水泥廠燒成系統干粉脫硫技術研究

邱新富

（福建安砂建福水泥有限公司，福建 三明 366016）

0 引言

污染物SO2主要來自工業生產，是導致酸雨的主要污染物。因此，為保護和優化區域環境，我國相關部門編制并發布了《重污染天氣重點行業績效分級及減排措施技術指南》，該文件明確規定了現有水泥制造業，務必嚴格根據35mg/m3的SO2排放標準予以執行。當前，現有的水泥脫硫技術主要分為濕法脫硫、干法脫硫、復合脫硫以及氨水脫硫等工藝。其中，濕法脫硫技術其脫硫效果較為顯著，但脫硫成本過高；干法脫硫技術投資少，但運行成本較高；復合脫硫技術以及氨水脫硫技術投資少，但卻極易增加氨逃逸以及出現設備損壞等情況[1]。

1 某水泥企業的SO2排放概況

某水泥企業使用的礦山石灰石含硫量大致是0.12%，其中入窯生料粉中的總硫量處于0.09%～0.11%范圍之間，滿足當地的標準值限要求。該企業在結束NOx 超低排放技改工作之后，氨水的消耗量有效減少，預熱器出口的氨逃逸量也明顯降低，使得生料粉磨階段的SO2排放量可以滿足不超過35mg/m3的超低排放標準，但是在生料磨停磨階段其SO2的排放卻不能滿足相關要求，嚴重時還會超過200mg/m3，雖然采用在高溫風機出口部位噴灑氨水的方法進行控硫處理，卻出現了管道腐蝕損壞以及脫硫效果降低的現象，控硫效果具體見表1。因此，該企業為有效實現SO2排放量的超低目標，應用了干粉脫硫技術，并且為驗證其脫硫效果，還在不同的位置投加脫硫粉劑予以試驗[2]。

表1 應用干粉脫硫技術前期控硫措施及成效

2 干粉脫硫技術在水泥廠燒成系統中的應用試驗及效果測試

為了驗證脫硫技術的實際應用效果，通過在不同位置投加脫硫粉劑，對比其脫硫效果，并選擇最佳投劑位置應用于生產實踐中。

2.1 脫硫粉劑投加至SCR系統灰斗底部的應用效果

2.1.1 投加點位

第一階段試驗是將脫硫粉劑投加至SCR 系統最下方的灰斗位置處[3]，如圖1 所示。試驗目的是驗證脫硫粉劑在該位置的脫硫速度和效果。

圖1 脫硫粉劑投加位置1示意圖（SCR塔底部）

2.1.2 脫硫效果

（1）脫硫試驗及效果。干粉脫硫試驗第一階段測試在某一天的上午10∶30 開始，并在當天下午的17∶30結束，總共持續了7h。依照測試結果分析，在沒有應用其他技術以及脫硫手段時，在線監測裝置顯示窯尾SO2折算濃度最高增加至225mg/m3。當投放脫硫粉劑之后，通過不斷調節，將脫硫粉劑的喂料頻率大致控制100Hz，將脫硫粉劑的流量控制在0.9t/h，SO2折算濃度明顯呈下降趨勢，持續降到11～30mg/m3，具體脫硫參數見表2。

表2 第一階段脫硫測試參數

由表2數據可知：

①投加脫硫粉劑后，可將SO2的排放量從200mg/m3有效降低至滿足35mg/m3的超低排放標準，符合當地的環保績效分級標準。

②SO2的最高濃度逐漸下降到35mg/m3，甚至更低；其脫硫時長較長，為150min，具有脫硫滯后的情況。

③應用干粉脫硫技術的脫硫效果明顯且優異，但是脫硫粉消耗量較高，平均消耗量為900kg/h。

2.1.3 該點位脫硫的優劣分析

根據測試結果分析，將脫硫粉劑投放至該點位的優缺點如下：

（1）優點。其溫度最高可以達到300℃，該環境下脫硫粉劑分子性能較為優異，可以和煙氣中的硫快速發生反應。技改比較簡潔方便，加之其與地面距離較短，大約只有5m，為布管提供了便利條件。

（2）缺點。該階段存在脫硫反應時間過長，脫硫效果不顯著以及脫硫成本高的問題。主要因為該脫硫粉劑投加點的粉塵濃度過高，為90g/m3，且有少量的脫硫粉劑隨物料流入SCR 塔最下方位置的灰斗中，造成脫硫粉劑沒能徹底和煙氣中的硫進行反應。同時，因其風速不高以及灰斗內部空間過大，使得氣流難以將脫硫粉劑徹底打散，不能使其與煙氣中的硫進行充分接觸；再者便是SCR 塔的后面便是PH 鍋爐，可能會有少量的脫硫粉劑流入PH 鍋爐中，使粉劑再一次被沉降不能發揮其脫硫價值[4]。

2.2 脫硫粉劑投加至高溫風機出口位置的應用效果

2.2.1 投加點位

第二階段試驗脫硫粉劑投加位置是高溫風機出口，具體投加位置[3]如圖2 所示。其試驗目的是進一步驗證干粉脫硫技術在水泥廠燒成系統中的應用效果以及脫硫速度和成效。

圖2 脫硫粉劑投加位置2示意圖（高溫風機出口）

2.2.2 脫硫效果

（1）試驗過程及脫硫效果。干粉脫硫試驗第二階段測試是在某一天的上午10∶10 開始，并在當天下午17∶10 結束，總共持續了7h。根據測試結果分析，在沒有應用其他技術以及脫硫手段時，在線監測裝置顯示窯尾SO2折算濃度最高增加至213mg/m3，當開始投放脫硫粉劑之后，通過不斷調節，最終將脫硫粉劑的喂料頻率控制為140Hz，脫硫粉劑的流量大致在0.44t/h，SO2折算濃度明顯呈下降趨勢，持續降到12～29mg/m3，具體脫硫參數見表3。

表3 第二階段脫硫測試參數

分析表3數據可以得到如下結論：

（1）在高溫風機出口位置投加脫硫粉劑，可以把SO2的排放量從200mg/m3降低至滿足35mg/m3的超低排放標準，切實符合當地的環保績效分級標準。

（2）SO2的最高濃度逐漸下降到35mg/m3，甚至更低，且其脫硫時長較短。

（3）脫硫效果顯著，且脫硫粉劑的消耗量比在SCR塔灰斗位置投加粉劑節省用量50%，平均消耗量為440kg/h。

2.2.3 該脫硫方式的優劣分析

與SCR 塔最下方的灰斗位置相比，將脫硫粉劑投加至高溫風機出口處的脫硫方式具有以下優點：

（1）技改比較簡單便捷，且與地面距離較短，大約只有3m，為布管提供了便利條件；

（2）脫硫成效比較高，其關鍵原因是將脫硫粉劑投加至該點位，其風速較快，加之氣流穩定均衡，可以更好地使脫硫粉劑進入煙氣中并與硫充分發生反應。

3 結束語

綜上所述，將干粉脫硫技術科學應用至水泥廠燒成系統中，可以有效降低水泥企業在熟料生產過程中SO2的排放量。本文以某企業進行的試驗測試為例，闡述在SCR 系統底部灰斗位置以及高溫風機出口位置投放脫硫粉劑的脫硫措施及脫硫效果。試驗結果驗證了干粉脫硫技術可以有效提升脫硫效率以及脫硫效果，是幫助水泥企業真正實現SO2超低排放目標的高效手段[5]。