劉瑞芝：新型干法水泥復(fù)合脫硫技術(shù)

  2014年3月1日開始實(shí)施的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求水泥生產(chǎn)中SO₂排放≤200mg/Nm³，在一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)（廣東、山東、京津冀、杭州等）頒布的相關(guān)條例要求SO₂排放≤100mg/Nm³。個(gè)別省份實(shí)施排放總量控制，要求SO₂排放≤20mg/Nm³。不斷嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)給水泥行業(yè)帶來了巨大的壓力，選擇什么樣的脫硫技術(shù)至關(guān)重要。

中材國(guó)際研究總院教授級(jí)高工的劉瑞芝

  一、水泥窯煙氣脫硫背景

  水泥廠硫的來源

  煤的燃燒：含硫量0.6%～1.5%

  高硫原料（石灰石、粘土等）：石灰石地域限制和品位降低，不得不使用高硫石灰石，含硫量為0.2%～2.0%不等。

  石灰石用量約為煤的10倍，是SO₂高排放的主要原因。

  FeS₂等硫化物的分解溫度400～600℃，一般在二三級(jí)預(yù)熱器釋放。CaSO₄等硫酸鹽的分解溫度1000 ℃以上，通常在窯內(nèi)釋放。

  脫硫技術(shù)現(xiàn)狀

  目前主流的脫硫方法有FGD濕法脫硫、干法脫硫技術(shù)、氨法脫硫技術(shù)和復(fù)合脫硫技術(shù)。

  FGD濕法脫硫

  FGD濕法脫硫

  FGB濕法脫硫的特點(diǎn)：主要針對(duì)超高硫排放（3000mg/Nm³以上）；占地面積大，一般需要500m²左右；投資成本高，大多在1500～1800萬之間；脫硫效率高，通?？梢赃_(dá)到95%以上；電耗為4.5度/噸熟料；運(yùn)行成本高，在6元/噸熟料以上。

  干法脫硫技術(shù)

  干法脫硫技術(shù)是在生料磨、入窯提升機(jī)、和窯尾高溫風(fēng)機(jī)出口等處投擲脫硫劑CaO和Ca(OH)₂。

  干法脫硫技術(shù)特點(diǎn)：占地面積小，一般在30m²左右；投資成本低，大多需要30萬左右；脫硫效率低，只有60～70%；運(yùn)行成本高，最少需要8元/噸熟料；短時(shí)固硫，無法持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，造成成分波動(dòng)。

  氨法脫硫技術(shù)

  氨法脫硫技術(shù)是在預(yù)熱器、煙囪、廢氣總管處噴灑脫硫劑氨水、尿素溶液等。

  氨法脫硫技術(shù)特點(diǎn)：投資成本低，只要30萬左右；硫酸銨熱穩(wěn)定性差，二次分解造成循環(huán)富集，無法持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；形成硫酸銨氣溶膠對(duì)收塵影響大，設(shè)備腐蝕氨逃逸無法控制；部分水泥廠噴氨后NO_X明顯升高。

  復(fù)合脫硫技術(shù)

  復(fù)合脫硫技術(shù)特點(diǎn)：低投入、低成本、低能耗、高效率，建設(shè)成本是濕法脫硫的1/20，運(yùn)行成本是其它脫硫技術(shù)的1/2；快速脫硫，投料8分鐘SO₂排放迅速降低至100mg/Nm³以下；實(shí)現(xiàn)SO₂零排放，當(dāng)脫硫劑與SO₂本底排放匹配合理，煙氣中SO₂排放能降低至0.0mg/Nm³。效果綜合，脫硫劑使用后熟料早強(qiáng)/后強(qiáng)提升1MPa左右，NO_x降低30～80mg/Nm³；占地面積30m²，裝機(jī)功率小于40kW，建設(shè)周期不超過35天。

  復(fù)合脫硫技術(shù)的作用：

  （1）含有催化劑和氧化劑的脫硫粉劑從入窯提升機(jī)處加入后，在一至三級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)二氧化硫經(jīng)不同溫度區(qū)間、較長(zhǎng)的時(shí)間段起化合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)煙氣快速脫硫。

