4500t/d熟料生产线控制SO2排放的实践

水泥水泥杂志 2018-05-08

新型干法水泥熟料煅烧需要的原燃材料石灰质（石灰石）、硅质（砂岩、煤矸石）、铁质（铅锌渣）原料及原煤中都含有或多或少的硫成分，煅烧过程中产生的SO2是大气主要污染物因素之一。

1 原燃材料的成分

新型干法水泥熟料煅烧需要的原燃材料石灰质（石灰石）、硅质（砂岩、煤矸石）、铁质（铅锌渣）原料及原煤中都含有或多或少的硫成分，煅烧过程中产生的SO2是大气主要污染物因素之一。所以，在熟料煅烧过程中，控制SO2排放量是一项重要工作。登封市嵩基水泥有限公司原燃材料的化学分析见表1和表2。

表1 原料的化学成分 %

表2 煤矸石和原煤（无烟煤与烟煤比例为1∶1）的工业分析

2 煅烧操作过程中风、煤、料、窑速和温度的匹配

1）窑头和分解炉用煤量取决于生料喂料量，系统风量取决于用煤量，窑速与喂料量同步，更取决于窑内物料的煅烧状况。所以，风、煤、料和窑速既相互关联，又相互制约。对于一定的喂料量，头、尾煤少了，物料预烧不好，烧成带温度提不起来，容易跑生料；煤多了，系统温度太高，物料易被过烧，窑内容易产生结圈、结蛋，预热器系统容易形成结皮和堵塞，煤粉不完全燃烧产生SO2；风少了，煤粉燃烧不完全，系统温度低，在这种情况下再多加煤，温度还是提不起来，CO含量增加，产生大量的SO2。在风、煤、料一定的情况下，窑速太快生料黑影就逼近窑头，易跑生料；窑速太慢，则窑内料层厚，生料预烧不好，窑内通风不好，容易产生短火急烧形成黄心熟料，熟料f-CaO含量高。为此，风、煤、料和窑速的合理匹配是稳定烧成系统热工制度、提高窑的快转率和系统的运转率以及窑产量高、熟料质量好、煤耗低的关键所在。

2）系统塌料引起的SO2超标。预热器系统塌料，系统风断路，造成煤在缺氧的情况下，燃烧慢或者不燃烧，SO2瞬间浓度高达1 000mg/Nm3，这时需要快速将喂料量减到80%，拉风量不减，篦冷机（第三代）1、2段各推快1~2次/min，让煤粉尽快充分燃烧，SO2会在10min内降至100mg/Nm3左右。需要注意在SO2降低的同时，NOx会提高，需提前增加氨水喷入量，避免NOx超标。

3）原煤发热量比日常低或为提高温度而多加煤（分解炉加煤温度也不升高），原煤发热量比日常偏低时，因为拉风量、喂料量正常的情况下，煤粉燃烧不好，会出现分解炉喂煤越多，出口温度越低的现象，这时减煤分解炉出口温度反而会升高，就说明分解炉煤加多了，相对SO2会升高，NOx会偏低。遇到这种情况就需要减产煅烧，减产不减风，相对拉风偏大，SO2排放量会逐渐降低。

4）煤秤下煤不稳，会出现煤粉燃烧一股一股的现象，拉风量和喂料量是稳定的，煤粉的燃烧同样会出现有时偏多的现象，SO2高低波动，甚至出现超标的现象。

5）分解炉出口温度控制偏低（860℃以下），煤粉因燃烧不完全，同样会出现SO2翻倍偏高的现象。这时也需要降低喂料量至80%，待分解炉出口温度升至880℃以上，稳定煤粉燃烧所需的温度后方可恢复投料量。所以，要把分解炉出口温度控制在880~890℃，特别是煤质波动时要稳定分解炉出口温度，一般煅烧过程中SO2波动都是煤粉没有燃烧完全所致。

