《安全环境-环保技术》之石灰石—石膏湿法脱硫工艺在水泥窑尾烟气脱硫中的应用 VIP专享VIP免费

石灰石—石膏湿法脱硫工艺在水泥窑尾烟气脱硫中的应用近年来，随着石灰石地域的限制和品位的降低，有些水泥厂不得不使用高硫石灰石，其含硫量为0.2%~2.0%，造成国内部分水泥企业SO2排放浓度较高，甚至达到2000mg/Nm3以上。按照GB4915—2013《水泥工业大气污染物排放标准》规定，自2015年7月1日起，现有水泥窑及窑尾余热利用系统的SO2最高允许排放浓度为200mg/Nm3，特别地区排放限值为100mg/Nm3。为达标排放，烟气SO2超标的水泥生产线需进行脱硫改造。1水泥生产线硫的引入及自身的脱硫作用1.1硫的引入水泥生产所用原料中的硫化物大部分为黄铁矿和白铁矿（两者均为FeS2），还有一些单硫化物（如FeS）。原料中的硫酸盐主要包括石膏（CaSO4·2H2O）和硬石膏（CaSO4），这两种矿物在低于烧成带温度下很稳定。原料中存在的硫酸盐大体上都会进入窑系统。硫化物，比如硫铁矿，会在500~600℃发生氧化生成SO2气体，主要发生在第二级旋风筒。燃料中硫的存在形式和原料中一样，有硫化物、硫酸盐，还有有机硫。燃料在分解炉或者回转窑燃烧，而分解炉存在大量的活性CaO，同时分解炉的温度正是脱硫反应发生的最佳范围，因此烧成带产生的SO2气体可以在分解炉被CaO吸收或者在过渡带和烧成带与碱结合生成硫酸盐。也就是说正常情况下，燃料中的硫很少会影响到硫的排放。1.2水泥生产线自身的脱硫作用生料磨中石灰石（CaCO3）持续产生新鲜表面，同时粉料有较长的停留时间，立磨中硫的脱除率是很可观的。国内某水泥厂对比了生料磨开/停情况下的SO2排放浓度，数据表明生料磨可以脱除超过50%的SO2。除尘器中气体和粉料紧密接触以及相对湿度较高，也可以脱除一小部分硫。分解炉是干法脱硫发生的理想场所。从热力学和动力学角度来讲，新生成的活性较高的CaO很容易和SO2发生反应。分解炉和下面几级旋风筒温度范围在800~950℃，脱硫反应可以很好地进行。但是原料和燃料中的硫反应生成的CaSO4与CaSO3，在1400℃以上的高温煅烧，不可避免地造成部分硫酸盐将被还原成SO2，发生SO2的内循环。因此SO2的脱除变得比较复杂。2水泥窑尾烟气采用石灰石—石膏湿法脱硫的优势2.1湿法脱硫的原理及特点石灰石—石膏湿法脱硫工艺采用石灰石作脱硫剂。石灰石经破碎磨成粉状与水混合搅拌制成脱硫剂浆液，在脱硫塔内，脱硫剂浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的Ca2+以及鼓入的氧化空气进行化学反应，最终生成石膏，从而达到除去SO2的目的。其主要化学反应式为：吸收过程：2CaCO3+H2O+2SO2→2CaSO3·1/2H2O+2CO2氧化过程：2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O石灰石—石膏湿法脱硫工艺流程见图1。该工艺的主要特点为：（1）以常见的石灰石（石灰）作脱硫剂，资源丰富，价格低廉。（2）脱硫效率高，最高可达99%。（3）技术成熟，运行可靠，装置投运率可达98%以上。（4）脱硫副产品——石膏具有一定的附加值，可以循环利用。（5）处理烟气量大，适应性强，几乎适用于任何含硫量的烟气脱硫。（6）该工艺对于HCl、Hg、VOC等有害物质有一定的除去功能，对于PM可以做到超净排放。石灰石—石膏湿法脱硫工艺，是目前技术最成熟、应用最广泛、运行最可靠的脱硫工艺。2.2湿法脱硫的优势如上所述，采用高硫石灰石的水泥企业SO2排放浓度较高，动辄达到2000mg/Nm3甚至更多，采用热生料喷注法、干反应剂喷注法等很难满足日益严格的排放标准，而石灰石—石膏湿法脱硫以其较高的脱硫效率倍受青睐。石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺采用石灰石（CaCO3）作脱硫剂，根据水泥生产工艺自身的特点，水泥生产原料中就使用到石灰石等物质，窑尾收尘器所收集下来的大量水泥生料粉，主要成分有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等物质，是很好的脱硫剂故采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺与水泥生产工艺是相适应的，解决了脱硫剂的问题，节约了原料成本。实际工程中可将浆液制备储罐放置在窑尾收尘器的回灰拉链机侧，通过下料管、锁风下料器直接将拉链机内的石灰石粉送入浆液制备储罐中，加水制备成一定浓度的浆液，以备脱硫反应之用。而脱硫产物石膏是水泥生产的重要原料，可作为水泥缓凝剂自行消化。对副产物的有效再利用也是该法的一个显著优势，进一步拓展了其经...