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GB4915—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日開始，熟料生產(chǎn)線SO2排放濃度不得高于200mg/Nm³，重點(diǎn)地區(qū)不得高于100mg/Nm³。為了積極響應(yīng)落實(shí)國家環(huán)保減排政策，對(duì)SO2排放高于200mg/Nm³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，開發(fā)出了采用分解爐出口取出的CaO為脫硫劑，通過生產(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?，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，我們開發(fā)了通過生產(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5000t/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/Nm³左右，生料磨開時(shí)也高于國家標(biāo)準(zhǔn)200mg/Nm³的排放限值。

2.1SO2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，通入到40m³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20m³的儲(chǔ)存罐，再分別通過一臺(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，通過稀釋冷卻機(jī)冷卻、旋風(fēng)分離器收塵將物料收集下來。制漿及儲(chǔ)存系統(tǒng)主要是將收集下來的物料送入儲(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圖1，主要工藝設(shè)備及參數(shù)見表1。