工業(yè)生產(chǎn)中SO2過量地排入大氣，使環(huán)境空氣中SO2濃度超標(biāo)城市不斷增多，嚴(yán)重危害人體呼吸系統(tǒng)。由SO2排放引起的酸雨范圍不斷擴(kuò)大，已由上世紀(jì)80年代初的西南局部地區(qū)擴(kuò)展到西南、華中、華南和華東的大部分地區(qū)，目前年平均降水PH值低于5.6的地區(qū)已占全國面積的40%左右。SO2污染和形成的酸雨危害居民健康，腐蝕建筑材料、破壞生態(tài)系統(tǒng)、造成很大經(jīng)濟(jì)損失，已成為制約社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。本文介紹新型干法水泥生產(chǎn)SO2排放和水泥磨制備生料的脫硫作用，供水泥生產(chǎn)企業(yè)參考，根據(jù)企業(yè)原料和產(chǎn)品，采用相應(yīng)生產(chǎn)工藝，確保SO2排放達(dá)標(biāo)。
一、水泥生產(chǎn)SO2排放量分析
水泥生產(chǎn)中熟料燒成的物料分解和燃料燃燒都會產(chǎn)生SO2，SO2產(chǎn)生的量主要與原料、燃料帶入硫化合物的多少，與其它化合物比例，燒成氣氛和窯型有關(guān)。
1、水泥生產(chǎn)需要一定的含硫氧化物
水泥生產(chǎn)原料中往往含有一定的氧化鉀、氧化鈉。這些氧化物在高溫下?lián)]發(fā)后到低溫區(qū)又重新凝聚，在窯系統(tǒng)內(nèi)處于閉路循環(huán)狀態(tài)，在新型干法生產(chǎn)中，這種循環(huán)引起預(yù)熱器內(nèi)結(jié)皮、堵塞、料斗不暢；嚴(yán)重時(shí)引起窯內(nèi)結(jié)皮和大塊，嚴(yán)重影響燒成系統(tǒng)正常運(yùn)行。當(dāng)原料中含有一定硫的情況下，在燒成系統(tǒng)硫和堿化合形成硫酸堿，其中部分固熔于熟料中，隨熟料排出窯外，從而減少R2O在預(yù)熱系統(tǒng)因富集形成的結(jié)皮，但當(dāng)硫含量超過一定數(shù)量，將與生料中的CaO形成2CaSO4·K2SO4，2C2S·CaSO4結(jié)皮，而且十分堅(jiān)固，對燒成系統(tǒng)也不利。因此在新型干法水泥生產(chǎn)中一般控制堿含量在1%以下，原料中應(yīng)有一定的硫化物，控制硫、堿比為0.6～0.8。
若生料中堿含量為1%、硫堿比為0.8，那么生產(chǎn)每kg熟料生料中SO3含量為：（生料耗為1.50，生料中堿以Na2O計(jì)）1.50×0.8×80/62×1000×1%=15.48g（其中0.8＝SO3摩爾數(shù)/Na2O摩爾數(shù)，62為Na2O分子量，80為SO3分子量）生料中SO3含量為1.0%。
即：為保證生產(chǎn)合格水泥熟料，控制生料中堿含量小于1%，在有合適的硫堿比情況下，這時(shí)生料中SO3含量不大于1.0%。
2、燃料對水泥生產(chǎn)中SO3的影響
目前水泥工業(yè)生產(chǎn)中，燃料基本采用煤炭。按新型干法生產(chǎn)工藝計(jì)算，生產(chǎn)每kg熟料所需熱量為3200kJ左右，所使用的燃煤低位熱值在22000kJ以上，若燃煤中全硫含量為2%，生產(chǎn)1kg熟料。燃料所帶入的S計(jì)算如下：
3200/22000×2%×1000=2.9g折算為SO3為：2.9×80/32=7.25g我國水泥工業(yè)90%的企業(yè)所用燃料煤含硫量在1.5%以下，通過以上計(jì)算，其帶入的硫折算為SO3小于水泥生料中堿含量為1%時(shí)，硫、堿比為0.8的SO3含量。從數(shù)量上說明生料對SO2排放起主要作用。
