水泥行業(yè)脫硫現(xiàn)狀

蘇 琦

(西安建筑科技大學(xué) 710055)

當(dāng)前，放眼世界現(xiàn)階段面臨的最大問題，一個是能源問題，另一個就是環(huán)境污染，而且隨著先能源的開發(fā)和利用，環(huán)境污染問題顯得更為重要。我國擁有世界最大的中國最大的煤炭儲量和產(chǎn)量，而且作為世界大國，擁有完備的工業(yè)體系，煤炭的生產(chǎn)和使用是不可取代的。雖然近些年隨著新能源的大量開發(fā)和利用，我國煤炭的能源的使用占比在逐年下降，但大量基礎(chǔ)工業(yè)生產(chǎn)如煉鋼等仍然需要大量的煤炭，煤炭我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)不會改變。近幾年，大量出現(xiàn)的霧霾天氣，使人們感受到了大氣污染的嚴(yán)重性，治理大氣污染迫在眉睫，這關(guān)系著人民群眾的身體健康和影響社會的和諧穩(wěn)定。我國政府也在大氣治理上下足了功夫，各項(xiàng)措施卓有成效。水泥行業(yè)是大氣污染的重點(diǎn)行業(yè)，除了對不合格的小企業(yè)關(guān)停，重點(diǎn)扶持除塵降硫設(shè)備完善的大企業(yè)，新的技術(shù)的利用也是解決問題的關(guān)鍵。硫氧化物等有害氣體在水泥行業(yè)的污染占有很大比例，也是造成霧霾天的重要元兇。其中二氧化硫在大氣中水汽相結(jié)合形成酸雨，對土壤、植被以及建筑物的破壞極其嚴(yán)重；另外它也是形成PM2.5的罪魁禍?zhǔn)?，對人民群眾的呼吸道、皮膚等產(chǎn)生嚴(yán)重危害。所以說水泥行業(yè)除塵脫硫是治理大氣污染的重點(diǎn)。

水泥行業(yè)硫排放有其自身的特點(diǎn)，其硫來源有兩個，原料含硫和燃料含硫，相比較而言原料中硫?qū)τ诂F(xiàn)代水泥工藝來講更易被帶出，污染環(huán)境。原因在于原料石灰石中的所含的硫主要以黃鐵礦的形式存在，其最大氧化速率對應(yīng)溫度大約為500℃左右，在此溫度下水泥生料并未形成可大量吸附SO2的CaO，因此所形成的SO2，絕大部分被帶出系統(tǒng)。從目前我國所存在的1500多條水泥熟料生產(chǎn)線的實(shí)際運(yùn)行情況來看，此種情況所造成的SO2排放，最高可達(dá)到1300mg/Nm3。

按照GB4915-2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，自2015年1月1日起，現(xiàn)有水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的二氧化硫最高允許排放濃度為200mg每立方米。重點(diǎn)地區(qū)要求低于100 mg每立方米，我國水泥企業(yè)眾多，很多水泥生產(chǎn)行業(yè)排硫任務(wù)非常艱巨。水泥行業(yè)的生產(chǎn)，產(chǎn)生二氧化硫是不可避免的，一方面二氧化硫的處理設(shè)備要加大投入應(yīng)用到位，另一方面，處理二氧化硫的成本也要不斷降低，甚至在有可能的情況下加以利用，變廢為寶。本文對水泥生產(chǎn)線脫硫技術(shù)作了介紹并加以研究,通過采用適合的措施對二氧化硫超標(biāo)排放加以控制, 我們應(yīng)用的脫硫技術(shù)包括干法、干濕法、濕法和熱法。所謂干法干脫硫劑噴注法；干濕法是噴霧干燥脫硫法；所謂濕法就是濕式脫硫法；而熱法顧名思義熱生料噴注法。

1 干脫硫劑噴注法

干脫硫劑噴注法具體方法將熟石灰噴入預(yù)熱器系統(tǒng)相應(yīng)位置，位置位于最上面兩級旋風(fēng)筒之間的連接管道處，將鈣硫比控制在2.5和4，此時的脫硫效率可以分別達(dá)到50%和70%。應(yīng)用此原理，在設(shè)備精度，鈣硫比的穩(wěn)定性反復(fù)試驗(yàn)，最新的干脫硫劑噴注法系統(tǒng)，在兩級旋風(fēng)筒之間的連接管道繼續(xù)噴入第二級旋風(fēng)筒，使脫硫效率甚至達(dá)到85%以上 。該方法投資低，對于老的于濕法工藝，水泥廠對原有的增濕塔進(jìn)行簡單改造，在降低脫硫產(chǎn)物的前提下效率顯著提高。

