水泥行业脱硫现状

苏 琦

(西安建筑科技大学 710055)

当前，放眼世界现阶段面临的最大问题，一个是能源问题，另一个就是环境污染，而且随着先能源的开发和利用，环境污染问题显得更为重要。我国拥有世界最大的中国最大的煤炭储量和产量，而且作为世界大国，拥有完备的工业体系，煤炭的生产和使用是不可取代的。虽然近些年随着新能源的大量开发和利用，我国煤炭的能源的使用占比在逐年下降，但大量基础工业生产如炼钢等仍然需要大量的煤炭，煤炭我国以煤为主的能源结构短期内不会改变。近几年，大量出现的雾霾天气，使人们感受到了大气污染的严重性，治理大气污染迫在眉睫，这关系着人民群众的身体健康和影响社会的和谐稳定。我国政府也在大气治理上下足了功夫，各项措施卓有成效。水泥行业是大气污染的重点行业，除了对不合格的小企业关停，重点扶持除尘降硫设备完善的大企业，新的技术的利用也是解决问题的关键。硫氧化物等有害气体在水泥行业的污染占有很大比例，也是造成雾霾天的重要元凶。其中二氧化硫在大气中水汽相结合形成酸雨，对土壤、植被以及建筑物的破坏极其严重；另外它也是形成PM2.5的罪魁祸首，对人民群众的呼吸道、皮肤等产生严重危害。所以说水泥行业除尘脱硫是治理大气污染的重点。

水泥行业硫排放有其自身的特点，其硫来源有两个，原料含硫和燃料含硫，相比较而言原料中硫对于现代水泥工艺来讲更易被带出，污染环境。原因在于原料石灰石中的所含的硫主要以黄铁矿的形式存在，其最大氧化速率对应温度大约为500℃左右，在此温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，绝大部分被带出系统。从目前我国所存在的1500多条水泥熟料生产线的实际运行情况来看，此种情况所造成的SO2排放，最高可达到1300mg/Nm3。

按照GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》规定，自2015年1月1日起，现有水泥生产系统的二氧化硫最高允许排放浓度为200mg每立方米。重点地区要求低于100 mg每立方米，我国水泥企业众多，很多水泥生产行业排硫任务非常艰巨。水泥行业的生产，产生二氧化硫是不可避免的，一方面二氧化硫的处理设备要加大投入应用到位，另一方面，处理二氧化硫的成本也要不断降低，甚至在有可能的情况下加以利用，变废为宝。本文对水泥生产线脱硫技术作了介绍并加以研究,通过采用适合的措施对二氧化硫超标排放加以控制, 我们应用的脱硫技术包括干法、干湿法、湿法和热法。所谓干法干脱硫剂喷注法；干湿法是喷雾干燥脱硫法；所谓湿法就是湿式脱硫法；而热法顾名思义热生料喷注法。

1 干脱硫剂喷注法

干脱硫剂喷注法具体方法将熟石灰喷入预热器系统相应位置，位置位于最上面两级旋风筒之间的连接管道处，将钙硫比控制在2.5和4，此时的脱硫效率可以分别达到50%和70%。应用此原理，在设备精度，钙硫比的稳定性反复试验，最新的干脱硫剂喷注法系统，在两级旋风筒之间的连接管道继续喷入第二级旋风筒，使脱硫效率甚至达到85%以上 。该方法投资低，对于老的于湿法工艺，水泥厂对原有的增湿塔进行简单改造，在降低脱硫产物的前提下效率显著提高。

2 喷雾干燥脱硫法

喷雾干燥脱硫法顾名思义，先喷雾后干燥，湿法与干法相结合，吸收塔将消化后形成的浆液的石灰由喷雾装置喷入，运用此法脱硫效率可以达到90% 。原有增湿塔中有 8个喷雾嘴，石灰消化后喷入增湿塔后，每四个一组，分为两组，分别用来喷入石灰浆液和冷却水，两组同时进行。脱硫剂由于被雾化与烟气中的二氧化硫充分反应，通过此种方法实现脱硫的目的。烟气中存在残留石灰颗粒和反应生成物等进一步处理，随烟气带出增湿塔，原有的除尘设备加以利用，确保除尘脱硫同时实现。两个控制回路分别用来控制增湿塔出口气体温度和烟囱二氧化硫排放浓度。增湿塔引入脱硫剂，微细氧化钙颗粒很容易和二氧化硫气体发生反应，在热烟气作用下水分蒸发，此种原理脱硫效率超过90%。两种方法同时运用，硫化物进入生料继续利用，也不存在废物处理的问题，一举两得。

3 湿式脱硫法

湿式脱硫法是由于成本低廉，是应用最广泛的一种方法，很多行业都在应用，在国内为很多水泥厂都采用这种方法。湿法脱硫流程是先除尘后脱硫，所以设备安装通常在除尘器后面，在正压下工作。吸收塔下部设有气体进口，雾化喷嘴安装在吸收塔顶部。石灰和水按照1：4的比例在浆液池制成石灰石液浆，经过沉淀槽，通过专业泵泵入喷嘴。石灰石稀浆在吸收塔中自上喷下，烟气向上升腾，实现逆流充分接触，实现脱硫，获得硫酸钙进入。硫酸钙强制氧化生成石膏通过水力旋流器，再通过离心机，这样可以得到含水的石膏。此种方法脱硫效率高，副产品利用率高，石膏可以部分替代水泥粉磨过程中使用的石膏。当水和石膏分离出来后，水再返回浆液池。石灰石料浆与气体中的二氧化硫反应条件严格，经过吸收塔的气体需要除水除尘，然后再从烟囱排出。由于烟气由风机自洗涤筒的顶端进入与液体逆流体相撞，反映充分，从而迫使液体呈辐射状自里向外射向筒壁，在气—液界面区域形成强烈的湍流区域，气液紧密接触而产生稳定的泡沫区，在此区域产生颗粒捕集、气体吸收和气体急冷的作用。生成的硫酸钙，经过空气中的氧气氧化成石膏。此设备可实现脱硫效率高达 90%，若果能够多套进行联用，脱硫效率进一步提高，甚至可以到到无污染。但湿法脱硫存在投资大，运行成本高的缺点。

4 热生料喷注法

热生料喷注法是指在预热器系统相应位置加入已分解生料。将旋风除尘器安装在上面两级旋风筒之间的连接管道附近安装旋风除尘器，注意安装在上部，一部分废气从分解炉出口导出，然后通过旋风除尘器，将粉尘收集并喷入上面两级旋风筒之间的废气管道。热生料中主要成分是活性氧化钙，新生成的活性较高的氧化钙很容易和二氧化硫发生反应。将钙硫比控制在 5～6，脱硫效率为 25%～30%。水泥厂原料中硫铁矿含量较高，大约5%～10%的分解炉废气可通过此种方法控制。此外，通过调整钙硫比，还有管道预热等措施，可以进一步提高脱硫效率，最高可达40%。

近些年来，科技不断发展，新的技术得到应用，随着新技术的不断成熟，效率会大大提高，成本会进一步降低。水泥企业结合自身特特点，投入研发，选择高效节能环保的除尘脱硫技术，为企的可持续发展谋求未来才是根本。环境保护人人有责，水泥企业更应该从自身做起，将二氧化硫排放控制在国家标准以下。