水泥生产的SO2排放和立磨制备生料的脱硫作用

设计参数：

  所谓窑磨一体运行，是指在水泥生产中烧成系统所产生的废气引入生料粉磨系统，使废气的余热烘干生料中的水分，窑和磨同时运行、废气合并处理的生产方式。生产实践发现，窑磨一体运行生产方式所排废气中SO2的量远低于水泥窑废气不经生料磨直接排放的SO2的量。事实说明生料粉磨对入磨水泥窑废气具有硫作用。

  含有SO2的窑尾废气进入生料磨后，与生料中的CaCO3在O2的参与下发生如下反应：

  通常情况下这种反应十分缓慢，但是在生料磨内由于原料带入的水分被蒸发而含有大量水蒸气；窑尾废气具有一定的温度；物料在粉磨过程中大量新的CaCO3界面的产生，使其反应加速进行。这样一来SO2和CaCO3及O2结合成CaSO4从而被固定下来。SO2吸收率与原料湿含量、磨内气体氧含量、磨内温度和在磨内停滞时间、物料循环量及生料粉磨细度有关。据国外资料介绍，受工况影响，窑磨一体运行时，SO2吸收率为20%～70％。可见，水泥生产中窑磨一体运行不但可以有效利用窑尾废气中的热能，还是消减窑尾废气中SO2的工艺措施，值得提倡和推广。

  窑磨一体运行中，磨机部分根据工艺技术要求能选用尾卸烘干磨、中卸烘干磨、风扫烘干磨等球磨和立磨，四川、浙江等地多家水泥厂使用立磨粉磨生料，窑磨一体运行，SO2吸收率可达50％～80%，远高于使用球磨的窑磨一体生料制备系统。其差别在于立磨的结构和其对物料内外循环的工艺系统。

  立磨采取磨盘带动磨辊转动，物料在磨盘和磨辊之间被碾碎，碾碎的物料从磨盘被甩入风环，小颗粒在风环上方被来自进风口的热风吹起，大颗粒落入风环下方并被排出磨外，经外循环提升机提升后重新经锁风喂料机喂入磨内，再次粉磨。被热风吹起的细颗粒被带进立磨内部的选粉机，不合格的颗粒落回磨盘，继续粉磨；合格颗粒随气流进入窑尾废气处理系统被收集，成为生料。粉磨所用的热风即含有SO2的窑尾废气，在立磨生料制备系统中，窑尾废气一入磨机，就始终与生料细颗粒相随，直至窑尾除尘器才分离，给予了生料粉吸收SO2的时间。由于立磨允许通入大量窑尾废气，具有较高温度，物料烘干增加了气体含湿量，并漏入部分新鲜空气，使磨内气体含氧量提高，有利于新生界面碳酸钙吸收SO2化学反应的进行，同时立磨的磨内选粉方式使得物料循环量增大，增加了物料与SO2接触的机会，为SO2在粉磨过程中吸收创造了有利条件。不言而喻，上述工作原理决定了立磨脱硫作用比球磨脱硫效果更好。

  2012年水泥工业大气污染物排放标准修订开展的抽样调查中，共获得153个有效的水泥窑SO2排放样本，平均排放浓度59.6mg/m³，较2003年调查的159.2mg/m³有显著降低，其最终的原因是水泥窑型发生了显著变化，之前SO2排放较多的湿法窑、机立窑已被新型干法窑替代。

  所有水泥窑（约98%）都能符合（200mg/m³）的要求，78%的水泥窑可控制在100mg/m³以下，65%的水泥窑可控制在50mg/m³以下，这固然是因为水泥窑本身就是性能优良的固硫装置，水泥窑中大部分的S都以硫酸盐的形式保留在水泥熟料中，SO2排放不多，特别是预分解窑，因分解炉内有高活性CaO存在，它们与SO2气固接触好，可大量吸收SO2，排放浓度相应较低。另一个因素是采用了窑磨一体运行生产的基本工艺，将窑尾废气送入正在运行中的生料磨（窑磨一体机），获得额外的SO2吸收能力（可能高达80%）。表2为生料磨开启、停运时的SO2排放浓度对比，采用窑磨一体运行，作为SO2的污染削减装置十分有效。

  目前一些水泥企业技改，甚至新建生产线排放，没有装备以立磨为主机的窑磨一体运行生料制备系统，甚至不具备窑尾废气入磨的条件，或窑磨同步率较低，出现SO2排放超标现象，应引起重视。为保证达标排放，建议：

  （3）在出预热器窑尾废气管道上设立生料粉或石灰石粉喷洒装置，在磨不运行时启动，增强废气碱性，吸收SO2。

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