水泥窯生產中會排放廢氣SO2。
我國煤炭資源豐富,但分布不均,其中高硫煤在我國有很大的儲量,煤中含硫量有的高達7%以上。水泥企業是用煤大戶,在市場經濟的條件下,為降低水泥生產成本,高硫煤在水泥企業已有應用。在新型干法水泥生產中,由于高硫煤可能導致SO2的惡性循環,使窯系統結皮、結圈、結蛋以至于堵塞,影響窯的正常生產。按照GB4918-2004《水泥工業大氣污染物排放標準》規定,自2015年1月1日起,現有水泥窯及窯磨一體機SO2最高允許排放濃度為100mg/m3。我國水泥企業眾多,很多水泥企業每年SO2排污費用高達幾百萬元。污染物排放情況可見一斑,SO2減排任務非常艱巨。
1、SO2的來源
水泥企業SO2的來源來自兩個地方:原料和燃料。主要是由原料和燃料中的無機硫和有機硫氧化生成。
(1)原料中的硫化物
在水泥生產所需要的原料中,除了以鐵礦石作為校正型原料的情況外,原料中硫化物含量一般較少。大部分硫化物為黃鐵礦和白鐵礦(兩者均為FeS2),還有一些單硫化合物(如FeS)。當原料中的部分低價硫化物進入預熱器時,在400℃左右,就開始氧化并釋放SO2。這個反應主要發生在第1、2級旋風筒。部分硫化物,比如硫鐵礦,會在500℃~600℃發生氧化生成SO2氣體,反應主要發生在2級筒。在1、2級筒釋放出來的SO2氣體,一部分被堿性物料吸收,另一部分則直接通過增濕塔或生料立磨,經除塵后進入窯尾煙囪排放。
(2)燃料中的硫化物
燃料中硫化物的含量較高,是窯尾煙氣中SO2的主要生成源。燃料中硫的存在形式和原料中的一樣,有硫化物、硫酸鹽還有有機硫。燃料在分解爐或回轉窯燃燒,低價態的硫化物,一部分直接氧化成SO3,并形成穩定的硫酸鹽;另一部分則氧化成SO2。這部分SO2的絕大多數,能夠再次與高溫的堿性熱生料和O2發生反應生成硫酸鹽。剩下的少部分SO2會與生料中氧化釋放出來的SO2匯合,進入煙囪排放。
2、SO2的抑制
原料及燃料中的無機硫和有機硫包括多種硫化物,有硫酸鹽也有硫鐵礦等,但能氧化生成SO2的主要是低價的硫化物和單質硫。如果再回轉窯系統中具備適合的條件,可以抑制SO2排放。從生產工藝角度,控制燒成帶的CO、CO2含量及火焰形狀,有利于抑制SO2的生成。改表原料材料中的硫含量和調節硫堿比均可以降低SO2排放。SO2的脫硫效率與窯內物料硫堿比、原料材料中硫的存在形態有很大關系。同時,如果生料粉磨采用預熱器廢氣作烘干熱源,會進一步降低SO2排放。脫除效率可達50%~70%。