新澤技術：水泥窯窯尾煙氣SO2超標的原因分析和治理措施

江西某公司有兩條2 500 t/d熟料生產線，于2003年4月正式投產運行，公司所用的石灰石為玉山縣巖瑞鎮陳發山礦段灰巖礦，通過近十四年的生產，礦山開采下來的石灰石品位逐年下降，造成窯尾煙氣中SO2時有超標發生，隨著新的《水泥工業大氣污染物排放標準》（GB 4915—2013）和全省主要污染物總量減排工作的總體部署，且《江西省大氣污染防治條例》于2017年3月1日正式實施，這標志著“史上最嚴”大氣污染防治法各項要求在江西省落地。

 

1 窯尾煙氣中SO2含量計算

 

由于該公司的進廠石灰石品位復雜且存在下降趨勢，造成窯尾煙塵大氣排放的SO2時有超標，為此公司非常重視，針對此次超標做了針對性的排查分析：

 

1）對進廠原燃材料和熟料的有害成分進行化學全分析，見表1。

2）對窯爐系統料氣進行全硫的物料平衡，見表2、表3。

3）通過全硫物料平衡計算產生的SO2

 

（1）每小時生料帶入SO2為Q1

 

Q1=0.220 4×64/32＝0.440 8 t/h

 

（2）煤炭燃燒產生的SO2為Q2

 

每小時煤炭帶入Q2=0.159 1×64/32＝0.318 2 t/h

 

（3）熟料燒成帶走的SO2為Q3

 

Q3=0.319 8×64/32＝0.639 6 t/h

 

（4）外排窯尾煙氣中SO2為Q

 

Q＝Q1+Q2-Q3=0.119 4 t/h

 

（5）窯尾煙氣排放濃度為：

 

經標定窯尾煙氣量V為200 000 Nm3/h，則大氣排放的SO2濃度a為：a=Q/V=0.119 4×109 mg/h ÷200 000 Nm3/h=597 mg/Nm3。

 

2 煙氣脫硫系統的綜合選型

 

煙氣脫硫系統的綜合選型見表4。

3 治理措施

 

通過考察、技術交流和評審，該公司最終選定使用廣東某公司的窯灰濕法脫硫工藝。脫硫技改工藝流程見圖1。

脫硫過程：

 

（1）采用窯灰作為脫硫吸收劑，加水制成漿液。

 

（2）用循環泵將漿液輸送到噴淋裝置均勻噴灑到煙氣中。

 

（3）漿液中的CaCO3與吸收的SO2反應生成亞硫酸鈣，經鼓入的空氣氧化生成硫酸鈣，與水結晶生成二水硫酸鈣（石膏）。

 

（4）塔內含石膏漿液經旋流器濃縮、真空機脫水后獲得脫硫副產品含水量低于15%的石膏，可回收利用到水泥粉磨系統。

 

（5）脫硫后的煙氣經除霧器去水、換熱器加熱升溫后，進入煙囪排向大氣。

 

4 項目實施運行情況及效果

 

窯尾煙氣脫硫技改總承包（EPC）項目于2017年12月啟動，經過現場標定、設計、招標等程序后，一號線于2018年4月10日土建開工，2018年7月31日完成，并投入試運行；二號線于2018年5月14日土建開工，2018年9月4日完成，并投入試運行。考慮含硫成分高的礦石無法分開投料，故兩線于2018年9月13日才正式投運高硫礦石，并一次性投運成功，建設工期分別為113 d和114 d。從9月13日投運以來及72 h考核數據分析，脫硫系統各項考核指標都符合或優于招標文件/合同約定考核值。

 

脫硫系統運行后，提高了窯系統安全生產的穩定性和可持續性，扭轉該公司因窯尾煙氣排放不穩定造成的生產被動局面，帶來良好的社會效益；提高礦山資源的綜合利用率（生料中石灰石配比90%左右），充分利用低品位石灰石資源，減少外購鋁質校正原料，穩定熟料質量，延長礦山使用壽命；從72 h考核數據分析兩線脫硫系統運行成本2.0元/噸，同時生產出的脫硫石膏可降低企業石膏采購成本。