技术 | 生料磨停机后窑尾烟气SO₂超标排放问题的解决

引言

某公司5000t/d熟料生产线选用ф4.8m×72m回转窑，双系列五级旋风预热器带TDF分解炉。随着GB4915-2013《水泥工业大气污染排放标准》的实施，要求现有水泥窑及窑尾余热利用系统中SO₂排放浓度限定为≤200mg/Nm3(重点地区SO₂排放浓度限定为≤100mg/Nm3)，该公司目前执行重点地区排放标准。公司窑尾烟气SO₂排放浓度受生料磨开停机影响波动极大，生料磨正常开机时SO₂≤20mg/Nm3，在生料磨停机期间，窑尾烟气SO₂经常超标，最高时SO₂浓度可达600mg/Nm3以上。为了不影响公司回转窑的正常运行，采取了切实可行富有成效的措施。

对窑尾烟气超标时段分析，入窑煤粉全硫1％左右，未有明显变化；对入窑生料全硫分析，当生料粉全硫超0.08％时，极易造成生料磨停机时SO₂排放超标；对进厂原燃材料分析，发现生料中全硫偏高主要是由高硫石灰石带入生料。根据相关文献资料，高硫石灰石在440℃左右时受热氧化分解，而此温度段在C₁与C₃旋风筒区间内，此时CaCO₃尚未分解，气体中CaO含量偏低，固硫效率低，大部分的硫氧化成SO₃或SO₂，随着烟气对外排放。在生料磨开机时，大部分烟气经过立磨，由于生料磨内喷水，磨内湿度较高，在粉磨过程中吸附在CaCO₃表面并进行反应，在一定程度上起到了固硫作用，因此窑尾在线监测中SO₂浓度并不高。当生料磨停机时，全部烟气直接进入窑尾烟囱排放，最终导致烟气中SO₂排放超标。

2.1 石灰石的均化

加强石灰石检测，做好高硫和低硫石灰石分区堆放，并通过铲车合理搭配破碎，加强物料均化，确保石灰石全硫低于0.2％，以降低入窑生料硫含量。

2.2 加强烧成控制

稳定物料配比，适当降低熟料饱和比(控制熟料KH：0.90～0.91)，提高物料易烧性，合理控制各系统温度，避免过度用煤；合理控制系统通风，避免窑内产生还原气氛，窑尾烟室CO浓度控制在0.01％以内，最大不超过0.03％，以降低窑内SO₂产生量。

2.3 脱硫改造

(1)利用原增湿塔喷枪，将增湿塔喷枪部分关闭，保留3～4把喷枪，沿增湿塔周边均布，控制喷水量20～50t/h，以不影响窑尾布袋收尘器正常运行为宜。

(2)在高温风机出口至增湿塔管道增加自制雾化水枪(见图1)，喷水量5～10t/h左右。

(3)将窑尾SP锅炉回灰引至高温风机出口管道(见图1)。

图1 脱硫改造实施实况

改造完成后，在生料磨停机前半小时，先打开高温风机出口管道雾化水枪，若生料磨停机后SO₂排放浓度仍超标，再打开增湿塔水枪；最后停窑尾SP锅炉底刚性叶轮下料器，打开回灰管道阀门，将锅炉回灰引入高温风机出口烟囱管道；生料磨开机后，反方向执行操作。该方案使窑尾烟气湿度增加，烟气中粉尘浓度增加，提高了对烟气中SO₂吸附能力和固硫效率，降低窑尾SO₂排放浓度。

上述措施实施后，窑尾烟气SO₂排放浓度得到一定的降低(见图2)。对比分析，自制水枪可降低SO₂排放浓度100～150mg/Nm3，增湿塔喷水可降低窑尾烟气SO₂排放浓度200～300mg/Nm3，窑尾锅炉回灰可降低SO₂排放浓度80～150mg/Nm3，以上累计可降低窑尾烟气SO₂排放浓度400～500mg/Nm3。当生料全硫低于0.18％时，在生料磨停机后能控制SO₂排放浓度在100mg/Nm3以内。基本能解决生料磨停机SO₂超标排放问题。改造后，可提高石灰石采购范围，缓解石灰石供应紧张矛盾，降低熟料生产成本。

图2 窑尾烟气在线监测SO₂曲线图

(1)该方案可解决窑尾烟气SO₂浓度初始值低于500mg/Nm3的达标排放问题，若初始浓度过高，可结合脱硫剂同步使用，降低脱硫成本。

(2)适当控制增湿塔用水量，提高喷枪雾化效果，防止增湿塔湿底。

(3)SP炉回灰活性CaO含量偏低，吸收SO₂能力有限，可考虑从分解炉中抽取部分热生料粉，提高固硫效率。

(4)窑灰再次输入系统会导致系统通风阻力增加，相应增加高温风机电耗和高温风机叶轮磨损。

(5)采用喷水提高SO₂与粉尘吸附能力，达到降低SO₂排放浓度，对环境不会造成二次污染，但需合理控制入窑尾布袋收尘器入口温度，防止布袋收尘器糊袋而影响回转窑运行。

作者：程庆光，张建华，吴红良

来源：《兰溪诸葛南方水泥有限公司》

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