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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(zhuǎn)窯熟料生產(chǎn)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(jù)工藝系統(tǒng)的平衡計算,實際生產(chǎn)中各工藝部位對硫的吸附能力不同，其中生料系統(tǒng)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(biāo)的合理控制以及對工藝系統(tǒng)的合理優(yōu)化，可以有效地控制廢氣中SO2的排放。
關(guān)鍵詞：SO2排放；平衡計算；控制措施
1SO2在水泥系統(tǒng)中的不同形態(tài)
1.1煙氣SO2的來源
水泥窯系統(tǒng)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(fù)硫化物如硫鐵礦）或者硫酸鹽的形式存在，單質(zhì)硫可以忽略不計。
1.2硫的循環(huán)
原料中存在的硫酸鹽在預(yù)熱器系統(tǒng)通常不會形成SO2氣體，大體上都會進入窯系統(tǒng)。其中一部分硫酸鹽會在窯內(nèi)高溫帶發(fā)生分解，生成的SO2氣體隨窯氣向窯尾運動，在到達(dá)低兩級預(yù)熱器等溫度較低區(qū)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(nèi)，形成一個在預(yù)熱器和窯之間的循環(huán)，而未分解的硫酸鹽則會隨著熟料離開窯系統(tǒng)。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(fā)生在五（四）級預(yù)熱器的第二級旋風(fēng)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(jīng)低級旋風(fēng)筒由窯尾煙室進入窯內(nèi)。窯頭喂入的燃料產(chǎn)生的SO2氣體會和硫酸鹽在窯內(nèi)高溫帶分解產(chǎn)生的SO2氣體經(jīng)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(chǎn)生的SO2在通過上級旋風(fēng)筒時會被部分吸收，其余則隨廢氣一道從預(yù)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(yuǎn)低于CaO。上面兩級預(yù)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(tǒng)中的SO2
窯內(nèi)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(yīng)。
實驗表明，當(dāng)窯內(nèi)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(fā)量就會降低。窯內(nèi)排風(fēng)足夠，就會減少SO2，硫化物在窯內(nèi)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(tǒng)對SO2的影響
對于預(yù)分解窯生產(chǎn)線，其生料制備系統(tǒng)與熟料燒成系統(tǒng)是設(shè)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(tǒng)。由于生料磨的能力設(shè)計得比窯大一些，所以存在磨停窯不停的情況。生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)窯磨聯(lián)動運行的時候，所排廢氣中的SO2要遠(yuǎn)低于停磨開窯的時候，說明生料粉磨系統(tǒng)對水泥窯廢氣有脫硫作用。當(dāng)窯磨聯(lián)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(fā)生如下反應(yīng)：
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(yīng)是十分緩慢的，但在生料磨內(nèi)情況就不同了，由于原料的烘干將產(chǎn)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(chǎn)生大量的新生界面，這一反應(yīng)速度被大大加快。生料粉磨系統(tǒng)對SO2的吸收率與原料的濕含量、系統(tǒng)氣體氧含量、系統(tǒng)溫度、物料循環(huán)量、生料粉磨細(xì)度，以及廢氣在磨內(nèi)的停留時間有關(guān)。據(jù)國外有關(guān)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(dāng)窯磨聯(lián)動運行時，生料粉磨對SO2的吸收率能達(dá)到20%～70％。窯磨聯(lián)動運行不僅可以減少生料成分（受窯灰影響）、燒成用風(fēng)、余熱利用的波動，對穩(wěn)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(chǎn)過程中廢氣排放中硫基本不超標(biāo)，排放量基本維持在50-60mg/Nm3左右，當(dāng)停一臺輥壓機時硫排放指標(biāo)達(dá)120-130mg/Nm3左右，超出國控標(biāo)準(zhǔn)100mg/Nm3。在目前生產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)中各環(huán)節(jié)對硫的吸收
LB-62綜合煙氣測試儀
產(chǎn)品介紹
LB-62綜合煙氣測試儀適用于環(huán)保局、第三方檢測公司、電廠、鋼鐵廠、水泥廠、糖業(yè)、冶煉廠、陶瓷廠、鍋爐窯爐、鋁業(yè)、煤業(yè)、藥業(yè)、化肥、衛(wèi)生、勞動、軍事、安監(jiān)、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(biāo)干流量等參數(shù)的測量。
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
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(tài)污染物采樣方法》
JJG 695-2003 《硫化氫氣體檢測儀檢定規(guī)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(guī)程》
產(chǎn)品特點
1、*模具成型工藝，操作簡單，體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)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(shù)（基本型）。
3、自動記憶每次輸入的參數(shù)，下次開機自動采用，實現(xiàn)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(diào)節(jié)對比度的麻煩，可在超低溫低照度環(huán)境中工作。
5、采用進口流量傳感器，自動監(jiān)測采樣泵的工作流量，根據(jù)煙道內(nèi)壓力的大小自動調(diào)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(xué)傳感器測量結(jié)果更加準(zhǔn)確，電化學(xué)傳感與信號模塊一體化設(shè)計，更換傳感器不需標(biāo)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(zhǔn)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(nèi)置大容量可充電電池，可在無交流電的情況下連續(xù)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(yù)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(jié)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(xiàn)可調(diào)式流量及恒流采樣。
11、廢氣上排式設(shè)計，有效解決下排氣造成的堵塞及廢氣排在儀器內(nèi)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(shù)進行線性標(biāo)定，儀器維護及標(biāo)定需輸入密碼，保證儀器參數(shù)安全。
13、實時顯示動壓、靜壓、溫度、煙溫、流速、流量等參數(shù)，自動測量大氣壓。
14、儀器自帶存儲功能，可存儲10000組數(shù)據(jù)，帶打印機現(xiàn)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(shù)據(jù)報表。
技術(shù)參數(shù)
主要參數(shù) | 參數(shù)范圍 | 分辨率 | 準(zhǔn)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(nèi)置) | ||
噪聲 | < 50dB(A) | ||
功耗 | <50W | ||
整機重量 | 約3kg | ||