刘瑞芝：新型干法水泥复合脱硫技术

  2014年3月1日开始实施的《水泥工业大气污染物排放标准》要求水泥生产中SO₂排放≤200mg/Nm³，在一些经济发达地区（广东、山东、京津冀、杭州等）颁布的相关条例要求SO₂排放≤100mg/Nm³。个别省份实施排放总量控制，要求SO₂排放≤20mg/Nm³。不断严苛的标准给水泥行业带来了巨大的压力，选择什么样的脱硫技术至关重要。

中材国际研究总院教授级高工的刘瑞芝

  一、水泥窑烟气脱硫背景

  水泥厂硫的来源

  煤的燃烧：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，含硫量为0.2%～2.0%不等。

  石灰石用量约为煤的10倍，是SO₂高排放的主要原因。

  FeS₂等硫化物的分解温度400～600℃，一般在二三级预热器释放。CaSO₄等硫酸盐的分解温度1000 ℃以上，通常在窑内释放。

  脱硫技术现状

  目前主流的脱硫方法有FGD湿法脱硫、干法脱硫技术、氨法脱硫技术和复合脱硫技术。

  FGD湿法脱硫

  FGD湿法脱硫

  FGB湿法脱硫的特点：主要针对超高硫排放（3000mg/Nm³以上）；占地面积大，一般需要500m²左右；投资成本高，大多在1500～1800万之间；脱硫效率高，通常可以达到95%以上；电耗为4.5度/吨熟料；运行成本高，在6元/吨熟料以上。

  干法脱硫技术

  干法脱硫技术是在生料磨、入窑提升机、和窑尾高温风机出口等处投掷脱硫剂CaO和Ca(OH)₂。

  干法脱硫技术特点：占地面积小，一般在30m²左右；投资成本低，大多需要30万左右；脱硫效率低，只有60～70%；运行成本高，最少需要8元/吨熟料；短时固硫，无法持续稳定达标，造成成分波动。

  氨法脱硫技术

  氨法脱硫技术是在预热器、烟囱、废气总管处喷洒脱硫剂氨水、尿素溶液等。

  氨法脱硫技术特点：投资成本低，只要30万左右；硫酸铵热稳定性差，二次分解造成循环富集，无法持续稳定达标；形成硫酸铵气溶胶对收尘影响大，设备腐蚀氨逃逸无法控制；部分水泥厂喷氨后NO_X明显升高。

  复合脱硫技术

  复合脱硫技术特点：低投入、低成本、低能耗、高效率，建设成本是湿法脱硫的1/20，运行成本是其它脱硫技术的1/2；快速脱硫，投料8分钟SO₂排放迅速降低至100mg/Nm³以下；实现SO₂零排放，当脱硫剂与SO₂本底排放匹配合理，烟气中SO₂排放能降低至0.0mg/Nm³。效果综合，脱硫剂使用后熟料早强/后强提升1MPa左右，NO_x降低30～80mg/Nm³；占地面积30m²，装机功率小于40kW，建设周期不超过35天。

  复合脱硫技术的作用：

  （1）含有催化剂和氧化剂的脱硫粉剂从入窑提升机处加入后，在一至三级旋风预热器内二氧化硫经不同温度区间、较长的时间段起化合反应，实现烟气快速脱硫。

  （2）在催化剂作用下，烧成带脱硫产物生成硫铝酸钙、硫铝酸钡钙等早强矿物，实现窑内高效固硫。

  （3）脱硫水剂在C2至C1上升风管处雾化喷入，延长脱硫剂的反应时间，增大了物料之间的接触面积，二次高效捕获逃逸的SO₂，可确保烟气SO₂排放稳定达标。

  复合脱硫技术创新点：该复合脱硫技术中脱硫粉剂配方原创，采用钙基加核心剂，核心剂起了催化作用，增加了钙基反应活性，加快了脱硫速率，提高了脱硫效率；复合脱硫技术采用粉剂与水剂相结合，水剂的加入对粉剂起了催化作用，增加了反应活性，加大了反应物的接触面积和停留时间，二者相互促进，协同作用；工艺设备上实行自动控制定量精确给料，实现了从停磨到开磨不同剂量的精确配置给料，保证实现SO₂稳定达标。

  红色不规则图形处为脱硫水剂投加位置

  脱硫粉剂添加工艺

  一仓双锥，两套绞刀称，生料入窑提升机处加入，自动喂料，中控精确控制。

  脱硫水剂添加工艺

  水剂罐、C2～C1上升风管处、双流体喷枪组合、均匀雾化加入。

  成功案例：

  1、低硫排放案例--广州市白云区神山镇珠江水泥厂

  背景：石灰石含硫量为0.2%～0.4%，造成水泥窑烟气中SO₂排放浓度超标（200～500mg/Nm³）。

  试验期间SO₂排放情况统计

  粉剂用量为生料喂料量的0.03%，配合使用水剂0.8～1.2m³/h， SO₂排放稳定在100mg/Nm³以内，吨熟料脱硫成本为2.6元左右。

  2、中硫排放--浙江长兴县某厂

  背景：石灰石含硫量为0.5%～0.9%，烟气中SO₂排放600～1300mg/Nm³。

  粉剂用量为生料喂料量的0.03%，配合使用水剂1.2～1.5m³/h，SO₂排放稳定在100mg/Nm³以内，吨熟料脱硫成本为3.5元以内。

  3、高硫排放案例--惠州市龙门县平陵镇光大水泥厂

  背景：石灰石含硫量为0.9%～1.2%，烟气中SO₂排放1000～1600mg/Nm³，有时甚至达到过3800mg/Nm³。

  试验期间SO₂排放情况统计

  粉剂用量为生料喂料量的0.08%，配合使用水剂2.5～2.8m³/h， SO2排放稳定在100mg/Nm³以内，吨熟料脱硫成本为6元左右。

  光大水泥厂工程师提供达标现场记录

  专利证书

  检测报告

  建设成本

  脱硫剂产品价格

  结束语

  “万引”复合脱硫技术能满足水泥工业大气污染物SO₂排放的最严标准要求，真正走出了干法脱硫成本高，湿法脱硫投资高的困境。万引科技、华南理工、中材国际携手以实现卓越品质为目标、高科技为基础、低投入为依托、高效率为动力，持续深度研发烟气脱硫技术，为水泥行业环保事业做出应有的贡献！