水泥廠SO2排放影響因素的計(jì)算分析

回轉(zhuǎn)窯熟料生產(chǎn)過(guò)程中SO2主要來(lái)源于原材料和燃料中，其中影響大的原材料是石灰石。并根據(jù)工藝系統(tǒng)的平衡計(jì)算,實(shí)際生產(chǎn)中各工藝部位對(duì)硫的吸附能力不同，其中生料系統(tǒng)對(duì)硫的吸附能力強(qiáng)，在40%～50%之間。如何通過(guò)理論分析，通過(guò)對(duì)原材料指標(biāo)的合理控制以及對(duì)工藝系統(tǒng)的合理優(yōu)化，可以有效地控制廢氣中SO2的排放。

關(guān)鍵詞：SO2排放；平衡計(jì)算；控制措施

1SO2在水泥系統(tǒng)中的不同形態(tài)

1.1煙氣SO2的來(lái)源

水泥窯系統(tǒng)中的硫是由原材料和燃料帶入的。原料中的硫以有機(jī)硫化物、硫化物（簡(jiǎn)單硫化物或者復(fù)硫化物如硫鐵礦）或者硫酸鹽的形式存在，單質(zhì)硫可以忽略不計(jì)。

1.2硫的循環(huán)

原料中存在的硫酸鹽在預(yù)熱器系統(tǒng)通常不會(huì)形成SO2氣體，大體上都會(huì)進(jìn)入窯系統(tǒng)。其中一部分硫酸鹽會(huì)在窯內(nèi)高溫帶發(fā)生分解，生成的SO2氣體隨窯氣向窯尾運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)低兩級(jí)預(yù)熱器等溫度較低區(qū)域時(shí)，冷凝在溫度較低的生料上，并隨生料沉集一起進(jìn)入窯內(nèi)，形成一個(gè)在預(yù)熱器和窯之間的循環(huán)，而未分解的硫酸鹽則會(huì)隨著熟料離開(kāi)窯系統(tǒng)。原料中以其它形式存在的硫（主要以硫化物形式存在），則會(huì)在300～600℃被氧化生成SO2氣體，主要發(fā)生在五（四）級(jí)預(yù)熱器的第二級(jí)旋風(fēng)筒。

1.3燃料中的硫

分解爐燃料燃燒生成的SO2會(huì)被分解爐存在的大量活性CaO吸收，生成的CaSO4隨物料經(jīng)低級(jí)旋風(fēng)筒由窯尾煙室進(jìn)入窯內(nèi)。窯頭喂入的燃料產(chǎn)生的SO2氣體會(huì)和硫酸鹽在窯內(nèi)高溫帶分解產(chǎn)生的SO2氣體經(jīng)歷類似的歷程。尾煤分解爐中的尾煤燃燒過(guò)程以及吸收過(guò)程相對(duì)于窯頭短，殘留SO2要多，窯尾噴煤對(duì)廢氣中的SO2影響較大。

1.4 SO2的排放

原料中的硫氧化產(chǎn)生的SO2在通過(guò)上級(jí)旋風(fēng)筒時(shí)會(huì)被部分吸收，其余則隨廢氣一道從預(yù)熱器排出。如果廢氣用于烘干原料，則SO2在原料磨中進(jìn)一步被吸收。在溫度低于600℃的情況下，CaCO3對(duì)SO2的吸收效率要遠(yuǎn)低于CaO。上面兩級(jí)預(yù)熱器中CaCO3分解率極低，且僅有少量CaO被煙氣從高溫部分帶上去，因此吸收效率很低。

1.5 窯系統(tǒng)中的SO2

窯內(nèi)SO2一方面主要來(lái)自于CaSO4熱分解，另一方面來(lái)自于硫酸鹽與煤粉中的碳反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)窯內(nèi)含氧量大于4%，或避免煤粉未燃盡，使硫化物與碳無(wú)接觸機(jī)會(huì)，SO2的揮發(fā)量就會(huì)降低。窯內(nèi)排風(fēng)足夠，就會(huì)減少SO2，硫化物在窯內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)及燒成溫度高，有利于SO2的增加，因此，操作上提高窯速、控制燒成溫度是正確可行的。

1.6生料制備系統(tǒng)對(duì)SO2的影響

對(duì)于預(yù)分解窯生產(chǎn)線，其生料制備系統(tǒng)與熟料燒成系統(tǒng)是設(shè)計(jì)為一個(gè)整體的，生料粉磨需要使用燒成廢氣的余熱烘干，而且兩者共用一個(gè)廢氣處理系統(tǒng)。由于生料磨的能力設(shè)計(jì)得比窯大一些，所以存在磨停窯不停的情況。生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)窯磨聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，所排廢氣中的SO2要遠(yuǎn)低于停磨開(kāi)窯的時(shí)候，說(shuō)明生料粉磨系統(tǒng)對(duì)水泥窯廢氣有脫硫作用。當(dāng)窯磨聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，含有SO2的窯尾廢氣進(jìn)入生料磨以后，就會(huì)與生料中的CaCO3在O2的參與下發(fā)生如下反應(yīng)：

