【技术】水泥企业脱硫的策略与实施

3.2工艺与操作的调整

众多因素影响着熟料生产线的脱硫效果。采取精细化操作，挖掘企业自身的脱硫潜力，不失为既能脱硫减排，又能增产增效，一举两得的好方法。

3.2.1合理搭配资源

控制SO2排放，首先就要从源头抓起。在力所能及的条件下，尽可能控制生产原料中的硫含量，避免使用低价硫含量高的辅助原料，避免使用黄铁矿和硫铁矿石。由于受地质原因的影响，各地原料中硫含量各不相同，即使同一矿点，硫含量的高、低也存在差异。因此，为达到既能充分利用资源，又能控制SO2排放的目的，合理搭配使用原料就显得尤为重要。

3.2.2调整原料配料

要取得良好的脱硫效果，保证生料的易烧性是一个重要因素如果生料易烧性差，为了不影响C3S的形成，一般就会采取提高烧成带温度的方法。但这将使物料中更多的硫挥发出来。另外，碱的硫酸盐比较稳定，可以在熟料中固化、凝固，随熟料带出窑系统。所以硫碱比的大小直接影响硫在烧成带的挥发量。因此，在生产过程中，为减少SO2排放，必须调整原料配料，控制合理的硫碱比，并保证生料具有良好的易烧性。

同时值得注意的是，硫酸盐沉积导致窑尾上升管道和旋风筒的结皮问题;有人通过对窑尾O2、CO浓度以及C4下料与SO3含量之间的相互关系研究，发现在硫碱比为1的情况下，将窑尾烟气O2含量从2%降低到l.0%～l.5%，使SO2排放量增加了50～80ppm。因此，降低SO2排放，还要重视对O2含量的调节控制。

3.2.3立磨的操作调整

窑尾烟气通过生料磨与生料大面积接触，可以收到良好的脱硫效果，但这只是对立磨而言。当采用球磨机的时候，脱硫效率就会降低。主要原因是球磨机中的物料与烟气的接触方式不同。立磨中的CaCO3，在温度低于600℃的情况下，如果没有水的作用，脱硫效果也很差。物料中的水含量、在磨内的停留时间、与气流的接触反应面积等，对脱硫效果都有很大影响。因此，在立磨操作中要时刻关注这些参数的变化，并及时予以调整。

3.2.4中控操作精细化

回转窑系统的烟气组成和温度控制的合理与否，对SO2的排放影响很大。在回转窑的前过渡带或烧成带CaSO4会分解，分解程度取决于O2过剩量、CO含量和温度。烟气中O2浓度和CO浓度，都会影响CaSO4的分解。窑内的还原气氛会增大SO2的排放浓度。在CO含量为2000ppm的情况下，CaSO4在1000℃就开始分解。由于缺氧会增加分解炉和四、五级筒的脱硫难度，从而对分解炉脱硫效果产生影响。同时，入窑生料经过易于脱硫反应进行的温度范围时间的长短，对脱硫效果也有着很大影响。物料在该温度范围内的停留时间，与喂入生料的组分、颗粒分布以及窑气中CO含量密切相关。因此，调整优化燃料的燃烧效果，保证充足供氧，控制系统CO含量和温度，根据停留时间的要求改善中控操作，可以控制SO2的循环门。

3.2.5除尘器的作用

除尘器中气体和粉料紧密接触并且相对湿度较高，也可以脱除一部分SO2。据文献报道：布袋除尘器的脱硫效果要好于电除尘器。这是因为布袋除尘器的滤袋上面附有一层细粉层，含硫气体通过滤料时，碱性粉尘虽然对烟气中所含SO2的捕捉能力不是很强，但对部分SO2还是具有一定的吸附作用，能够在一定程度上降低SO2的排放。

3.3脱硫装置脱SO2

在通过自身挖潜，SO2未能达标排放的情况下，就要采取脱硫装置脱SO2了。对采用脱硫装置脱SO2的关注，欧美国家的水泥企业要早于中国企业。目前被水泥厂采用的SO2脱除法，已经包括：干反应剂喷注法、热生料喷注法、喷雾干燥脱硫法、湿式脱硫法等方法。

3.3.1干反应剂喷注法

干反应剂喷注法是指将熟石灰喷入预热器系统的适当位置。据资料报导：将熟石灰加入于一、二级旋风筒之间的连接管道，在钙硫比2.5和4的情况下，脱硫效率能够分别达到50%和70%。国外某公司曾将干的Ca(OH)2喂入上面两级旋风筒之间的连接管道和出一级预热器的废气管道内，当钙硫比在4.0～5.0范围时，脱硫效率在55%～65%之间。有人试验将熟石灰喷入生料立磨，最高的脱硫效率可以达到80%。