2 噴霧干燥脫硫法

噴霧干燥脫硫法顧名思義，先噴霧后干燥，濕法與干法相結(jié)合，吸收塔將消化后形成的漿液的石灰由噴霧裝置噴入，運(yùn)用此法脫硫效率可以達(dá)到90% 。原有增濕塔中有 8個噴霧嘴，石灰消化后噴入增濕塔后，每四個一組，分為兩組，分別用來噴入石灰漿液和冷卻水，兩組同時進(jìn)行。脫硫劑由于被霧化與煙氣中的二氧化硫充分反應(yīng)，通過此種方法實(shí)現(xiàn)脫硫的目的。煙氣中存在殘留石灰顆粒和反應(yīng)生成物等進(jìn)一步處理，隨煙氣帶出增濕塔，原有的除塵設(shè)備加以利用，確保除塵脫硫同時實(shí)現(xiàn)。兩個控制回路分別用來控制增濕塔出口氣體溫度和煙囪二氧化硫排放濃度。增濕塔引入脫硫劑，微細(xì)氧化鈣顆粒很容易和二氧化硫氣體發(fā)生反應(yīng)，在熱煙氣作用下水分蒸發(fā)，此種原理脫硫效率超過90%。兩種方法同時運(yùn)用，硫化物進(jìn)入生料繼續(xù)利用，也不存在廢物處理的問題，一舉兩得。

3 濕式脫硫法

濕式脫硫法是由于成本低廉，是應(yīng)用最廣泛的一種方法，很多行業(yè)都在應(yīng)用，在國內(nèi)為很多水泥廠都采用這種方法。濕法脫硫流程是先除塵后脫硫，所以設(shè)備安裝通常在除塵器后面，在正壓下工作。吸收塔下部設(shè)有氣體進(jìn)口，霧化噴嘴安裝在吸收塔頂部。石灰和水按照1：4的比例在漿液池制成石灰石液漿，經(jīng)過沉淀槽，通過專業(yè)泵泵入噴嘴。石灰石稀漿在吸收塔中自上噴下，煙氣向上升騰，實(shí)現(xiàn)逆流充分接觸，實(shí)現(xiàn)脫硫，獲得硫酸鈣進(jìn)入。硫酸鈣強(qiáng)制氧化生成石膏通過水力旋流器，再通過離心機(jī)，這樣可以得到含水的石膏。此種方法脫硫效率高，副產(chǎn)品利用率高，石膏可以部分替代水泥粉磨過程中使用的石膏。當(dāng)水和石膏分離出來后，水再返回漿液池。石灰石料漿與氣體中的二氧化硫反應(yīng)條件嚴(yán)格，經(jīng)過吸收塔的氣體需要除水除塵，然后再從煙囪排出。由于煙氣由風(fēng)機(jī)自洗滌筒的頂端進(jìn)入與液體逆流體相撞，反映充分，從而迫使液體呈輻射狀自里向外射向筒壁，在氣—液界面區(qū)域形成強(qiáng)烈的湍流區(qū)域，氣液緊密接觸而產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫區(qū)，在此區(qū)域產(chǎn)生顆粒捕集、氣體吸收和氣體急冷的作用。生成的硫酸鈣，經(jīng)過空氣中的氧氣氧化成石膏。此設(shè)備可實(shí)現(xiàn)脫硫效率高達(dá) 90%，若果能夠多套進(jìn)行聯(lián)用，脫硫效率進(jìn)一步提高，甚至可以到到無污染。但濕法脫硫存在投資大，運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)。

4 熱生料噴注法

熱生料噴注法是指在預(yù)熱器系統(tǒng)相應(yīng)位置加入已分解生料。將旋風(fēng)除塵器安裝在上面兩級旋風(fēng)筒之間的連接管道附近安裝旋風(fēng)除塵器，注意安裝在上部，一部分廢氣從分解爐出口導(dǎo)出，然后通過旋風(fēng)除塵器，將粉塵收集并噴入上面兩級旋風(fēng)筒之間的廢氣管道。熱生料中主要成分是活性氧化鈣，新生成的活性較高的氧化鈣很容易和二氧化硫發(fā)生反應(yīng)。將鈣硫比控制在 5～6，脫硫效率為 25%～30%。水泥廠原料中硫鐵礦含量較高，大約5%～10%的分解爐廢氣可通過此種方法控制。此外，通過調(diào)整鈣硫比，還有管道預(yù)熱等措施，可以進(jìn)一步提高脫硫效率，最高可達(dá)40%。

近些年來，科技不斷發(fā)展，新的技術(shù)得到應(yīng)用，隨著新技術(shù)的不斷成熟，效率會大大提高，成本會進(jìn)一步降低。水泥企業(yè)結(jié)合自身特特點(diǎn)，投入研發(fā)，選擇高效節(jié)能環(huán)保的除塵脫硫技術(shù)，為企的可持續(xù)發(fā)展謀求未來才是根本。環(huán)境保護(hù)人人有責(zé)，水泥企業(yè)更應(yīng)該從自身做起，將二氧化硫排放控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以下。