新型干法水泥熟料煅燒需要的原燃材料石灰質(zhì)(石灰石)、硅質(zhì)(砂巖、煤矸石)、鐵質(zhì)(鉛鋅渣)原料及原煤中都含有或多或少的硫成分，煅燒過程中產(chǎn)生的SO2是大氣主要污染物因素之一。所以，在熟料煅燒過程中，控制SO2排放量是一項重要工作。我公司原燃材料的化學(xué)分析見表1和表2。
表1 原料的化學(xué)成分%
表2 煤矸石和原煤(無煙煤與煙煤比例為1∶1)的工業(yè)分析
1)窯頭和分解爐用煤量取決于生料喂料量，系統(tǒng)風(fēng)量取決于用煤量，窯速與喂料量同步，更取決于窯內(nèi)物料的煅燒狀況。所以，風(fēng)、煤、料和窯速既相互關(guān)聯(lián)，又相互制約。對于一定的喂料量，頭、尾煤少了，物料預(yù)燒不好，燒成帶溫度提不起來，容易跑生料;煤多了，系統(tǒng)溫度太高，物料易被過燒，窯內(nèi)容易產(chǎn)生結(jié)圈、結(jié)蛋，預(yù)熱器系統(tǒng)容易形成結(jié)皮和堵塞，煤粉不完全燃燒產(chǎn)生SO2;風(fēng)少了，煤粉燃燒不完全，系統(tǒng)溫度低，在這種情況下再多加煤，溫度還是提不起來，CO含量增加，產(chǎn)生大量的SO2。在風(fēng)、煤、料一定的情況下，窯速太快生料黑影就逼近窯頭，易跑生料;窯速太慢，則窯內(nèi)料層厚，生料預(yù)燒不好，窯內(nèi)通風(fēng)不好，容易產(chǎn)生短火急燒形成黃心熟料，熟料f-CaO含量高。為此，風(fēng)、煤、料和窯速的合理匹配是穩(wěn)定燒成系統(tǒng)熱工制度、提高窯的快轉(zhuǎn)率和系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率以及窯產(chǎn)量高、熟料質(zhì)量好、煤耗低的關(guān)鍵所在。
2)系統(tǒng)塌料引起的SO2超標(biāo)。預(yù)熱器系統(tǒng)塌料，系統(tǒng)風(fēng)斷路，造成煤在缺氧的情況下，燃燒慢或者不燃燒，SO2瞬間濃度高達(dá)1000mg/Nm3，這時需要快速將喂料量減到80%，拉風(fēng)量不減，篦冷機(jī)(第三代)1、2段各推快1~2次/min，讓煤粉盡快充分燃燒，SO2會在10min內(nèi)降至100mg/Nm3左右。需要注意在SO2降低的同時，NOx會提高，需提前增加氨水噴入量，避免NOx超標(biāo)。
3)原煤發(fā)熱量比日常低或為提高溫度而多加煤(分解爐加煤溫度也不升高)，原煤發(fā)熱量比日常偏低時，因為拉風(fēng)量、喂料量正常的情況下，煤粉燃燒不好，會出現(xiàn)分解爐喂煤越多，出口溫度越低的現(xiàn)象，這時減煤分解爐出口溫度反而會升高，就說明分解爐煤加多了，相對SO2會升高，NOx會偏低。遇到這種情況就需要減產(chǎn)煅燒，減產(chǎn)不減風(fēng)，相對拉風(fēng)偏大，SO2排放量會逐漸降低。
4)煤秤下煤不穩(wěn)，會出現(xiàn)煤粉燃燒一股一股的現(xiàn)象，拉風(fēng)量和喂料量是穩(wěn)定的，煤粉的燃燒同樣會出現(xiàn)有時偏多的現(xiàn)象，SO2高低波動，甚至出現(xiàn)超標(biāo)的現(xiàn)象。
5)分解爐出口溫度控制偏低(860℃以下)，煤粉因燃燒不完全，同樣會出現(xiàn)SO2翻倍偏高的現(xiàn)象。這時也需要降低喂料量至80%，待分解爐出口溫度升至880℃以上，穩(wěn)定煤粉燃燒所需的溫度后方可恢復(fù)投料量。所以，要把分解爐出口溫度控制在880~890℃，特別是煤質(zhì)波動時要穩(wěn)定分解爐出口溫度，一般煅燒過程中SO2波動都是煤粉沒有燃燒完全所致。
3、硫堿比失調(diào)的影響
