脱硫技术在水泥生产线上的应用

一、水泥生产过程硫的引入

1、原料硫：原料中的硫酸盐，FeS2(黄铁矿、白铁矿)，FeS(单硫化物)，一般在500-600℃氧化成SO2。

2、燃料硫：硫化物、硫酸盐、有机硫等，影响硫排放的因素有系统存在还原煅烧气氛、烧成带温度提高（生料易烧性差）、硫碱比高等。

二、水泥生产过程工艺自身脱硫

1、生料磨

研究表明：生料磨废气温度虽然不高，但由于相对湿度高，参与反应物料面积大、反应时间长，同时水蒸气的存在促进了脱硫反应的进行，因此其脱硫效率可以达到50%以上。

生料磨内脱硫需满足几个条件：①温度200℃以下；②相对湿度高；③反应面积大；④停留时间长。

2、窑系统

水泥窑系统自身可以起到一定的脱硫作用，如通过控制窑和预热器之间的硫循环，可进一步降低SO2的排放。分解炉内新生成的CaO活性高易与SO2反应，温度为800-950℃，利于脱硫反应，改变物料分布也可提高脱硫效率。预热器上面几级旋风筒因CaO、Ca(OH)2含量低，温度低、湿度低，脱硫效率低。

三、其他脱硫技术

1、干脱硫剂喷注法

脱硫剂：CaO或Ca(OH)2或其他

加入点：①加入原料中，效果比较好；②加入生料磨及增湿塔，效果不是非常好；③将Ca(OH)2或喂入C1和C2之间的连接管道，可达40%-60%左右脱硫效率；

缺点：Ca(OH)2或其他脱硫剂价格高，使用量大，成本高。

2、热生料喷注法

从分解炉出口引出废气进入旋风除尘器，收集活性CaO，喂入C1和C2之间的连接管道，有30%脱硫效率；制成浆液喷入增湿塔及生料磨，有50%脱硫效率。

3、复合脱硫技术（水剂+粉剂）

固硫剂一般指脱除废气中SO2所用的药剂，各种碱性化合物都可作为脱硫剂。如钙基、钠基、氨基、钡基、镁基等，水剂一般为氨水。

氨水雾化脱硫原理：国内大部分水泥窑SO2排放浓度范围在 200mg/Nm³~500mg/Nm³之间，通常不需要选择像湿法脱硫工艺，因为建设投资成本太高，氨水雾化脱硫工艺是比较合适的工艺，既能有效降低 SO2排放，而且建设投资最低。

以氨作为吸收剂脱除烟气中的SO2，其特点是：

①氨的碱性强于钙基吸收剂 ； 

②氨吸收烟气中的 SO2是气-液或气-气反应，反应速度快、完全，吸收剂利用率高。

氨水雾化脱硫的原理就是利用碱性氨水与酸性SO2反应，在一定的温度条件下生成硫酸铵、硫酸氢铵、亚硫酸铵等硫酸根化合物。这些硫酸根化合物的去向有两个：

①附着在细小粉尘上，跟随烟气进入尾气净化系统，最终排出窑系统，这部分占总生成物的比例很小；

②大部分会随生料进入分解炉或窑系统。因为硫酸铵盐的高温下不稳定性，在窑系统内会发生热分解产生气体 SO2，这部分气体会与分解炉内生成的CaO进行干法脱硫，最终生成稳定性较强的硫酸钙，最终随熟料离开窑系统。

选择氨水雾化喷射点也是关键。因为原料中的硫化物分解温度通常都在300 ℃~ 500℃，所以只有在其分解点的烟气下游喷射，才能有效进行脱硫反应。根据矿石硫化物不同性质，可选择喷射位置有: ①C3预热器及其上部烟道；②C2预热器及其上部烟道; ③C1预热器及其上部烟道。脱硫反应过程中的氨硫比一般控制在1.5左右，喷氨量如果过大就会导致尾气中氨逃逸浓度超标，同时还会对尾部除尘等设备造成一定的腐蚀。所以，选择合理的氨水喷射位置，合适的喷氨量参数很重要，将避免对后续设备造成影响。

氨水脱硫缺点：（1）脱硫产物(NH4)SO4、(NH4)2SO3等热稳定性差，容易二次分解，造成SO2循环富集及氨逃逸增加，无法持续稳定达标；（2）形成的(NH4)SO4、(NH4)2SO3气溶胶粘附性强，严重影响收尘，逃逸出来的氨还会腐蚀收尘袋笼、管道、烟囱。

4、窑灰法脱硫（石灰石-石膏湿法烟气脱硫）

采用余热锅炉的回灰或收尘器的集灰，脱硫效率＞95%。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理如下：①烟气中的SO2溶解水，生成亚硫酸并离解成氢离子和离子；②烟气中的氧和氧化风机送入的空气中的氧将溶液中氧化成 ；③吸收剂中的碳酸钙在一定条件下于溶液中离解出Ca离子；④在吸收塔内，溶液中的、Ca离子及水反应生成石膏（CaSO4•2H2O）。

化学反应式分别如下：

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