4500t/d熟料生產(chǎn)線控制SO2排放的實(shí)踐

  1 原燃材料的成分

  新型干法水泥熟料煅燒需要的原燃材料石灰質(zhì)（石灰石）、硅質(zhì)（砂巖、煤矸石）、鐵質(zhì)（鉛鋅渣）原料及原煤中都含有或多或少的硫成分，煅燒過程中產(chǎn)生的SO2是大氣主要污染物因素之一。所以，在熟料煅燒過程中，控制SO2排放量是一項(xiàng)重要工作。 登封市嵩基水泥有限公司原燃材料的化學(xué)分析見表1和表2。

  表1 原料的化學(xué)成分    %

  表2 煤矸石和原煤（無煙煤與煙煤比例為1∶1）的工業(yè)分析

  2 煅燒操作過程中風(fēng)、煤、料、窯速和溫度的匹配

  1）窯頭和分解爐用煤量取決于生料喂料量，系統(tǒng)風(fēng)量取決于用煤量，窯速與喂料量同步，更取決于窯內(nèi)物料的煅燒狀況。所以，風(fēng)、煤、料和窯速既相互關(guān)聯(lián)，又相互制約。對(duì)于一定的喂料量，頭、尾煤少了，物料預(yù)燒不好，燒成帶溫度提不起來，容易跑生料；煤多了，系統(tǒng)溫度太高，物料易被過燒，窯內(nèi)容易產(chǎn)生結(jié)圈、結(jié)蛋，預(yù)熱器系統(tǒng)容易形成結(jié)皮和堵塞，煤粉不完全燃燒產(chǎn)生SO2；風(fēng)少了，煤粉燃燒不完全，系統(tǒng)溫度低，在這種情況下再多加煤，溫度還是提不起來，CO含量增加，產(chǎn)生大量的SO2。在風(fēng)、煤、料一定的情況下，窯速太快生料黑影就逼近窯頭，易跑生料；窯速太慢，則窯內(nèi)料層厚，生料預(yù)燒不好，窯內(nèi)通風(fēng)不好，容易產(chǎn)生短火急燒形成黃心熟料，熟料f-CaO含量高。為此，風(fēng)、煤、料和窯速的合理匹配是穩(wěn)定燒成系統(tǒng)熱工制度、提高窯的快轉(zhuǎn)率和系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率以及窯產(chǎn)量高、熟料質(zhì)量好、煤耗低的關(guān)鍵所在。

  2）系統(tǒng)塌料引起的SO2超標(biāo)。預(yù)熱器系統(tǒng)塌料，系統(tǒng)風(fēng)斷路，造成煤在缺氧的情況下，燃燒慢或者不燃燒，SO2瞬間濃度高達(dá)1 000mg/Nm3，這時(shí)需要快速將喂料量減到80%，拉風(fēng)量不減，篦冷機(jī)（第三代）1、2段各推快1~2次/min，讓煤粉盡快充分燃燒，SO2會(huì)在10min內(nèi)降至100mg/Nm3左右。需要注意在SO2降低的同時(shí)，NOx會(huì)提高，需提前增加氨水噴入量，避免NOx超標(biāo)。

  3）原煤發(fā)熱量比日常低或?yàn)樘岣邷囟榷嗉用海ǚ纸鉅t加煤溫度也不升高），原煤發(fā)熱量比日常偏低時(shí)，因?yàn)槔L(fēng)量、喂料量正常的情況下，煤粉燃燒不好，會(huì)出現(xiàn)分解爐喂煤越多，出口溫度越低的現(xiàn)象，這時(shí)減煤分解爐出口溫度反而會(huì)升高，就說明分解爐煤加多了，相對(duì)SO2會(huì)升高，NOx會(huì)偏低。遇到這種情況就需要減產(chǎn)煅燒，減產(chǎn)不減風(fēng)，相對(duì)拉風(fēng)偏大，SO2排放量會(huì)逐漸降低。

  4）煤秤下煤不穩(wěn)，會(huì)出現(xiàn)煤粉燃燒一股一股的現(xiàn)象，拉風(fēng)量和喂料量是穩(wěn)定的，煤粉的燃燒同樣會(huì)出現(xiàn)有時(shí)偏多的現(xiàn)象，SO2高低波動(dòng)，甚至出現(xiàn)超標(biāo)的現(xiàn)象。

  5）分解爐出口溫度控制偏低（860℃以下），煤粉因燃燒不完全，同樣會(huì)出現(xiàn)SO2翻倍偏高的現(xiàn)象。這時(shí)也需要降低喂料量至80%，待分解爐出口溫度升至880℃以上，穩(wěn)定煤粉燃燒所需的溫度后方可恢復(fù)投料量。所以，要把分解爐出口溫度控制在880~890℃，特別是煤質(zhì)波動(dòng)時(shí)要穩(wěn)定分解爐出口溫度，一般煅燒過程中SO2波動(dòng)都是煤粉沒有燃燒完全所致。

