实现4500t/d熟料生产线水泥窑自净脱硫工艺达标排放的技术措施
0 引言
我公司现有一条4500t/d新型干法水泥回转窑生产线，每当原料磨停机避峰后，水泥窑烟气SO2浓度超标，经过长期观察，在300～1000mg/m2之间波动，其中，400mg/m2以内占95%以上。前期进行了多次热生料脱硫技改工作，均以失败结束，但从技改验证中，累积了很多的宝贵经验。通过调整原材料配比、生料回灰入窑、SP锅炉回灰到高温风机出口管道和生料磨磨内喷水多措并举，实现了SO2排放值的下降，实现SO2排放可控，降低了企业运营成本。
1 改造措施及效果
因原材料含硫量高，在预热器分解后，产生SO2气体，形成排放值超标。针对水泥窑烟气SO2浓度超标，采取如下措施。
1.1 排查原材料，稳定和控制硫排放本体值
脱硫技改的前期工作主要有两个方面：一是通过原材料的排查，减少高硫材料的用量，达到降低原材料硫含量的输入，削减SO2，降低脱硫技改的压力；二是只有系统的硫本体值稳定了，才能在有效的脱硫技术下实现稳定达标。排查各材料的硫含量见表1。
根据材料的硫含量，进行配料调整，重点是降低硫含量高的铁矿石用量，并更换了页岩矿点，选择骨料项目开挖页岩，经检测页岩全硫含量仅0.17%，调整前后配比见表2。
调整后，生料磨避峰后，SO2气体排放值控制在240～300mg/m2之间波动，整体值得到控制，浓度范围变小，达到了预期目的。
1.2 多措并举，实现系统综合脱硫
前期进行了很多脱硫技改，很多均是因脱硫值在50～100mg/m2之间，数值太低，认定为脱硫效果差，从而导致技改失败。本次通过配料优化调整后，只要能降低200mg/m2就可以实现达标受控了。因此，对前期的脱硫技改进行疏理，多措并举，实现系统综合脱硫。首先共梳理理了三个措施，同步运行，分别如下：生料回灰入窑(见图1)、SP锅炉回灰到高温风机出口管道(见图2)和生料磨开机期间磨内喷水(见图3)。
以上三个措施累计可降低SO2浓度达到100mg/m2左右，生料磨停机后，SO2排放值在150～240mg/m2之间，波动范围进一步下降。
1.3 提出新的脱硫方案
针对无法达到稳定达标的现状，通过查找文献资料，寻找脱硫的理论数据，参考2010年10期《水泥》杂志刊登了南京工业大学和天津院联合发表的《水泥厂SO2排放超标的原因分析》论文，其主要研究成果摘要见表3、图4。
从以上资料知道硫排放在预热器中各级产生的具体点位和浓度，对照我公司实际运行参数(见图5)，选择脱硫点。
因此通过增加催化剂的方法，促进脱硫效率。提出了以水为催化剂，在C3和C4上升烟道喷入，脱硫原理H2O+ SO2=H2SO3，H2SO3+CaCO3=CaSO4；首先将水作为催化剂，先将烟气中的SO2进行酸化，转化为亚硫酸，提高反应速率。选择碳酸钙是因为含量多，可以更好地与亚硫酸反应，生成亚硫酸钙。喷水量的计算：根据400mg/m2排放值，乘以风量，每小时排放SO2总重量是260kg，需要喷水量73kg自制安装的水箱、水泵和管件见图6，安装的喷枪见图7。
运行后，SO2排放值控制在90mg/m以内，与国标200mg/m2有一定的安全空间，具备稳定达标运行的条件。
脱硫值与理论值误差较大的原因分析：喷水量较小，水变为水蒸气时，体积膨胀1700倍，喷水量1t/h，水蒸气体积仅1700m3/h，占废气量仅0.3%，计算表明，水蒸气与SO2气体接触的概率较小，若要提高脱硫效率，必须增加喷水量，但喷水量加大会影响预热器热效率。喷1t水，本级旋风筒上升烟道温度下降8℃。
1.4 管理跟进，明确责任和应急预案
凡涉及到与硫排放有关的地方，明确责任，全员参与，才能实现达标受控，制定关于对烟气SO2排放严格控制的管控措施。技改后，SO2排放在50～90mg/m2之间，达到了预期目标，节省了大量的脱硫运营费用。
2 结束语
通过原材料配比调整、生料回灰入窑、SP锅炉回灰到高温风机出口管道和生料磨磨内喷水多措并举，实现了SO2排放值的下降，通过理论分析，提出了新的脱硫方案，C3和C4上升烟道喷水，投运后，效果较好，实现了生料磨停机后SO2达标排放。但我们要清楚地认识到，只有严控原材料硫的输入，是实现SO2的基础和根本保障。在此前提下，实施降硫方案，可以辅助降低SO2达到200mg/m2左右，从而实现SO2排放可控，降低企业运营成本。
作者：张太权，牛庆祥，田登峰
单位：陕西实丰水泥股份有限公司
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