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水泥廠SO2排放影響因素的計算分析
水泥廠SO2排放影響因素的計算分析
回轉窯熟料生產過程中SO2主要來源于原材料和燃料中，其中影響大的原材料是石灰石。并根據工藝系統的平衡計算,實際生產中各工藝部位對硫的吸附能力不同，其中生料系統對硫的吸附能力強，在40%～50%之間。如何通過理論分析，通過對原材料指標的合理控制以及對工藝系統的合理優化，可以有效地控制廢氣中SO2的排放。
關鍵詞：SO2排放；平衡計算；控制措施
1SO2在水泥系統中的不同形態
1.1煙氣SO2的來源
水泥窯系統中的硫是由原材料和燃料帶入的。原料中的硫以有機硫化物、硫化物（簡單硫化物或者復硫化物如硫鐵礦）或者硫酸鹽的形式存在，單質硫可以忽略不計。
1.2硫的循環
原料中存在的硫酸鹽在預熱器系統通常不會形成SO2氣體，大體上都會進入窯系統。其中一部分硫酸鹽會在窯內高溫帶發生分解，生成的SO2氣體隨窯氣向窯尾運動，在到達低兩級預熱器等溫度較低區域時，冷凝在溫度較低的生料上，并隨生料沉集一起進入窯內，形成一個在預熱器和窯之間的循環，而未分解的硫酸鹽則會隨著熟料離開窯系統。原料中以其它形式存在的硫（主要以硫化物形式存在），則會在300～600℃被氧化生成SO2氣體，主要發生在五（四）級預熱器的第二級旋風筒。
1.3燃料中的硫
分解爐燃料燃燒生成的SO2會被分解爐存在的大量活性CaO吸收，生成的CaSO4隨物料經低級旋風筒由窯尾煙室進入窯內。窯頭喂入的燃料產生的SO2氣體會和硫酸鹽在窯內高溫帶分解產生的SO2氣體經歷類似的歷程。尾煤分解爐中的尾煤燃燒過程以及吸收過程相對于窯頭短，殘留SO2要多，窯尾噴煤對廢氣中的SO2影響較大。
1.4 SO2的排放
原料中的硫氧化產生的SO2在通過上級旋風筒時會被部分吸收，其余則隨廢氣一道從預熱器排出。如果廢氣用于烘干原料，則SO2在原料磨中進一步被吸收。在溫度低于600℃的情況下，CaCO3對SO2的吸收效率要遠低于CaO。上面兩級預熱器中CaCO3分解率極低，且僅有少量CaO被煙氣從高溫部分帶上去，因此吸收效率很低。
1.5 窯系統中的SO2
窯內SO2一方面主要來自于CaSO4熱分解，另一方面來自于硫酸鹽與煤粉中的碳反應。
實驗表明，當窯內含氧量大于4%，或避免煤粉未燃盡，使硫化物與碳無接觸機會，SO2的揮發量就會降低。窯內排風足夠，就會減少SO2，硫化物在窯內停留時間長及燒成溫度高，有利于SO2的增加，因此，操作上提高窯速、控制燒成溫度是正確可行的。
1.6生料制備系統對SO2的影響
對于預分解窯生產線，其生料制備系統與熟料燒成系統是設計為一個整體的，生料粉磨需要使用燒成廢氣的余熱烘干，而且兩者共用一個廢氣處理系統。由于生料磨的能力設計得比窯大一些，所以存在磨停窯不停的情況。生產實踐發現，當窯磨聯動運行的時候，所排廢氣中的SO2要遠低于停磨開窯的時候，說明生料粉磨系統對水泥窯廢氣有脫硫作用。當窯磨聯動運行的時候，含有SO2的窯尾廢氣進入生料磨以后，就會與生料中的CaCO3在O2的參與下發生如下反應：
2SO2+2CaCO3+ O2= 2CaSO4+2CO2
這就是生料磨具有脫硫功能的原理。通常情況下這種反應是十分緩慢的，但在生料磨內情況就不同了，由于原料的烘干將產生大量水蒸氣、用于烘干的窯尾廢氣具有較高的溫度、CaCO3在粉磨過程中會產生大量的新生界面，這一反應速度被大大加快。生料粉磨系統對SO2的吸收率與原料的濕含量、系統氣體氧含量、系統溫度、物料循環量、生料粉磨細度，以及廢氣在磨內的停留時間有關。據國外有關資料介紹，由于窯磨運行工況以及原燃材料含硫量的不同，當窯磨聯動運行時，生料粉磨對SO2的吸收率能達到20%～70％。窯磨聯動運行不僅可以減少生料成分（受窯灰影響）、燒成用風、余熱利用的波動，對穩定燒成工況十分有利，而且還是消減窯尾廢氣中SO2的工藝措施。
2 SO2排放平衡計算
