新型脫硫劑在水泥生產過程中的研究與應用

摘要：本文比較分析了水泥公司目前采用的一些脫硫方法，研制了新型高效中性脫硫劑，在中低溫度條件下降低了堿性組分和SO2反應溫度，通過達到含硫量和減少SO2排放的目的，促進了SO2在預熱器原材料中的完全吸收。

關鍵詞：水泥;二氧化硫;脫硫劑;生料磨

目前市場上有多種脫硫脫硫技術，首先，有FGD濕法脫硫，平均需要500平方米;投資額高，為1500-2000萬元，運營成本高，熟料6元/噸。干式脫硫技術面積小，但運營成本高，熟料至少需要8元/噸。凝固期不能穩定在調節水平，導致成分波動。但硫酸銨的耐熱性較差，二次分解引起濃縮循環，不總是穩定地達到標準，因此對硫酸和泵激素的生產也有很大影響[1]。設備的收集、腐蝕和氨水泄漏是不可控制的，在一些水泥廠，氮氧化物顯著增加。此外，市場上的設備與操作設備要求高、能耗高且價格昂貴、脫硫性能差等缺點存在[2]。

1水泥行業的SO2排放

含硫燃料燃燒到大氣中的年排放量SO2超過 2 億噸。根據《國家環境統計公報》公布的數據，工業SO2排放量近年來一直居高不下，主要支撐SO2排放總量的80%以上，其中水泥行業占3-4%。因此，水泥行業是防治環境污染的重點行業[3]。

水泥行業采用一定的加工方法從礦物原料生產水泥，生產過程中往往使用大型、重型設備，空氣污染尤為明顯。隨著我國水泥產量的增加，大氣污染物排放量逐年增加，SO2排放量從2020年的53萬噸增加到2021年的179萬噸。環境空氣質量0.0285～0.0652 g/m3 （1 h）。

2 實驗

2.1 金豐水泥鴻豐#9窯脫硫劑試驗

實驗方法：停止原料粉碎，停止使用脫硫液后等待。窖內二氧化硫指標達到政府標準上限后，加入高效脫硫劑確定，指標是否降到較低值，觀察二氧化硫值的穩定性和使用情況，然后停止脫硫劑觀察二氧化硫最大值，然后再次啟用高效脫硫劑，觀察二氧化硫排放值的演變，判斷高效脫硫效果。

實驗步驟：原料粉碎停止后，停止使用原料和一次脫硫劑，觀察二氧化硫的排放值，然后加入高效脫硫劑對產品性能進行測試。為了在14分鐘后停止脫硫，二氧化硫的排放量達到195mg/m3，7分鐘后達到215mg/m3。最初的添加量為3L/m3，10分鐘后，二氧化硫排放量將降至14mg/m3，脫硫應用量將降至3.5L/min。

2.2 東臺#1窯脫硫劑試驗

測試方法：加入脫硫劑時，硫含量約100mg/m3，加入脫硫劑時，通過測定硫含量趨勢、脫硫效率觀察效果，實驗方法同上。

2.3 西藏高正水泥#3窯脫硫劑試驗

2.3.1 測試方法

脫硫劑的設計原理是將部分硫化物通過粉碎和稱重反應進行消化，為了快速評估脫硫效果，并將其連接到配料加油倉。原料從儲藏室出來，進入烤箱。工廠可停產約5天，停產后（標準條件下）硫排放量可增加約100-200mg/m3，而典型的停窖為1100-1200mg/m3，與當前硫排放值基本一致實驗接受窯槽，添加脫硫劑的實驗方法，收集不添加脫硫劑，添加脫硫后和停止脫硫時的排放值，得出脫硫劑脫硫效果的比較與評價[4]。

2.3.2 實驗步驟

原料粉碎后，觀察二氧化硫排放值，每10分鐘記錄一次，采集時間1.5小時，然后加入高效脫硫劑對產品性能進行檢測。上午10時40分加上脫硫劑，硫排放量為1230 mg/m3，每10分鐘記錄10小時的硫排放量。上午10時40分最高853mg/m3和766mg/m3至11時10分，上午11時30分最高574mg/m3，11時五十分最高629mg/m3，12時停止添加，下午12時40分、12.50分分別至1074mg/m3、13174mg/m3，實驗結束時，持續時間170分鐘。

3結果與討論

3.1確保停止#9窖后再次添加脫硫劑

通過停止使用脫硫劑，觀察二氧化硫排放值，加入高效脫硫劑來測試產品的效果。上午11時35分，關閉輔助脫硫器，40分鐘后二氧化硫排放值為177.8mg/m3。下午12時17分，二氧化硫排放值上L至181.1mg/m3。啟用高效脫硫機。最初的增加是4L/min，7分鐘后二氧化硫排放下降到159.7mg/m3，使用脫硫上L到4.5L/min，15分鐘后下降到98.1mg/m3，脫硫速率高達5L/min，13：02穩定在52.5mg/m3，13：08穩定在49.2μg/m3，實驗結束。

3.2 實驗效果分析

在第一階段停止使用粉碎機和一次脫硫試劑的試驗中，應用高效脫硫劑效果明顯，在這種情況下，二氧化硫的排放受到控制，二氧化硫的排放量可以在50mg/m3的范圍內進行調整。第二階段停止脫硫，提高到一定值后，加入高效脫硫劑，控制二氧化硫排放，可控制在50mg/m3，表明脫硫效率有一定提高.效果明顯，可有效控制二氧化硫排放。

根據現場添加劑的用量，制定組合添加劑的配比，產品設計和研究理念是生料磨前與黃鐵礦反應消化部分硫，然后作為備用在窯轉道后部，分步加入可以提高脫硫劑的使用效果，減少脫硫劑的使用，降低裝置的運行成本。

4結論

結合以上實驗，得出初步結論：與國內同類產品相比，這種新型高效脫硫劑具有添加方式簡單、使用少、控制降低成本低等特點，適用于脫硫需求量大的企業防腐設備，不損壞織物除塵器除塵布袋，有效避免了傳統的高堿脫硫加熱器系統。這種高效脫硫劑適應性強，適用于各種水泥熟料及原料，通用性好。

參考文獻：

[1] 徐東耀， 劉偉， 陳佐會，等. 一種新型鈉系脫硫劑在水泥廠的應用[J]. 環境工程， 2017， 35（3）：5.

[2] 孟究棟， 崔文剛， 杜會平，等. 一種新型催化脫硫劑在水泥窯尾煙氣脫硫中的應用[J]. 水泥， 2020（3）：3.

[3] 朱國強. 新型低共熔脫硫劑的合成及其在燃油萃取脫硫中的應用研究[D]. 青島科技大學.

[4] 張海濤， 馬來運， 詹楠，等. 電石渣作為脫硫劑在熟料生產線的應用[J]. 水泥， 2019（9）：2.

作者簡介：郎海軍 1975.02- 男 甘肅酒泉 裕固族 助理工程師 水泥工藝生產技術及建材裝備應用 酒鋼（集團）宏達建材有限責任公司