鄧大偉，胡嘉駒（南京永能新材料有限公司，江蘇 南京 211000）

1 水泥生產(chǎn)線硫排放介紹

1.1 試用背景

近年來，隨著國家水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)開始落地實(shí)施，按照GB4915—2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定以及貴州省主要污染物總量減排工作的總體部署，D1152/893—2014貴州省地方標(biāo)準(zhǔn)《貴州省水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》自2014年6月20日起正式實(shí)施，其中要求SO2最高標(biāo)況排放濃度限值為200mg/m3。某客戶客戶現(xiàn)有熟料生產(chǎn)線1條，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為2500t/d，配置生料粉磨系統(tǒng)，在停磨期間，窯尾煙氣SO2時(shí)常出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，需采取開磨并調(diào)整配料方案等措施進(jìn)行降硫減排，給企業(yè)正常生產(chǎn)運(yùn)行帶來較大困難。

1.2 硫的來源及二氧化硫超標(biāo)機(jī)理

水泥生產(chǎn)過程中硫的來源主要分為兩個(gè)方面，一是源自燃料中的硫，另一方面則來自原料中的硫。燃料中硫的主要為硫酸鹽、硫化物、有機(jī)硫等。燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO2被分解爐及燒成帶中大量活性CaO吸收，或在過渡帶與堿反應(yīng)生成硫酸鹽被固化到熟料當(dāng)中。因此在正常情況下，燃料中的硫?qū)ΩG尾煙氣中SO2的排放影響很小。

圖1 水泥窯SO2產(chǎn)生機(jī)理示意圖

原料中硫的存在形式與燃料基本相同，由硫酸鹽、硫化物、有機(jī)硫組成，其中硫化物（FeS、FeS2）含量高低直接影響熟料生產(chǎn)線SO2排放水平。原料經(jīng)過粉磨制成生料，經(jīng)過預(yù)熱器逐級(jí)加熱升溫，最終在分解爐分解后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯煅燒，原料中硫酸鹽在此過程中很穩(wěn)定，大體上都會(huì)進(jìn)入窯系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。但硫化物不同(如硫鐵礦)，在400～600℃，即二、三級(jí)旋風(fēng)筒附近發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的SO2氣體會(huì)直接跟隨煙氣經(jīng)窯尾煙囪排入大氣中。而在停磨期間，生料不能持續(xù)產(chǎn)生帶有新鮮表面的石灰石(CaCO3)，降低了對(duì)煙氣中SO2的吸附，且在原有的工藝條件下沒有較好的方式對(duì)SO2進(jìn)行捕捉，造成水泥窯尾煙氣 SO2超標(biāo)[1，2]。

1.3 傳統(tǒng)煙氣脫硫方案的存在的問題

為降低窯尾SO2排放[3，4]，傳統(tǒng)的方法多為過噴氨脫硫、熱生料引入脫硫、干濕法脫硫開生料磨抑硫等措施，但實(shí)際效果卻不太理性，存在各種各樣的弊端，見表1。

表1 傳統(tǒng)煙氣脫硫方案運(yùn)行中存在的問題

2 實(shí)踐應(yīng)用

2.1 催化脫硫原理

催化脫硫劑由催化劑、氧化劑、表面活性劑等組分復(fù)合而成。通過添加鋰、鑭氧化物等不同添加劑來增加催化脫硫劑的活性；通過添加氧化劑提高SO2轉(zhuǎn)化為SO3的效率；通過添加堿土成分來進(jìn)一步強(qiáng)化固硫，形成硫酸鹽成分固存下來。在中低溫狀況下激化SO2和生料組分的反應(yīng)活性，形成SO3并固化到熟料中而帶出，從而達(dá)到減少SO2排放的目的。其原理見圖2。其催化脫硫劑的添加位置和現(xiàn)場照片見圖3。

圖2 新型催化劑脫硫原理示意圖

圖3 脫硫劑添加的現(xiàn)場照片

2.2 應(yīng)用數(shù)據(jù)分析

兩種生料磨狀態(tài)下，在線監(jiān)測采集數(shù)據(jù)見圖3。

圖3 加入脫硫劑后SO2監(jiān)測值隨時(shí)間變化趨勢圖

2.3 應(yīng)用效果總結(jié)

（1）未添加脫硫劑，停磨硫排放瞬時(shí)實(shí)測值（標(biāo)況下，以下同）687 mg/m3，開磨期間硫排放瞬時(shí)實(shí)測值292 mg/m3。添加脫硫劑后，兩種生料磨狀態(tài)下均可迅速（8 min內(nèi)），將硫排放降低至環(huán)保紅線內(nèi)。

（2）在相同排放指標(biāo)下（＜200mg/m3），停磨期間脫硫劑用量為264kg/h,開磨期間脫硫劑用量為100 kg/h，24 h折合噸熟料成本2～2.3元/t，脫硫成本較低；

（3）此種新型催化脫硫劑能顯著降低硫排放值，具有用量少、反應(yīng)快，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。此外，脫硫劑摻加方式簡單，只需一臺(tái)600W計(jì)量泵便可實(shí)現(xiàn)輸送，用電量低。其配有的變頻器可接入中控系統(tǒng)，使用量可實(shí)現(xiàn)中控自動(dòng)控制，靈活快捷；

（4）相對(duì)日前成熟的濕法脫硫工藝，此種催化脫硫劑添加工藝簡單，脫硫見效快，且固定投資小，對(duì)熟料生產(chǎn)線正常生產(chǎn)及工序質(zhì)量沒有不良影響。

3 結(jié)語

南京永能新材料有限公司的新型催化脫硫劑的應(yīng)用有效地解決了客戶因煙氣中SO2排放超標(biāo)造成的環(huán)保問題，提高了窯系統(tǒng)安全生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，同時(shí)也為含硫量較高固廢資源的利用（如硫酸渣、煤矸石等）提供了可觀的使用空間，給企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。