技术丨水泥企业窑尾烟气SO2超标的原因分析和治理措施
摘要：本文介绍了窑尾烟气中SO2的计算方法及烟气脱硫系统的综合选型，结合生产实际最终选择了窑灰湿法脱硫工艺。经过72 h考核数据分析，两条生产线脱硫系统运行成本为2.0元/吨，生产出的脱硫石膏可降低企业石膏采购成本，提高了窑系统安全生产的稳定性和可持续性，同时提高了矿山资源的综合利用率，延长了矿山使用寿命，具有较好的社会效益。
江西某公司有两条2 500 t/d熟料生产线，于2003年4月正式投产运行，公司所用的石灰石为玉山县岩瑞镇陈发山矿段灰岩矿，通过近十四年的生产，矿山开采下来的石灰石品位逐年下降，造成窑尾烟气中SO2时有超标发生，随着新的《水泥工业大气污染物排放标准》（GB 4915—2013）和全省主要污染物总量减排工作的总体部署，且《江西省大气污染防治条例》于2017年3月1日正式实施，这标志着“史上最严”大气污染防治法各项要求在江西省落地。
1 窑尾烟气中SO2含量计算
由于该公司的进厂石灰石品位复杂且存在下降趋势，造成窑尾烟尘大气排放的SO2时有超标，为此公司非常重视，针对此次超标做了针对性的排查分析：
1）对进厂原燃材料和熟料的有害成分进行化学全分析，见表1。
2）对窑炉系统料气进行全硫的物料平衡，见表2、表3。
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3）通过全硫物料平衡计算产生的SO2
（1）每小时生料带入SO2为Q1
Q1=0.220 4×64/32＝0.440 8 t/h
（2）煤炭燃烧产生的SO2为Q2
每小时煤炭带入Q2=0.159 1×64/32＝0.318 2 t/h
（3）熟料烧成带走的SO2为Q3
Q3=0.319 8×64/32＝0.639 6 t/h
（4）外排窑尾烟气中SO2为Q
Q＝Q1+Q2-Q3=0.119 4 t/h
（5）窑尾烟气排放浓度为：
经标定窑尾烟气量V为200 000 Nm3/h，则大气排放的SO2浓度a为：a=Q/V=0.119 4×109 mg/h ÷200 000 Nm3/h=597 mg/Nm3。
2 烟气脱硫系统的综合选型
烟气脱硫系统的综合选型见表4。
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3 治理措施
通过考察、技术交流和评审，该公司最终选定使用广东某公司的窑灰湿法脱硫工艺。脱硫技改工艺流程见图1。
脱硫过程：
（1）采用窑灰作为脱硫吸收剂，加水制成浆液。
（2）用循环泵将浆液输送到喷淋装置均匀喷洒到烟气中。
（3）浆液中的CaCO3与吸收的SO2反应生成亚硫酸钙，经鼓入的空气氧化生成硫酸钙，与水结晶生成二水硫酸钙（石膏）。
（4）塔内含石膏浆液经旋流器浓缩、真空机脱水后获得脱硫副产品含水量低于15%的石膏，可回收利用到水泥粉磨系统。
（5）脱硫后的烟气经除雾器去水、换热器加热升温后，进入烟囱排向大气。
4 项目实施运行情况及效果
窑尾烟气脱硫技改总承包（EPC）项目于2017年12月启动，经过现场标定、设计、招标等程序后，一号线于2018年4月10日土建开工，2018年7月31日完成，并投入试运行；二号线于2018年5月14日土建开工，2018年9月4日完成，并投入试运行。考虑含硫成分高的矿石无法分开投料，故两线于2018年9月13日才正式投运高硫矿石，并一次性投运成功，建设工期分别为113 d和114 d。从9月13日投运以来及72 h考核数据分析，脱硫系统各项考核指标都符合或优于招标文件/合同约定考核值。
脱硫系统运行后，提高了窑系统安全生产的稳定性和可持续性，扭转该公司因窑尾烟气排放不稳定造成的生产被动局面，带来良好的社会效益；提高矿山资源的综合利用率（生料中石灰石配比90%左右），充分利用低品位石灰石资源，减少外购铝质校正原料，稳定熟料质量，延长矿山使用寿命；从72 h考核数据分析两线脱硫系统运行成本2.0元/吨，同时生产出的脱硫石膏可降低企业石膏采购成本。
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