我公司正常生產過程中廢氣排放中硫基本不超標，排放量基本維持在50-60mg/Nm3左右，當停一臺輥壓機時硫排放指標達120-130mg/Nm3左右，超出國控標準100mg/Nm3。在目前生產過程中，在生料配料中添加電石渣來進行脫硫，脫硫效果較好，可維持在控制標準以下。以下為公司針對硫排放進行的分析；
2.1原燃材料中硫含量（表1）
表1為各種原燃材料中的硫含量。
表1原燃材料中硫含量
2.2系統中各環節對硫的吸收
LB-62綜合煙氣測試儀
產品介紹
LB-62綜合煙氣測試儀適用于環保局、第三方檢測公司、電廠、鋼鐵廠、水泥廠、糖業、冶煉廠、陶瓷廠、鍋爐窯爐、鋁業、煤業、藥業、化肥、衛生、勞動、軍事、安監、科研教育等對固定污染源中O2、CO、NO、NO2、SO2、H2S、CO2氣體濃度的實測測量及煙氣動靜壓、流速、標干流量等參數的測量。
執行標準
HJ 693—2014《固定污染源廢氣 氮氧化物的測定 定電位電解法》
GB/T 16157-1996 《固定污染源排氣中顆粒物和氣態污染物采樣方法》
JJG 695-2003 《硫化氫氣體檢測儀檢定規程》
HJ 57-2017《固定污染源廢氣 二氧化硫的測定 定電位電解法》
JJG968-2002《煙氣分析儀檢定規程》
產品特點
1、*模具成型工藝，操作簡單，體積小，重量輕，結構緊湊，便于攜帶。
2、集成了含氧量傳感器，顯示含氧量并計算空氣過剩系數（基本型）。
3、自動記憶每次輸入的參數，下次開機自動采用，實現一鍵采樣。
4、采用進口寬溫OLED顯示屏，自動背光照明，良好的人機界面圖文并茂，省去了調節對比度的麻煩，可在超低溫低照度環境中工作。
5、采用進口流量傳感器，自動監測采樣泵的工作流量，根據煙道內壓力的大小自動調整采樣泵的功率，使采樣流量始終保持恒定。
6、采用進口壓力傳感器及進口電化學傳感器測量結果更加準確，電化學傳感與信號模塊一體化設計，更換傳感器不需標定，且具有溫度及線性補償和交叉干擾修正功能，保證測量準確性。
7、可測量SO2 、NO、NO2、CO、CO2、H2S（選配）等多種有害氣體排放濃度、折算濃度。
8、內置大容量可充電電池，可在無交流電的情況下連續進行工作大于8小時，接通交流電后，儀器自動對電池進行充電，且具有實時時鐘。
9、配有手持式煙氣預處理器，可對煙氣進行除塵、脫水等處理，保證長時間測量精度（簡易型取樣管對傳感器有損壞造成傳感器提前老化，SO2等氣體被冷凝水吸收而造成測量結果偏低）。
10、采用小體積，大流量煙氣隔膜采樣泵及電子流量計組合實現可調式流量及恒流采樣。
11、廢氣上排式設計，有效解決下排氣造成的堵塞及廢氣排在儀器內對儀器造成的損害。
12、可通過防水鍵盤直接對儀器的各項參數進行線性標定，儀器維護及標定需輸入密碼，保證儀器參數安全。
13、實時顯示動壓、靜壓、溫度、煙溫、流速、流量等參數，自動測量大氣壓。
14、儀器自帶存儲功能，可存儲10000組數據，帶打印機現場打印采樣報表。也可使用USB存儲器或存儲卡存儲，連接電腦打印數據報表。
技術參數
主要參數 | 參數范圍 | 分辨率 | 準確度 |
采樣流量 | 0.1L/min~1L/min, | ||
O2 | (0～30)% | 0.1% | 示值誤差： |
SO2 | (0～5700mg/m3，0～286mg/m3） | 1mg/m3 | |
NO | (0～1300mg/m3） | 1mg/m3 | |
NO2 | (0～200mg/m3，0～134mg/m3） | 1mg/m3 | |
CO | (0～5000mg/m3） | 1mg/m3 | |
CO2 | (0～20)% | 0.01% | |
H2S | (0～30mg/m3 ） | 1mg/m3 | |
傳感器使用壽命 | 空氣中約2年 | ||
工作電源 | AC220V±10% 50Hz或DC12V(內置) | ||
噪聲 | < 50dB(A) | ||
功耗 | <50W | ||
整機重量 | 約3kg | ||