存罐， 再分別通過(guò)一臺(tái) 15t/h 的泵將漿液噴射到增濕塔和生料磨出口，還原煙氣中的 SO2。 水泥生產(chǎn)線煙氣脫硫設(shè)備主要包括四個(gè)部分，分別是：取料系統(tǒng)、制漿及儲(chǔ)存系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)。 取料系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)有生產(chǎn)線出分解爐物料含有大量活性 CaO 的特點(diǎn)， 在分解爐出口抽取含料氣體，通過(guò)稀釋冷卻機(jī)冷卻、旋風(fēng)分離器收塵將物料收集下來(lái)。 制漿及儲(chǔ)存系統(tǒng)主要是將收集下來(lái)的物料送入儲(chǔ)存罐進(jìn)行預(yù)攪拌并儲(chǔ)存，當(dāng)制漿罐漿液達(dá)不到設(shè)定濃度時(shí)，儲(chǔ)存罐向制漿罐輸送一部分漿液，制漿罐通過(guò)攪拌器配制 20%～30%濃度的漿液，儲(chǔ)存罐和制漿罐均配制攪拌器和濃度計(jì)。 輸送系統(tǒng)由輸送泵組和循環(huán)泵組組成，主要是向噴射系統(tǒng)輸送漿液。 噴射系統(tǒng)由若干組噴槍組成，噴槍具有耐磨、耐腐蝕等特性，且噴射嘴直徑及布置角度等與生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。 窯尾煙氣脫硫工藝流程見(jiàn)圖 1，主要工藝設(shè)備及參數(shù)見(jiàn)表 1。

      2.2 脫硫系統(tǒng)投運(yùn)調(diào)試及運(yùn)行情況

　　2014 年 11 月技改完成并初次進(jìn)行投試，至 2015年 1 月先后進(jìn)行 3 個(gè)階段的運(yùn)行調(diào)試，調(diào)試時(shí) SO2 排放量是通過(guò)窯尾煙囪上的氣體分析儀測(cè)定，具體情況如下：

　　3 結(jié)論

　　通過(guò)試點(diǎn)生產(chǎn)線測(cè)試結(jié)果來(lái)看，采用生石灰制備的 20%濃度漿液脫硫系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，SO2 脫硫效率在60%以上， 生產(chǎn)線排放濃度完全能控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)200mg/Nm? 的限值以內(nèi)。 后期針對(duì)自制漿液時(shí)，因存在漿液顆粒物， 極易導(dǎo)致槍頭堵塞的問(wèn)題進(jìn)行了優(yōu)化，在其他 SO2 排放超標(biāo)的生產(chǎn)線上進(jìn)行了推廣應(yīng)用。