合肥中亚环保科技有限公司 230041
摘要：水泥厂在水泥生产中产生的烟气具有污染性，烟气内含有大量的SO2，如果直接排放会造成严重的环境污染，同时也不利于现场工作人员的身体健康。因此出于环境管理及健康生产等目的，水泥厂必须做好烟气脱硫工作，有必要了解烟气脱硫工艺。在这种情况下，本文将展开相关研究，主要论述水泥厂烟气SO2产生原理，并提出烟气脱硫工艺方案。
关键词：水泥厂；SO2；烟气脱硫
0.引言
目前，因为市场需求增大，所以水泥厂普遍加大了产量，而这也导致烟气SO2污染变得严重，使得地方政府对广大水泥厂提出了烟气脱硫要求。为了满足烟气脱硫要求，水泥厂必须引入对应的烟气脱硫工艺，否则不可以加大产量，这时就有必要展开相关研究，一方面避免烟气SO2污染，一方面保障水泥厂发展可持续性。
1.水泥厂烟气SO2产生原理
水泥厂烟气内的SO2主要来源于水泥熟料煅烧阶段，产生于该阶段内使用的生产原料与燃料，下文将对两者产生SO2的原理进行分析。
1.1生产原料
水泥生产原料中含有大量的有机硫化物、硫化物，类似于硫铁矿、硫酸盐等，两者在一定条件下都会产生SO2，但区别在于硫酸盐一类的物质产生SO2的概率小、产量小，且在水泥生产工艺下，预热阶段硫酸盐产生的SO2一般都会进入窑系统，因此基本可以忽略。但硫铁矿等一系列生料硫化物或有机硫在就会产生大量的SO2，即根据数据统计，当硫铁矿一类硫化物处于400℃~600℃的温度环境下会产生大量SO2，且这一部分SO2会随着烟气排出，造成环境污染。另外，在整个水泥生产过程中生产原料还会从其他地方产生SO2，如硫酸盐虽然在预热阶段不会产生大量SO2，但当熟料出窑，硫酸盐的SO2还是会被排放到空气中。
1.2燃料
水泥燃料内的硫化物类型与生产原料一直，但其产生原理并不相同：在燃料进入分解炉、回转窑受热燃烧时，会产生低价态硫化物，在一定温度条件下一部分低价态硫化物会被氧化，形成SO3，产生稳定硫酸盐，而其他部分低价态硫化物则会氧化为SO2，随后因为SO2很容易与高温碱性热生料发生反应，所以大部分SO2受反应作用影响会产生硫酸盐，这时小部分未能转化为硫酸盐的SO2就会与生料氧化后产生的SO2结合，以烟气形式对外排放。另外，所有反应生成的硫酸盐在特定温度下会在分解炉内结垢，若回转窑内存在还原气体，这些硫酸盐会出现还原反应，重新成为SO2，并进入烟气中被排放。表1为反应生成硫酸盐种类与结垢温度。
表1反应生成硫酸盐种类与结垢温度
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2.水泥厂烟气脱硫工艺方案
2.1方案技术选型
水泥厂烟气脱硫工艺技术种类繁多，但不同技术在效果上存在差异，因此为了保障烟气脱硫效果，水泥厂应当在工艺方案设计之前做好方案技术选型工作。目前，比较常见的水泥厂烟气脱硫工艺技术有两种，分别为热生料喷注脱硫技术、干脱硫剂喷注技术，两者均适用于SO2浓度较低的烟气脱硫（水泥厂烟气的SO2浓度并不高），但区别在于前者工艺相对简单、运作成本较低，而后者工艺运作成本较高，同时还存在粉尘污染的连带影响。因此通过对比，本文方案将围绕热生料喷注脱硫技术进行设计。
2.2方案介绍
围绕热生料喷注脱硫技术，本文水泥厂烟气脱硫工艺方案共分五个步骤，分别为活性CaO制备与收集、CaC03制备与收集、Ca（OH）2脱硫浆液的制备与储存、CaCO3脱硫浆液的制备与储存、脱硫浆液的输送与雾化，各步骤具体内容如下。
（1）活性CaO制备与收集
活性CaO是本方案中主用脱硫剂之一，因此要优先制备。方法：①以生料的CaCO3成分为目标，利用分解炉进行高温处理，可使CaCO3分解为CaO；②利用压差从分解炉顶部将CaO粉尘的高温气体抽出，借助冷却器进行冷却处理，冷却后的气体温度不得超过400℃，随后再用分离器（方案主用旋风分离器）得出剩余的CaO粉尘；③将CaO粉尘气体输入预热器出口管渠内，所得CaO将进入反应容器内与Ca（OH）2发生反应，完成后可得活性CaO，注意收集即可。
（2）CaC03制备与收集
CaC03也是主用脱硫剂，其制备方法为：①选用石灰石作为CaC03制备原料，石灰石的天然CaC03含量应当＞90%；②将石灰石磨粉，用收尘器收集即可。此外，建议将搜集得到的石灰石粉存放到钢板仓储存中，以免发生意外。
（3）Ca（OH）2脱硫浆液的制备与储存
①将收集好的活性CaO导入水中，并采用搅拌器进行充分搅拌，时间不得低于5min，随后可得高浓度Ca（OH）2浆液；②将高浓度Ca（OH）2浆液全部导入反应容器，利用重力将浆液引入特质储存罐中。值得注意的是，高浓度Ca（OH）2浆液等反应容器应当设置在预热器的一层，这样能避免浆液浓度在输送过程中出现过多损耗，而特质储存罐应当设置在反应容器周边，距离尽可能的近，罐体规格应当满足4h储存期要求，宽度标准为φ≤3.5m，高度视情况而定。储存后需要在浆液中加入适度水进行稀释，保障浆液浓度在20%~25%区间以内即可备用。
（4）CaCO3脱硫浆液的制备与储存
计量取得适量CaCO3，随后导入搅拌容器内进行加水搅拌，可得CaCO3脱硫浆液。浆液浓度应当保持20%~25%区间，水泥厂要依照该标准严格控制加水量。
（5）脱硫浆液的输送与雾化
利用泵类设备将各类脱硫浆液输送到增湿塔、原料磨部位，在各部分进行喷枪雾化处理，这样浆液能够与烟气中的SO2发生中和反应，使得SO2浓度降低，实现烟气脱硫。值得注意的是，出于脱硫效果考虑，水泥厂必须做好增湿塔、原料磨的喷枪数量配置，一般情况下建议采用表2标准进行喷枪数量配置，这样能够保障工艺应用简便、脱硫效果良好。另外，在原料磨喷枪安置方案，厂家应当将喷枪安装在风管前段，喷枪喷出方向要与气流呈对冲关系，这样可以让浆液与烟气充分接触，也是保障脱硫效果的要点。
表2脱硫浆液的输送与雾化喷枪数量配置
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2.3方案应用效果
采用本方案对某水泥厂烟气进行了脱硫处理，用取样法收集脱硫处理前后烟气样本，并进行硫含量检测，随后进行对比可知本方案脱硫效果。对比结果见表3。
表3方案应用效果
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3.结语
综上，本文对水泥厂烟气脱硫工艺进行了研究。通过研究了解到，水泥厂烟气中含有大量的SO2，直接排放会造成较严重环境污。而采用文中烟气脱硫工艺，能够对水泥厂烟气进行脱硫处理，且根据方案应用效果可知，本方案应用有效，脱硫效果明显，能够起到降低烟气硫化物污染，保障水泥厂现场气体纯净的作用。
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