新型干法水泥生产节能减排技术研究

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【摘要】新型干法水泥是未来我国水泥工业发展的主要方向，本文将基于新型干法水泥生产过程中的污染问题进行分析，并提出一套节能减排技术，希望为指导未来生产实践提供支持。

【关键词】新型干法水泥；节能减排；脱硫方案

在新型干法水泥生产期间，水泥窑窑尾废气中的二氧化硫等是主要污染物，该气体主要来源于染料与水泥原料之间的含硫化合物。在我国可持续发展理念的影响下，相关人员必须要充分认识到当前水泥生产中的要求，探索节能减排技术的有效手段，争取能够提高新型干法水泥生产的环境效益。

1新型干法水泥节能减排技术的设计思路

在新型干法水泥生产期间，所使用的硫化物大部分为白铁矿与黄铁矿，其中还存在一定量的单硫化物，这些物质在生产期间会随着温度的升高而释放一定量的气体，例如当温度上升至600℃后，会因为氧化作用影响而形成二氧化硫，主要发生在第2级与第3级的旋风筒中。若原料中挥发性硫的含量较高，在预热期间会快速逃逸预热器，此时因为缺乏活性氧化钙反应，或者生料磨难以将其完全去除，则会产生二氧化硫排放。结合现有的生产经验可知，分解炉内新生成的氧化钙活性较高，能够有效吸收烟气中的二氧化硫，因此新型干法水泥生产工艺中本身就具有一定的脱硫功能；若废气用于烘干原材料[1]。废气中的二氧化硫还会在原料磨中被进一步吸收，但是需要注意的是，当温度小于等于600℃的情况下，碳酸钙对二氧化硫的吸收率要明显低于氧化钙，在上面两级预热器中，碳酸钙的分解率较低，并且在高温部位带上的氧化钙很少，再加之排放前的停留时间短，因此对二氧化硫的吸收率较低，这是造成污染的重要原因[2]。

2新型干法水泥生产节能减排技术的实施路径

2.1工艺原理介绍。为了能够达到新型干法水泥节能减排的目的，本文决定采用石灰石-石膏法脱硫工艺，该工艺选择碳酸钙为脱硫剂，在吸收塔内部，吸收溶液与烟气之间充分混合，并且其中的二氧化硫能与溶解中的碳酸钙产生化学反应，最终二氧化硫被充分去除，并反应生成大量的石膏化合物。在这个过程中，二氧化硫处理的化学反应过程为：2O2.2系统构成。本文所介绍的脱硫系统主要包括氧化系统、吸收塔系统、抽烟系统以及吸收剂制备系统、电气控制系统等。2.3工艺流程。该系统的基本工艺流程为：烟气在经过吸收塔之后，吸收塔采用了逆流喷淋结构，实现了氧化与吸收功能，其中在上部位置为吸收区、下部位置为氧化区，烟气在经过除尘之后，烟气会与喷淋系统的循环浆液直接接触。在负荷较小的情况下，可以选择停运一层喷淋层，此时系统能够维持相对稳定的液气比，并发挥脱硫效果。在吸收区上侧装置除雾器，除雾器的主要功能是清除烟气中的水分，在吸收二氧化硫之后，浆液进入到循环氧化区，并在循环氧化区内反应化学反应后，生成的溶液经过浓缩之后会直接进入到脱硫副产品系统，最终经过脱水等处理后形成石膏。系统工艺流程的具体结构如图1所示。

