水泥脱硫技术

水泥工业SO2排放与控制技术

北京中能环科技有限公司

工业网讯从水泥工业二氧化硫（SO2）的排放和国家在该行业制定的相关排放政策两个方面介绍了水泥工业SO2的减排目标，基于中能环公司大量的现场调研，对水泥工业SO2的来源进行了详细的分析；并针对新型干法水泥窑的工艺特点及借鉴了欧美水泥工业脱硫技术的应用范例，就水泥工业脱硫技术的进行了阐述，详细的分析了工艺优化脱硫、湿法脱硫、半干法脱硫、简易脱硫剂喷射等技术在水泥工业中的应用情况及存在的问题，最后联系国内水泥工业的实际情况，本着优质、高效、经济的原则，对中国水泥工业脱硫技术路线进行了研究、探讨。

关键词：水泥工业；烟气脱硫；二氧化硫；工艺优化脱硫；湿法脱硫；半干法脱硫；

随着经济的迅速发展，世界对能源工业、特别是电力工业的需求也迅速增长。工业化国家以油气燃料为主的能源路线是当前世界能源发展的一个基本趋势和特征，而中国却是世界上以煤炭为主的少数国家之一，我国的一次能源和发电能源构成中，煤占据了绝对的主导地位。大量煤的燃烧生成了大量的S02。·而S02是主要的大气污染物，是造成酸雨的两大元凶之一，每年因酸雨而造成的损失在百亿元以上，因此对SO2排放的控制与治理已刻不容缓。

针对水泥工业的SO2的排放，国家已制定了相应的排放标准GB4915-2004《水泥工业大气污染物排放标准》（当然某些地区还制定了比国标更为严格的排放标准）。根据该标准规定，当前水泥窑窑尾SO2的排放浓度不能超过因此针对高SO2排放的企业，为了达标，就必须进行烟气脱硫治理。

1 水泥厂SO2的来源

水泥厂二氧化硫的来源主要有两个地方，一个是原料，一个燃料。它是由原料及燃料中的无机硫及有机硫氧化生成的。

原料及燃料的无机硫和有机硫包括很多种硫化合物，有硫酸盐，也有硫铁矿，但能氧化生成SO2的主要是低价态的硫化和物或单质硫。

1.1 原料中产生的SO2

原料中的部分低价硫化物，在进入预热器时。在400°C左右的时候，就开始氧化并释放出SO2，这个反应主要发生在第一级旋风筒和第二级旋风筒。

在该位置氧化释放出来的SO2一部分被碱性物料吸收，另一部分再直接通过增湿

塔、生料磨、除尘器等进入窑尾烟囱进行排放。

1.2 燃料中产生的SO2

和电厂一样，水泥窑中燃料中的低价硫化物在燃烧的过程中，一部分直接氧化成SO3，并形成稳定的硫酸盐，另一部分则氧化成SO2，这部分SO2绝大部分能再次与高温的碱性热生料和O2发生反应生成硫酸盐，剩下很少的一部分SO2将以生料中氧化释放出的二氧化硫汇合，进入烟囱排放。2 水泥厂的排放现状及原因分析

据国内、外的监测数据表明，尽管水泥工业和电力工业一样，燃用大量的化石燃料，但水泥厂的SO2排放量却远低于电厂，很大一部分水泥厂的SO2排放量甚至远低于，可以很轻松达到当前的国家排放标准要求。

中能环公司通过大量的实地测量及研究发现，造成低硫排放的主要原因是水泥厂工艺本身具有的脱硫作用。特别是预热器及分解炉的碱性物料在高温区域对窑尾燃煤排放出来的SO2具有很高的捕捉率。

如果原料低价硫含量不高，在正常的水泥窑运行条件下，窑尾烟囱的二氧化硫排放是非常低的，国内很多水泥厂都是这种情况。

当然，也有部分水泥厂，受地理地质原因的影响，原料低价态硫含量比较高，特别是石灰石等主要原料成分，窑尾烟囱的SO2排放甚至高于 O2。受该地理地址条件限制，一般来说，这些地区的水泥厂大都具有类似高二氧化硫排放的情况。

3 常规烟气脱硫技术

借鉴电力系统，目前国内主要的脱硫技术主要分为以下三种：

·湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。

·干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。

·半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。

·上述脱硫技术在电厂应用较为广泛，特别是湿法脱硫技术，在电力工业的应用超过80%的比率，但其投资成本和运行费用都非常的昂贵。

4 水泥厂主要的脱硫技术

根据欧洲水泥协会颁布的BAT最佳范例技术推荐及基于中能环公司多年的水泥脱硫经验，针对水泥厂不同的工艺设计及运行工况，水泥厂的脱硫技术主要可以分为两步走：

·第一步，挖掘水泥工艺自身的脱硫潜力及优化调整原料配料或采矿方案。

水泥厂的一些工艺设备本身具有较高的脱硫效果，所以水泥厂可以使用并优化水泥工艺本身具有的脱硫能力；

·第二步，如通过第一步的实施，SO2的排放还高于国家标准，那水泥厂可能就需考虑其它的烟气脱硫装置了。

4.1 水泥厂工艺对SO2的捕捉

4.1.1 分解炉及预热器

现新型干法水泥生产线大都是带有分解炉、预热器，在分解炉区域， CaCO3 碳解生成了大量的CaO，这些非常细的CaO颗粒在分解炉900°C的温度区域，与烟气充分混合高效的捕捉了水泥窑中排放出来的SO2。该捕捉效率非常高，就像高效的干法脱硫装置，以至在正常的工艺操作情况下，对C4旋风筒出口烟气进行测量，SO2浓度非常低，<30ppm.

4.1.2 增湿塔

当前水泥厂很多都设计的增湿塔，增湿塔布置在预热器出口之后，主要是对烟气进行喷水降温。

预热器出口的烟气粉尘浓度非常的高，含碱性粉尘颗粒的烟气进入增湿塔后，与增湿塔的喷射水滴汇合，形成固、液、气三相混合，对部分SO2具有捕捉作用，增湿塔对SO2的捕捉效率主要受喷水量、喷水物化效果、增湿塔烟气停留时间及三相混合程度的影响。

4.1.3 生料磨

生料磨在水泥厂主要用来对大颗粒的原料进行粉磨，形成非常细的生料粉状颗粒。