  3 硫堿比失調(diào)的影響

  水泥熟料硫堿比的正常范圍在0.8~0.9，如果硫堿比小于1，則堿含量高，揮發(fā)性化合物在回轉(zhuǎn)窯和預(yù)熱器之間會(huì)不斷地循環(huán)富集，影響窯的煅燒，降低熟料質(zhì)量；如果硫堿比大于1，則硫含量較高，過多的氯離子和硫酸根離子會(huì)與鈣反應(yīng)生成氯化鈣和硫酸鈣等物質(zhì)，使熟料的鈣含量減少，不但降低熟料硅酸鹽礦物成分，降低熟料強(qiáng)度，還會(huì)增加SO2的排放量，SO2會(huì)提高10~20mg/Nm3。

  4 工藝布置的影響

  1）煤磨在窯尾布置的，要在高溫風(fēng)機(jī)出口取熱風(fēng)，一般要取高溫風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量的10%，也就是說煤粉制備可以吸收10%的SO2排放量，所以， 登封市嵩基水泥有限公司煤磨運(yùn)行比避峰停機(jī)期間SO2降低30~40mg/Nm3。

  2）生料磨（中卸球磨、立磨和輥壓機(jī)）。立磨一般需要噴水10~15t/h來穩(wěn)定磨盤上的料層，可以減少SO2排放量，在控制SO2排放方面，立磨比中卸球磨和輥壓機(jī)終粉磨占優(yōu)勢(shì)。 登封市嵩基水泥有限公司生料輥壓機(jī)終粉磨沒有這個(gè)優(yōu)勢(shì)，就在高溫風(fēng)機(jī)出口管道用霧化噴槍噴水2~4t/h，SO2同樣可以降低30~40mg/Nm3。

  3）窯尾系統(tǒng)的控制。高溫風(fēng)機(jī)出口廢氣盡量全部通過生料磨，廢氣中的SO2通過生料中的CaO進(jìn)行脫硫，但是高溫風(fēng)機(jī)出口廢氣都通過生料磨，應(yīng)考慮是否會(huì)影響窯系統(tǒng)的通風(fēng)。 登封市嵩基水泥有限公司就存在這樣的問題，通過增濕塔或旁路放一部分風(fēng)（閥門開15%），高溫風(fēng)機(jī)頻率（39Hz→38 Hz）和電流（130A→120A）下降，系統(tǒng)負(fù)壓減小，C1溫度上升，SO2降低，這就說明系統(tǒng)拉風(fēng)通暢，煤粉燃燒完全，窯況良好，NOx在可控的情況下會(huì)偏高。廢氣通過生料磨和旁路放風(fēng)是需要平衡的，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)旁路放風(fēng)閥門開度（15%左右）可以減少SO2的排放量。

  4）分解爐煤粉的燃燒。分解爐煤粉燃燒也是控制SO2排放量的關(guān)鍵，前面提到煤粉是否完全燃燒，直接影響SO2排放量。 登封市嵩基水泥有限公司分解爐喂煤是直管式，考慮到煤粉成股入分解爐內(nèi)，短時(shí)間內(nèi)不易散開，把原來直管式喂煤改成了旋流式喂煤；原來的4根煤管改為6根煤管，煤粉分散多點(diǎn)入分解爐，有利于煤粉燃燒和燃盡。

  5 其他脫硫措施

   登封市嵩基水泥有限公司除通過采取工藝操作措施以外，還采用以下脫硫措施。

  1）高溫風(fēng)機(jī)出口處增設(shè)噴槍9根（多點(diǎn)噴入避免濕底），用工業(yè)小蘇打溶液2t/h，0.08%的濃度，即可降低SO2排放量50mg/Nm3左右。

  2）窯尾回灰直接入窯。窯尾回灰中的CaO一般為45%左右，比生料中的CaO高3%，更有利于脫硫，約35t/h熱回灰直接入窯，還可以降低入庫再入窯的循環(huán)電耗，通過實(shí)踐，窯尾回灰直接入窯也可以降低SO₂ 排放量30mg/Nm³左右。

  3）啟用增濕塔噴水設(shè)施。當(dāng)生料輥壓機(jī)避峰或故障停機(jī)時(shí)，要立即啟用增濕塔噴水設(shè)施，廢氣全部通過增濕塔。實(shí)踐證明50m³/h的噴水量可以降低SO₂排放量100mg/m³左右。生料輥壓機(jī)正常生產(chǎn)期間，若SO2排放偏高，可以將入生料輥壓機(jī)冷風(fēng)閥開至98%，確保生料輥壓機(jī)供風(fēng)量，增濕塔閥門開至30%，開啟增濕塔噴水（20m³/h），SO2排放量能降低 80mg/Nm³左右。

  6 結(jié)束語

   登封市嵩基水泥有限公司在現(xiàn)有原燃材料的基礎(chǔ)上，通過改善工藝操作和增設(shè)脫硫設(shè)施等方式，將生產(chǎn)中SO₂的排放量穩(wěn)定在100mg/m³左右，滿足了排放要求（≤200mg/m³）。