3对工艺流程的描述

3.1石灰石浆液制备系统。在将＜45μm的石灰石粉送至粉仓之后，经叶轮给料机，将石灰石粉卸到浆液中，并加入工艺水，配置成为30%的石灰石浆液，之后将石灰石浆液泵送至循环泵入口位置。3.2烟气系统。从窑尾废气排风机排放出来的烟气会在风管的指引下传送至FGD系统中。此时烟气在经过脱硫烟气挡板之后制剂进入吸收塔内部，并与喷淋浆液之间逆流接触，使烟气中的二氧化硫快速被浆液吸收。在这个过程中，烟气的温度会明显下降，在经过脱硫等一系列处理后，烟气会经过风管最终被排放到大气中。在上述处理环节，为确保能够顺利的将FGD系统与窑尾的烟气分离开，需要在烟气系统中设置若干个挡门板，分别承担起脱硫烟气与旁路的遮挡作用。在脱硫系统正常运行的情况下，旁路挡板处于关闭状态，另一个挡板开启，此时烟气会经过脱硫烟气挡板进入到吸收塔中并参与完成化学反应。而在异常情况下，旁路挡板会启动，而脱硫烟气挡板自动关闭。3.3吸收与氧化系统。作为石灰石-石膏法脱硫系统的核心结构，吸收氧化系统的主要部件包括喷淋系统、吸收塔、浆液循环泵系统等。在该系统中，当浆液从吸收塔底部位置，经循环泵进入至吸收塔上部位置进行喷淋，此时会与烟气逆流接触并出现化学反应，由此可以吸收烟气中的二氧化硫，在反应生成的碳酸钙在吸收塔底部位置，经过循环浆液池内部后会因为氧化风机作用影响而被空气强氧化。最后石膏浆液会经过专门的摆放泵排出，由专门的副产品处理系统处置。在经过脱硫之后，烟气会通过除雾器携带水滴，采用两级除雾器采用屋脊式的布置方法，均匀布置在吸收塔的顶部位置，两级除雾器通过工艺水冲洗，这个冲洗过程是在系统程序的引导下自动完成的。吸收塔采用了钢制塔体并内衬防腐蚀材料构成的，内部设置了三层喷淋结构，每个喷淋结构分别由喷嘴、支管以及母管等构成。三层喷淋结构中分别设置了三台浆液循环泵，循环泵采用智能化控制方法，能够按照新型干法水泥生产中的二氧化硫排放量来调整运行速率。其中的重要数据标准为：当二氧化硫的浓度为1200mg/Nm3时，三层喷淋系统全部开始运行；而当吸收塔的二氧化硫浓度不足800mg/Nm3时，会停运一层喷淋系统，不仅不会影响二氧化硫处理效果，也能减少能耗。3.4副产品处理系统。该系统的副产品处理系统可以分为两部分，分别为真空皮带过滤、旋流器等。当吸收塔排除石膏浆液之后，将会直接泵送入旋流器进行浓缩处理；浓缩之后的浆液进入真空皮带过滤机进行脱水，这样就能获得含水量较低的石膏。此时将石膏存放在一旁运输即可。3.5工艺水系统。工艺水系统主要包括设备冷却水、塔前喷淋水、制浆系统补水、氧化空气冷却等构成。一般工艺水系统水源为厂区供水，在系统上可设置一台工艺水箱与水泵，配合除雾器冲洗水泵，就可以构成一个完整的工艺水系统。

4系统效益评价

在按照上文方法构建石灰石-石膏法脱硫工艺处理系统之后，该系统的装置入口工况烟气量为850000m3/h，脱硫效率≥92%，满足新型干法水泥节能减排生产要求，具有良好的经济效益，该系统的主要技术指标如表1所示。同时对该方法的经济效益进行评价后，判断该系统每吨熟料脱硫成本在2.20～2.50元左右，在考虑风机电耗等因素影响后，计算出每吨熟料脱硫的最终成本约为3.30～3.50元，经济效益可观。因此，认为该系统的主要技术特征表现为：⑴具有较高的脱硫效率，系统构成简单并且运行稳定性高；⑵副产品可作为水泥缓凝剂，最大程度上减少二次污染的产生；⑶系统的占地面积更小，且运行流程更加科学合理；⑷通过进行计算机模拟现场设计，有助于进一步优化系统的运行功能；⑸通过实现烟气流速的量化适中化设计，能够使烟气在最短时间内达到脱硫系统中，节能效果更明显。

5结语

本文介绍了一套石灰石-石膏法脱硫工艺脱硫系统，该系统能够满足新型干法水泥生产节能减排要求，具有显著的技术优势，其运行成本低、脱硫效率高，具有显著的技术优势，对于复杂工况下的新型干法水泥生产都有借鉴价值，因此应该进一步推广。

【参考文献】

[1]柴进.新型干法水泥熟料生产过程节能减排技术应用研究[J].四川水泥,2018(09):1.

[2]马文华,莫伟健,朱树海.新型干法水泥熟料生产环节节能减排技术研究[J].河南科技,2017(21):114-115.

作者:丁伟敏 单位:广州市越堡水泥有限公司