2SO2+2CaCO3+ O2= 2CaSO4+2CO2

這就是生料磨具有脫硫功能的原理。通常情況下這種反應(yīng)是十分緩慢的，但在生料磨內(nèi)情況就不同了，由于原料的烘干將產(chǎn)生大量水蒸氣、用于烘干的窯尾廢氣具有較高的溫度、CaCO3在粉磨過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的新生界面，這一反應(yīng)速度被大大加快。生料粉磨系統(tǒng)對(duì)SO2的吸收率與原料的濕含量、系統(tǒng)氣體氧含量、系統(tǒng)溫度、物料循環(huán)量、生料粉磨細(xì)度，以及廢氣在磨內(nèi)的停留時(shí)間有關(guān)。據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹，由于窯磨運(yùn)行工況以及原燃材料含硫量的不同，當(dāng)窯磨聯(lián)動(dòng)運(yùn)行時(shí)，生料粉磨對(duì)SO2的吸收率能達(dá)到20%～70％。窯磨聯(lián)動(dòng)運(yùn)行不僅可以減少生料成分（受窯灰影響）、燒成用風(fēng)、余熱利用的波動(dòng)，對(duì)穩(wěn)定燒成工況十分有利，而且還是消減窯尾廢氣中SO2的工藝措施。

2 SO2排放平衡計(jì)算

我公司正常生產(chǎn)過(guò)程中廢氣排放中硫基本不超標(biāo)，排放量基本維持在50-60mg/Nm3左右，當(dāng)停一臺(tái)輥壓機(jī)時(shí)硫排放指標(biāo)達(dá)120-130mg/Nm3左右，超出國(guó)控標(biāo)準(zhǔn)100mg/Nm3。在目前生產(chǎn)過(guò)程中，在生料配料中添加電石渣來(lái)進(jìn)行脫硫，脫硫效果較好，可維持在控制標(biāo)準(zhǔn)以下。以下為公司針對(duì)硫排放進(jìn)行的分析；

2.1原燃材料中硫含量（表1）

表1為各種原燃材料中的硫含量。

表1原燃材料中硫含量

2.2系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)對(duì)硫的吸收

LB-62綜合煙氣測(cè)試儀

產(chǎn)品介紹

LB-62綜合煙氣測(cè)試儀適用于環(huán)保局、第三方檢測(cè)公司、電廠、鋼鐵廠、水泥廠、糖業(yè)、冶煉廠、陶瓷廠、鍋爐窯爐、鋁業(yè)、煤業(yè)、藥業(yè)、化肥、衛(wèi)生、勞動(dòng)、軍事、安監(jiān)、科研教育等對(duì)固定污染源中O2、CO、NO、NO2、SO2、H2S、CO2氣體濃度的實(shí)測(cè)測(cè)量及煙氣動(dòng)靜壓、流速、標(biāo)干流量等參數(shù)的測(cè)量。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

HJ 693—2014《固定污染源廢氣 氮氧化物的測(cè)定 定電位電解法》

GB/T 16157-1996 《固定污染源排氣中顆粒物和氣態(tài)污染物采樣方法》

JJG 695-2003 《硫化氫氣體檢測(cè)儀檢定規(guī)程》

HJ 57-2017《固定污染源廢氣 二氧化硫的測(cè)定 定電位電解法》

JJG968-2002《煙氣分析儀檢定規(guī)程》

產(chǎn)品特點(diǎn)

1、*模具成型工藝，操作簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于攜帶。 

2、集成了含氧量傳感器，顯示含氧量并計(jì)算空氣過(guò)剩系數(shù)（基本型）。

3、自動(dòng)記憶每次輸入的參數(shù)，下次開(kāi)機(jī)自動(dòng)采用，實(shí)現(xiàn)一鍵采樣。

4、采用進(jìn)口寬溫OLED顯示屏，自動(dòng)背光照明，良好的人機(jī)界面圖文并茂，省去了調(diào)節(jié)對(duì)比度的麻煩，可在超低溫低照度環(huán)境中工作。

5、采用進(jìn)口流量傳感器，自動(dòng)監(jiān)測(cè)采樣泵的工作流量，根據(jù)煙道內(nèi)壓力的大小自動(dòng)調(diào)整采樣泵的功率，使采樣流量始終保持恒定。

6、采用進(jìn)口壓力傳感器及進(jìn)口電化學(xué)傳感器測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，電化學(xué)傳感與信號(hào)模塊一體化設(shè)計(jì)，更換傳感器不需標(biāo)定，且具有溫度及線性補(bǔ)償和交叉干擾修正功能，保證測(cè)量準(zhǔn)確性。

7、可測(cè)量SO2 、NO、NO2、CO、CO2、H2S（選配）等多種有害氣體排放濃度、折算濃度。

8、內(nèi)置大容量可充電電池，可在無(wú)交流電的情況下連續(xù)進(jìn)行工作大于8小時(shí)，接通交流電后，儀器自動(dòng)對(duì)電池進(jìn)行充電，且具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘。

9、配有手持式煙氣預(yù)處理器，可對(duì)煙氣進(jìn)行除塵、脫水等處理，保證長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量精度（簡(jiǎn)易型取樣管對(duì)傳感器有損壞造成傳感器提前老化，SO2等氣體被冷凝水吸收而造成測(cè)量結(jié)果偏低）。

10、采用小體積，大流量煙氣隔膜采樣泵及電子流量計(jì)組合實(shí)現(xiàn)可調(diào)式流量及恒流采樣。

11、廢氣上排式設(shè)計(jì)，有效解決下排氣造成的堵塞及廢氣排在儀器內(nèi)對(duì)儀器造成的損害。

12、可通過(guò)防水鍵盤直接對(duì)儀器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行線性標(biāo)定，儀器維護(hù)及標(biāo)定需輸入密碼，保證儀器參數(shù)安全。

13、實(shí)時(shí)顯示動(dòng)壓、靜壓、溫度、煙溫、流速、流量等參數(shù)，自動(dòng)測(cè)量大氣壓。

14、儀器自帶存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)10000組數(shù)據(jù)，帶打印機(jī)現(xiàn)場(chǎng)打印采樣報(bào)表。也可使用USB存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)，連接電腦打印數(shù)據(jù)報(bào)表。

技術(shù)參數(shù)