技术 | 水泥窑窑尾烟气控硫措施与实践

前言

某公司2500t/d熟料生产线，烟气在线采用雪迪龙SCS900C型烟气连续检测系统。因地处河北省邢台市沙河市，面临严峻的环保形势，环保设施运行的管控也更加精准。该公司在烟气系统增加了预处理系统后，由于消除了烟气中冷凝水和铵盐结晶的影响，生料磨停机状态在线SO₂排放值达到150mg/m3，不能满足超低排放要求的30mg/m3的要求。

为保证能达到当地排放要求，对窑系统进行脱硫研究，重点通过以下三种方式实现。

(1)建设热生料脱硫装置。热生料脱硫原理，水泥生料中CaO含量一般≥40％以上，在880℃左右的分解炉温度下，分解率能够达到90％以上。其化学成分(见表1)与生石灰大致相似，具有较强的脱硫作用，其主要反应见表2。利用这一原理在预热器分解炉鹅颈管选取适当位置，把已基本分解完的热生料利用系统自身压差，通过热生料引风管道分别引到C1和C2出口上升管道，热生料引风管道中部加设高温蝶阀控制开度，根据SO₂产生的排放量以及控制指标改变阀门开度，通过阀门调节两个热生料引风管道的使用。

(2)增湿塔喷弱碱性NaHCO₃溶液。NaHCO₃溶液脱硫原理：NaHCO₃水溶液与SO₂和SO₃经过一系列化学反应最终生成Na₂SO₄和CO₂。其主要反应方程式见式(1)～(3)。

（1）2NaHCO₃(s)=Na₂CO₃(s)+H₂O(g)+CO₂(g)

（2）SO₂(g)+Na₂CO₃(s)+1/2O₂=Na₂SO₄(s)+CO₂(g)

（3）SO₃(g)+Na₂CO₃(s)=Na₂SO₄(s)+CO₂(g)

经验证NaHCO₃在不同形态下一般都有较好的脱硫效果，尤其饱和溶液效果要更好，所以NaHCO₃是经济实用型脱硫剂。从动力学过程上看，气流的流量和温度对NaHCO₃的脱硫过程有一定的影响，在气流速度不高，温度不高于150℃情况下效果较好。对于我们水泥窑生产线增湿塔是理想的地点，此处风速低、温度可以满足脱硫需要。对比NaHCO₃和Na₂CO₃的溶解度，NaHCO₃的溶解度较Na₂CO₃对温度相对变化率小，因此确定用饱和溶液来进行进一步脱硫。此项目的实施方法为在水箱中用人工方式添加NaHCO₃粉末，利用敷设水箱底部的压缩空气加速NaHCO₃粉末溶解，得到约7％的NaHCO₃饱和溶液注入增湿塔水箱，通过增湿塔水泵喷入增湿塔内与高温风机出口含硫气体进行反应。

(3)窑尾预热器C1出口加熟石灰粉末：熟石灰脱硫原理为，碱性的Ca(OH)₂粉末与C1出口气体(成分见表3)中含酸性的SO₂发生化学反应生成CaSO₃和H₂O，在300℃的高温环境下CaSO₃快速的氧化成为稳定的CaSO₄。此项目实施方法为在窑尾预热器C1出口处人工添加熟石灰粉末来实现。

表3 C1出口气体成分

三种脱硫方式根据经济成本及增加难易情况，其投入使用的顺序为热生料脱硫装置→增湿塔喷NaHCO₃溶液→高温风机入口加熟石灰粉末，根据烟气在线监测数据要求使用热生料脱硫装置和增湿塔喷NaHCO₃溶液方式进行脱硫，高温风机入口加熟石灰粉末作为备用保障措施使用。

通过对水泥窑窑尾烟气控硫技术的研究，现场采取建设热生料脱硫装置、增湿塔喷弱碱性NaHCO₃溶液、窑尾预热器C1出口加熟石灰粉末这三种措施，使窑尾废气SO₂排放(标况下)由150mg/m3，控制在20mg/m3以内，实现了研究目标，达到了当地环保的要求。

该公司SO₂超低排放的实现为水泥企业针对越来越高的环保政策要求提供了一种方法，也为水泥企业生存提供了有力的保障。

作者：赵志杰

来源：《邢台金隅咏宁水泥有限公司》

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