3.3.2热生料喷注法

热生料喷注法是指将已经分解的生料喂入预热器系统一、二级旋风筒之间的旋风除尘器。该旋风除尘器安装在上面两级旋风筒之间的连接管道附近。从分解炉出口引出一部分废气进入旋风除尘器，即使对硫铁矿含量高的原料，除尘器只要能通过大约5%～10%分解炉废气即可满足脱硫要求。然后将收集下来的粉尘喂入一、二级旋风筒之间的废气管道。由于收集的热生料中包含大量的活性CaO，在钙硫比为5~6的情况下，脱硫效率可以达到25%～30%。美国Fuller公司的De-SOx旋风系统便属于此类。另外，英国的RMC水泥公司也作过类似尝试，将窑尾下料处已分解的生料喂入1~2级旋风筒之间的连接管道或者喂入出一级预热器后的废气管道，钙硫比在30左右，脱硫效率分别可以达到30%和40%。

3.3.3喷雾干燥脱硫法

喷雾干燥脱硫法是一种湿法与干法相结合的脱硫方法，石灰消解后形成的浆液由喷雾装置喷入吸收塔，脱硫效率可以达到50%～90%。RMC公司曾将石灰消解后喷入增湿塔。增湿塔中喷雾嘴分为两组，一组用来喷入石灰浆液，另一组用来喷入冷却水。被雾化成细小液滴的脱硫剂与烟气中的SO2发生化学反应，从而脱除烟气中的SO2。烟气中未反应的石灰颗粒和反应生成物等随烟气带出增湿塔，进入除尘器被收集下来。该脱硫系统存在两个控制回路，一个用来控制增湿塔出口气体温度，另一个用来控制烟囱SO2的排放浓度。该脱硫剂浆液中悬浮着很多微细Ca(OH)2颗粒，通常在3～10μm，SO2气体易溶于浆液并与其发生反应。与此同时，浆液中的水分在热烟气作用下蒸发，脱硫效率可以超过90%。收集下来的含硫化物的窑灰进入生料磨，不存在废弃物处理的问题。

3.3.4湿式脱硫法

目前国外有的水泥厂还采用了湿式脱硫法。Fuller公司的湿法脱硫成套设备一般安装在除尘器后面，并以正压工作。气体进口设在吸收塔下部，吸收塔顶部装有成组的雾化喷嘴。用20%的石灰和80%的水在浆液池制成石灰液浆，进入吸收塔底部的沉淀槽，然后被泵入喷嘴。在石灰稀浆沿吸收塔下降过程中，与烟气形成逆流接触，脱除烟气中的硫，生成的CaSO2进入沉淀槽。沉淀槽底部鼓入空气，将CaSO2强制氧化生成石膏。生成的石膏进入水力旋流器，再通过离心机，可以得到含水10%～15%的石膏，这种石膏可以部分替代水泥粉磨使用的石膏。当水和石膏分离出来后，水再返回浆液池。石灰料浆与气体中的SO2反应是在接近露点条件下进行的，经过吸收塔的气体需要通过除雾器除去悬浮水滴和颗粒物，然后再从烟囱排出。

4结论

(1)SO2是大气的主要污染物之一，对SO2的控制治理已是刻不容缓。由于各企业不同的工艺设计和不同的运行工况，SO2气体的排放浓度存在着较大差异。因此，对水泥厂的脱硫，要有针对性的进行。

(2)企业根据自身情况，可对脱硫方案分步进行实施。首先从挖掘生产工艺自身的脱硫潜力着手;如果通过自身挖潜，SO2排放仍未能达到排放标准，就需要采用脱硫装置进行脱硫了。

(3)对于水泥熟料生产线，抑制SO2排放的措施主要可分为三类：利用生产线自身的设备对SO2脱除;改善熟料生产系统的工艺操作，采用脱硫装置脱除技术。

(4)在几种脱硫装置脱SO2的方法中，尽管干反应剂喷注法的脱硫效率较高，但因需要增加购置熟石灰的费用，脱硫成本较高。喷雾干燥脱硫法可以通过对水泥厂增湿塔进行改造来实现，投资低于湿法脱硫。脱硫效率较高，并且不存在脱硫产物的处理问题。但在石灰浆液喷注过程中，对管路、阀门、喷头、预热器及风机，堵塞和粘附比较严重，脱硫剂浆液固体含量超过13%会造成喷嘴雾化困难，检修维护的工作量大。湿式脱硫法效果虽好，脱硫效率可以达到80%～95%，浆液固体含量可以达到30%，堵塞和维修问题较少，但受设备投资、运行费用和技术要求高的限制，难以适合我国的国情。另外脱硫石膏含有大量杂质，很多情况下再利用的价值不大，最终不得不作抛弃处理。比较而言，热生料喷注法如De-SOx旋风系统较节省投资，比较适合我国水泥行业的具体情况。

(5)随着时代的发展和科学技术的不断进步，新的优化的脱硫技术仍会产生。水泥企业应根据自身实际，遵循优质、高效的原则，经济、合理地选择脱硫方案，确保SO2排放控制在国家标准以下，为节能减排、保护环境尽到应有的责任。