水泥熟料硫堿比的正常范圍在0.8~0.9，如果硫堿比小于1，則堿含量高，揮發(fā)性化合物在回轉(zhuǎn)窯和預(yù)熱器之間會不斷地循環(huán)富集，影響窯的煅燒，降低熟料質(zhì)量;如果硫堿比大于1，則硫含量較高，過多的氯離子和硫酸根離子會與鈣反應(yīng)生成氯化鈣和硫酸鈣等物質(zhì)，使熟料的鈣含量減少，不但降低熟料硅酸鹽礦物成分，降低熟料強(qiáng)度，還會增加SO2的排放量，SO2會提高10~20mg/Nm3。
4、工藝布置的影響
1)煤磨在窯尾布置的，要在高溫風(fēng)機(jī)出口取熱風(fēng)，一般要取高溫風(fēng)機(jī)出口風(fēng)量的10%，也就是說煤粉制備可以吸收10%的SO2排放量，所以，我公司煤磨運(yùn)行比避峰停機(jī)期間SO2降低30~40mg/Nm3。
2)生料磨(中卸球磨、立磨和輥壓機(jī))。立磨一般需要噴水10~15t/h來穩(wěn)定磨盤上的料層，可以減少SO2排放量，在控制SO2排放方面，立磨比中卸球磨和輥壓機(jī)終粉磨占優(yōu)勢。我公司生料輥壓機(jī)終粉磨沒有這個優(yōu)勢，就在高溫風(fēng)機(jī)出口管道用霧化噴槍噴水2~4t/h，SO2同樣可以降低30~40mg/Nm3。
3)窯尾系統(tǒng)的控制。高溫風(fēng)機(jī)出口廢氣盡量全部通過生料磨，廢氣中的SO2通過生料中的CaO進(jìn)行脫硫，但是高溫風(fēng)機(jī)出口廢氣都通過生料磨，應(yīng)考慮是否會影響窯系統(tǒng)的通風(fēng)。我公司就存在這樣的問題，通過增濕塔或旁路放一部分風(fēng)(閥門開15%)，高溫風(fēng)機(jī)頻率(39Hz→38 Hz)和電流(130A→120A)下降，系統(tǒng)負(fù)壓減小，C1溫度上升，SO2降低，這就說明系統(tǒng)拉風(fēng)通暢，煤粉燃燒完全，窯況良好，NOx在可控的情況下會偏高。廢氣通過生料磨和旁路放風(fēng)是需要平衡的，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)旁路放風(fēng)閥門開度(15%左右)可以減少SO2的排放量。
4)分解爐煤粉的燃燒。分解爐煤粉燃燒也是控制SO2排放量的關(guān)鍵，前面提到煤粉是否完全燃燒，直接影響SO2排放量。我公司分解爐喂煤是直管式，考慮到煤粉成股入分解爐內(nèi)，短時間內(nèi)不易散開，把原來直管式喂煤改成了旋流式喂煤;原來的4根煤管改為6根煤管，煤粉分散多點(diǎn)入分解爐，有利于煤粉燃燒和燃盡。
5、其他脫硫措施
我公司除通過采取工藝操作措施以外，還采用以下脫硫措施。1)高溫風(fēng)機(jī)出口處增設(shè)噴槍9根(多點(diǎn)噴入避免濕底)，用工業(yè)小蘇打溶液2t/h，0.08%的濃度，即可降低SO2排放量50mg/Nm3左右。
2)窯尾回灰直接入窯。窯尾回灰中的CaO一般為45%左右，比生料中的CaO高3%，更有利于脫硫，約35t/h熱回灰直接入窯，還可以降低入庫再入窯的循環(huán)電耗，通過實踐，窯尾回灰直接入窯也可以降低SO2 排放量30mg/Nm3左右。
3)啟用增濕塔噴水設(shè)施。當(dāng)生料輥壓機(jī)避峰或故障停機(jī)時，要立即啟用增濕塔噴水設(shè)施，廢氣全部通過增濕塔。實踐證明50m3/h的噴水量可以降低SO2排放量100mg/m3左右。生料輥壓機(jī)正常生產(chǎn)期間，若SO2排放偏高，可以將入生料輥壓機(jī)冷風(fēng)閥開至98%，確保生料輥壓機(jī)供風(fēng)量，增濕塔閥門開至30%，開啟增濕塔噴水(20m3/h)，SO2排放量能降低 80mg/Nm3左右。
6、結(jié)束語
我公司在現(xiàn)有原燃材料的基礎(chǔ)上，通過改善工藝操作和增設(shè)脫硫設(shè)施等方式，將生產(chǎn)中SO2的排放量穩(wěn)定在100mg/m3左右，滿足了排放要求(≤200mg/m3)。