3 硫碱比失调的影响

水泥熟料硫碱比的正常范围在0.8~0.9，如果硫碱比小于1，则碱含量高，挥发性化合物在回转窑和预热器之间会不断地循环富集，影响窑的煅烧，降低熟料质量；如果硫碱比大于1，则硫含量较高，过多的氯离子和硫酸根离子会与钙反应生成氯化钙和硫酸钙等物质，使熟料的钙含量减少，不但降低熟料硅酸盐矿物成分，降低熟料强度，还会增加SO2的排放量，SO2会提高10~20mg/Nm3。

4 工艺布置的影响

1）煤磨在窑尾布置的，要在高温风机出口取热风，一般要取高温风机出口风量的10%，也就是说煤粉制备可以吸收10%的SO2排放量，所以，登封市嵩基水泥有限公司煤磨运行比避峰停机期间SO2降低30~40mg/Nm3。

2）生料磨（中卸球磨、立磨和辊压机）。立磨一般需要喷水10~15t/h来稳定磨盘上的料层，可以减少SO2排放量，在控制SO2排放方面，立磨比中卸球磨和辊压机终粉磨占优势。登封市嵩基水泥有限公司生料辊压机终粉磨没有这个优势，就在高温风机出口管道用雾化喷枪喷水2~4t/h，SO2同样可以降低30~40mg/Nm3。

3）窑尾系统的控制。高温风机出口废气尽量全部通过生料磨，废气中的SO2通过生料中的CaO进行脱硫，但是高温风机出口废气都通过生料磨，应考虑是否会影响窑系统的通风。登封市嵩基水泥有限公司就存在这样的问题，通过增湿塔或旁路放一部分风（阀门开15%），高温风机频率（39Hz→38 Hz）和电流（130A→120A）下降，系统负压减小，C1温度上升，SO2降低，这就说明系统拉风通畅，煤粉燃烧完全，窑况良好，NOx在可控的情况下会偏高。废气通过生料磨和旁路放风是需要平衡的，通过适当的调节旁路放风阀门开度（15%左右）可以减少SO2的排放量。

4）分解炉煤粉的燃烧。分解炉煤粉燃烧也是控制SO2排放量的关键，前面提到煤粉是否完全燃烧，直接影响SO2排放量。登封市嵩基水泥有限公司分解炉喂煤是直管式，考虑到煤粉成股入分解炉内，短时间内不易散开，把原来直管式喂煤改成了旋流式喂煤；原来的4根煤管改为6根煤管，煤粉分散多点入分解炉，有利于煤粉燃烧和燃尽。

5 其他脱硫措施

登封市嵩基水泥有限公司除通过采取工艺操作措施以外，还采用以下脱硫措施。

1）高温风机出口处增设喷枪9根（多点喷入避免湿底），用工业小苏打溶液2t/h，0.08%的浓度，即可降低SO2排放量50mg/Nm3左右。

2）窑尾回灰直接入窑。窑尾回灰中的CaO一般为45%左右，比生料中的CaO高3%，更有利于脱硫，约35t/h热回灰直接入窑，还可以降低入库再入窑的循环电耗，通过实践，窑尾回灰直接入窑也可以降低SO₂ 排放量30mg/Nm³左右。

3）启用增湿塔喷水设施。当生料辊压机避峰或故障停机时，要立即启用增湿塔喷水设施，废气全部通过增湿塔。实践证明50m³/h的喷水量可以降低SO₂排放量100mg/m³左右。生料辊压机正常生产期间，若SO2排放偏高，可以将入生料辊压机冷风阀开至98%，确保生料辊压机供风量，增湿塔阀门开至30%，开启增湿塔喷水（20m³/h），SO2排放量能降低 80mg/Nm³左右。

6 结束语

登封市嵩基水泥有限公司在现有原燃材料的基础上，通过改善工艺操作和增设脱硫设施等方式，将生产中SO₂的排放量稳定在100mg/m³左右，满足了排放要求（≤200mg/m³）。

编辑：俞垚伊

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