提高水泥厂脱硫能效的一种方法

2023年第一期《新世纪水泥导报》发表了《石灰石-石膏湿法脱硫工艺脱硫药剂的试验研究》一文，该文主要研究了脱硫药剂在提高水泥厂石灰石-石膏湿法脱硫工艺能效上的表现。今摘录部分内容分享给大家。

1.文章摘要

在石灰石-石膏湿法脱硫工艺中，部分水泥企业因石灰石含硫量的增加，生料掺配高硫煤矸石等，入塔气体SO₂浓度高于脱硫工艺设计浓度，窑尾SO₂排放浓度波动较大甚至出现超标排放现象。一种试验脱硫药剂投加到石灰石-石膏湿法脱硫系统中，在不改变湿法脱硫系统的情况下，脱硫电耗同比下降, 有效提高了湿法脱硫系统脱硫能力，试验结果达到药剂试用设计指标。湿法脱硫入口SO₂浓度在1200-1500mg/m³以及1800-2000 mg/m³时，开2台浆液循环泵均可满足SO₂超低排放标准，脱硫电耗同比下降约0.75kWh/t。

2.市场需求

某水泥企业的两条5000t/d熟料生产线，因矿山石灰石等原料含硫较高导致窑尾SO₂浓度波动较大，为确保稳定达标排放，于2018年实施了石灰石-石膏湿法脱硫技改，入塔SO₂设计浓度为1800mg/m³，出塔浓度为50mg/m³。于2021年通过了水泥行业环保绩效分级A级企业认定，SO₂排放浓度需严格按照A级企业标准限值≤35mg/m³控制。为满足A级企业管控要求，日常生产中需严格控制石灰石硫含量在0.72%以内，确保湿法脱硫入口SO₂在1800mg/m³以内。但随着矿山开采石灰石硫含量的进一步上升，为严格控制石灰石硫含量在0.72%以内，部分开采台段高硫石灰石不能搭配使用，影响矿山石灰石出矿，出现高硫石灰石堆积压矿现象，矿山下山石灰石搭配较为困难，原料磨停机期间以及石灰石硫含量波动时，湿法脱硫系统超设计负荷运行，SO₂超低排放控制困难。

3.脱硫药剂反应机理

脱硫药剂主要起到催化作用，消除湿法脱硫系统浆液的杂质影响，促进硫钙反应速度，具体为：一是可以进一步提高SO₂溶于水的速度和量，降低pH值0.1-0.3左右，酸度的提高加剧硫钙反应；二是有效消除氯离子等杂质对碳酸钙微粒表面的包裹，提高浆液与SO₂的比表面积，提高SO₂与碳酸钙的接触率，促进硫钙反应速率；三是可以有效提高脱硫石膏的氧化和生长速度，改善脱硫浆液质量，进而提高脱硫成效。

4.试验成效

（1）湿法脱硫入口SO₂浓度在1200-1500mg/m³时，加药前需开3台浆液循环泵，烟囱SO₂排放浓度可控制在35mg/m³以下；加药后仅开2台浆液循环泵（1台250kW+1台220kW），即可满足烟囱SO₂排放浓度控制在35mg/m³以下。按照循环泵电流320A计算，每小时可节约用电量为：1.732×电压0.38kV×电流320A×功率因素0.87=183kWh,每月可节省用电约13万kWh，脱硫电耗同比下降约0.75kWh/t熟料。

（2）湿法脱硫入口SO₂浓度在1800-2000mg/m³之间时，加药前开3台浆液循环泵，湿法脱硫系统运行较困难，吸收塔浆液pH值需控制在5.9-6.3之间，对脱硫系统浆液质量造成影响；加药后，湿法脱硫入口SO₂平均排放浓度在1800-2000mg/m³之间时，开2台浆液循环泵（2台250kW），脱硫系统可正常运行，吸收塔浆液pH值在5.2-6.1之间，烟囱SO₂排放平均浓度26mg/m³，稳定控制在35mg/m³以下，药剂有效提高了湿法脱硫系统脱硫能力。

（3）加药后，脱硫塔浆液含有的泡沫减少，延长了废气中SO₂与脱硫浆液接触时间，提高脱硫效率。

（4）加药后，石灰石浆液供浆量较加药前平均每日减少约14m³，石灰石浆液利用率提高11%。

（5）经试验对比分析，试验结果达到药剂试用设计指标，湿法脱硫入口SO₂浓度在1200-1500mg/m³以及1800-2000 mg/m³时，开2台浆液循环泵均可满足SO₂超低排放标准，脱硫电耗同比下降约0.75kWh/t，达到脱硫药剂节能和提硫试验效果。

5.试验结论

（1）本次试运行时间短虽仅3d，但该药剂对石灰石-石膏湿法脱硫系统的促进成效已得到论证，可以适用于水泥行业的湿法脱硫系统。

（2）因本次试用时间较短，仅实现了入塔SO₂浓度在2000mg/m³左右的使用成效，针对入塔SO₂浓度在2600mg/m³左右的使用成效未得到验证，但根据药剂的使用成效分析，入塔SO₂浓度在2600mg/m³左右时使用三台循环浆液泵，窑尾SO₂仍可实现超低排放。