  （2）在催化劑作用下，燒成帶脫硫產(chǎn)物生成硫鋁酸鈣、硫鋁酸鋇鈣等早強(qiáng)礦物，實(shí)現(xiàn)窯內(nèi)高效固硫。

  （3）脫硫水劑在C2至C1上升風(fēng)管處?kù)F化噴入，延長(zhǎng)脫硫劑的反應(yīng)時(shí)間，增大了物料之間的接觸面積，二次高效捕獲逃逸的SO₂，可確保煙氣SO₂排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

  復(fù)合脫硫技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：該復(fù)合脫硫技術(shù)中脫硫粉劑配方原創(chuàng)，采用鈣基加核心劑，核心劑起了催化作用，增加了鈣基反應(yīng)活性，加快了脫硫速率，提高了脫硫效率；復(fù)合脫硫技術(shù)采用粉劑與水劑相結(jié)合，水劑的加入對(duì)粉劑起了催化作用，增加了反應(yīng)活性，加大了反應(yīng)物的接觸面積和停留時(shí)間，二者相互促進(jìn)，協(xié)同作用；工藝設(shè)備上實(shí)行自動(dòng)控制定量精確給料，實(shí)現(xiàn)了從停磨到開磨不同劑量的精確配置給料，保證實(shí)現(xiàn)SO₂穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

  紅色不規(guī)則圖形處為脫硫水劑投加位置

  脫硫粉劑添加工藝

  一倉(cāng)雙錐，兩套絞刀稱，生料入窯提升機(jī)處加入，自動(dòng)喂料，中控精確控制。

  脫硫水劑添加工藝

  水劑罐、C2～C1上升風(fēng)管處、雙流體噴槍組合、均勻霧化加入。

  成功案例：

  1、低硫排放案例--廣州市白云區(qū)神山鎮(zhèn)珠江水泥廠

  背景：石灰石含硫量為0.2%～0.4%，造成水泥窯煙氣中SO₂排放濃度超標(biāo)（200～500mg/Nm³）。

  試驗(yàn)期間SO₂排放情況統(tǒng)計(jì)

  粉劑用量為生料喂料量的0.03%，配合使用水劑0.8～1.2m³/h， SO₂排放穩(wěn)定在100mg/Nm³以內(nèi)，噸熟料脫硫成本為2.6元左右。

  2、中硫排放--浙江長(zhǎng)興縣某廠

  背景：石灰石含硫量為0.5%～0.9%，煙氣中SO₂排放600～1300mg/Nm³。

  粉劑用量為生料喂料量的0.03%，配合使用水劑1.2～1.5m³/h，SO₂排放穩(wěn)定在100mg/Nm³以內(nèi)，噸熟料脫硫成本為3.5元以內(nèi)。

  3、高硫排放案例--惠州市龍門縣平陵鎮(zhèn)光大水泥廠

  背景：石灰石含硫量為0.9%～1.2%，煙氣中SO₂排放1000～1600mg/Nm³，有時(shí)甚至達(dá)到過3800mg/Nm³。

  試驗(yàn)期間SO₂排放情況統(tǒng)計(jì)

  粉劑用量為生料喂料量的0.08%，配合使用水劑2.5～2.8m³/h， SO2排放穩(wěn)定在100mg/Nm³以內(nèi)，噸熟料脫硫成本為6元左右。

  光大水泥廠工程師提供達(dá)標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)記錄

  專利證書

  檢測(cè)報(bào)告

  建設(shè)成本

  脫硫劑產(chǎn)品價(jià)格

  結(jié)束語

  “萬引”復(fù)合脫硫技術(shù)能滿足水泥工業(yè)大氣污染物SO₂排放的最嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)要求，真正走出了干法脫硫成本高，濕法脫硫投資高的困境。萬引科技、華南理工、中材國(guó)際攜手以實(shí)現(xiàn)卓越品質(zhì)為目標(biāo)、高科技為基礎(chǔ)、低投入為依托、高效率為動(dòng)力，持續(xù)深度研發(fā)煙氣脫硫技術(shù)，為水泥行業(yè)環(huán)保事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)！