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技术丨电石渣作为脱硫剂在熟料生产线的应用

北极星大气网  来源:水泥  作者:张海涛等  2020/5/21 9:30:08  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:超低排放 电石渣 脱硫剂

北极星大气网讯:摘要:随着国家对窑尾烟气中的SO2排放要求越来越严格,利用电石渣的强碱性在熟料生产过程中进行脱硫,既减少了窑尾烟气中的SO2排放,又解决了电石渣的环境污染问题,起到了“以污治污”的双重效应。

随着国家近年来对大气污染越来越重视,水泥企业污染物(NOx、粉尘、SO2)的排放标准也越来越严格。其中GB 4 915—2013《水泥工业大气污染物排放标准》规定,水泥窑尾系统SO2排放标准≤200 mg/m3,重点地区企业执行特别排放限值标准≤100 mg/m3。有的地方政府在取暖季错峰生产期间,规定更为严格的污染物排放标准即超低排放标准(例如烟尘≤10 mg/m3,SO2≤50 mg/m3,NOx≤100 mg/m3)。规定达到超低排放标准的企业,可以豁免错峰生产期间或部分天数的停产时间。水泥窑尾烟气SO2的排放浓度直接关系到企业的经营及经济效益。

1 电石渣及其在煤电行业的脱硫应用

电石渣,是工业生产乙炔、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇等过程中电石(CaC2)水解形成的以Ca(OH)2为主要成分还含有少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物及少量的有机物的工业废渣,其CaO含量在60%以上,具有碱性强、难以处置的特点。我国每年有数千万吨的电石渣排放,若直接排放,不仅占用土地,而且污染水资源、风干后造成粉尘和大气污染。

煤电行业脱硫剂:石灰(主要成分CaO)、消石灰(主要成分Ca(OH)2)、石灰石粉(主要成分CaCO3)都是利用酸碱中和原理除去烟尘气体中的SO2。同样电石渣在水泥窑生产过程中也应该能起到脱硫的作用:即电石渣主要成分Ca(OH)2加热后分解Ca(OH)2=CaO+H2O,CaO与SO2或SO3反应产生CaSO3或CaSO4。

2 利用电石渣配料验证在熟料生产线的脱硫效果试验

熟料煅烧过程中产生的SO2 主要来自两部分,即原料及燃煤。硫主要以有机硫化物、硫化物(简单硫化物或者复硫化物,如硫铁矿,主要成分FeS2)或硫酸盐的形式存在[1]。借鉴电石渣在煤电行业的脱硫应用,结合熟料生产的实际情况,我公司提出“电石渣替代部分石灰石进行配料能否降低窑尾烟气SO2浓度”的设想并进行了试验。

2.1 原、燃料化学分析

原、燃料的化学分析见表1,煤粉工业分析见表2。

1.jpg

2.2 利用电石渣配料进行脱硫试验过程

我公司外购电石渣水分33.1%,单独入料困难,采用电石渣和硫酸渣1∶3、1∶2、1∶1(质量比)三种方案分别搭配入料进行试验。生产过程中既要满足窑尾烟气中SO2的超低排放要求又要兼顾生产成本,根据试验结果从三种方案中选取一种两者兼顾的方案在日常生产进行配料,即以电石渣和硫酸渣1∶2(脱硫和成本两者兼顾)方案为例分析(其他两种试验过程及数据不再赘述)。电石渣搭配前后生料各物料配比对比情况见表3。

2.jpg

2.3 电石渣配料前后窑尾烟气中SO2排放浓度的对比

我公司配备2台ATOX50型生料磨,窑尾烟气中SO2检测点选取在窑尾废气排风口,由第三方检测机构对电石渣配料前后生料磨开一停一及生料磨全开两种状态分别测量3次。测量结果见表4。

3.jpg

从表4可以看出,在生料中掺入1.5%左右的电石渣后,生料磨开一停一的状况下,窑尾烟气中SO2较掺电石渣前平均降低118.0 mg/m3,掺电石渣后三次测量浓度平均为26.4 mg/m3;两台生料磨全开的状况下,窑尾烟气中SO2较掺电石渣前平均降低56.8 mg/m3,掺电石渣后三次测量浓度平均为8.2 mg/m3。

3 生产应用

依据上述试验结果,采用在生料中掺入1.5%左右的电石渣进行配料生产,通过第三方在线检测数据:两台生料磨全开时窑尾烟气中SO2浓度在10 mg/m3以下;停一台生料磨时窑尾烟气中SO2浓度在20~30 mg/m3之间。与试验阶段检测数据基本一致。电石渣作为脱硫剂在水泥熟料生产过程中成功应用后,天瑞水泥集团的其他几个分公司也通过到我公司学习后,都陆续开始使用电石渣配料降低窑尾烟气中SO2浓度,并取得良好的效果。

4 使用过程易出现的问题及采取的措施

(1)电石渣细度细、水分高、黏度大,易堵塞下料口、易结库壁。

措施:严格控制进厂电石渣水分,条件具备者可先存放一段时间后再使用;控制电石渣水分的同时,也严格控制和电石渣搭配入库物料的水分;库壁可贴树脂板,增加库壁的光滑度;定期及时清库。

(2)由于电石渣主要成分Ca(OH)2在空气中可与CO2反应生成CaCO3,搭配后的混合物料若长时间不用易板结,造成取料或下料困难。

措施:停产时间较长时尽量控制均化堆棚内搭配后混合物料的量,配料库内尽可能不存。电石渣单独在原料棚存放,仅是表面一薄层板结,不影响使用。

5 结论

(1)在生料配料过程中掺入一定量的电石渣可以降低窑尾烟气中SO2的浓度。

(2)利用电石渣配料既降低了窑尾烟气中SO2的浓度,又解决了电石渣占用土地和污染环境的难题。

作者单位:天瑞集团郑州水泥有限公司

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