燃料中的硫在燃燒時(shí)形成的SO2要經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯、分解爐、預(yù)熱器才能排出，這個(gè)路徑中除和Na2O、K2O結(jié)合外，還與大量的新生成CaO結(jié)合，形成硫酸鹽礦物，SO2來不及進(jìn)入預(yù)熱器而被吸收了?？梢娔壳八喙I(yè)SO2排放的多少，在現(xiàn)行水泥生產(chǎn)用煤達(dá)到用煤標(biāo)準(zhǔn)情況下，與燃煤中S含量的多少關(guān)聯(lián)不大。
3、原料中硫化物含量是水泥生產(chǎn)中SO2排放多少的關(guān)鍵
原料帶入的硫化合物有易發(fā)揮的硫化物、中等揮發(fā)性的亞硫酸鹽和難揮發(fā)的硫酸鹽。硫化物主要以FeS2形式存在于黃鐵礦或亞穩(wěn)定的白鐵礦礦物中，在懸浮預(yù)熱器的條件下，于370℃～420℃氧化成SO2并釋放出來。亞硫酸鹽在500℃～600℃之間不均衡地轉(zhuǎn)化為硫化物和硫酸鹽。硫酸鹽在高溫下是穩(wěn)定的，并存留在物料中。硫化物和亞硫酸鹽在水泥生產(chǎn)的預(yù)熱階段都會分解，此時(shí)沒有活性CaO與之反應(yīng)，會逃逸出懸浮預(yù)熱器，排入大氣即造成污染。因此，原料帶入的硫化合物是造成SO2排放量增大的主要根源。
1臺窯的SO2排放量除與生料粉中的硫化合物含量有關(guān)，還有一些因素影響系統(tǒng)對SO2的吸收率。SO2在窯系統(tǒng)內(nèi)首先與揮發(fā)的堿金屬氧化物（也包括極少量重金屬）形成硫酸堿。硫化物的吸收率與窯內(nèi)氣氛有關(guān)，在一定的氧化氣氛下若硫/堿比合適，便有可能將SO2全部吸收。SO2與堿化合物或鈣化合物反應(yīng)需要一定的O2濃度，在窯尾廢氣中要求O2的zui低濃度為2％～4％，SO2在800℃～850℃的溫度區(qū)可與CaO發(fā)生zui強(qiáng)的化合反應(yīng)生成硫酸鈣。若SO2濃度高，堿含量相對較少，即硫/堿比高，則除生成硫酸堿外還會生成含有CaO、堿、Al2O3和/或SiO2的其它類硫酸鹽，可通過燒成帶隨熟料帶出窯外。硫/堿比過高將有剩余SO2。
對旋風(fēng)預(yù)熱器窯檢測，在各臺窯zui下級旋風(fēng)筒中沒有測出SO2，也就是說即使在窯內(nèi)產(chǎn)生一些SO2，在碳酸鹽分解區(qū)也都被新生成的CaO所吸收了，由于煤燃燒產(chǎn)生的SO2發(fā)生在該氣體到達(dá)碳酸鹽分解區(qū)之前或在碳酸鹽分解之中，從而在碳酸鹽分解區(qū)被吸收，直接印證了前述水泥生產(chǎn)SO2排放的多少，在現(xiàn)行水泥生產(chǎn)用煤達(dá)到用煤標(biāo)準(zhǔn)情況下，與燃煤中S含量的多少關(guān)聯(lián)不大的論述。
因?yàn)樵蠋氲牧蚧衔铮谳^低溫度下分解后，氧化和吸收反應(yīng)速度變慢，物料溫度越低、吸收的SO2量越少，使出預(yù)熱器含塵氣體中的SO2濃度，隨預(yù)熱器級數(shù)的增多，即隨生料粉加料點(diǎn)氣體溫度的降低而升高。
一般地說原燃料帶入水泥窯中的硫化合物，在氧化氣氛煅燒工況下88%～100％都能以不同形式的硫酸鹽結(jié)合到熟料中，以SO2形式排放的不多，排放率zui高為12％。假定原燃料中硫化合物的12％以SO2形式排入大氣，生料中SO3含量為1%時(shí)，生產(chǎn)每kg熟料排入大氣的SO2量為：1.5×1000×1％×1000×12%×64/80=1440mg（1.5為料耗、64為SO2分子量、80為SO3分子量）。
目前，新型干法水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)每kg熟料排入大氣的廢氣量約2.0Nm3，按此計(jì)算，廢氣中SO2濃度為720mg/Nm3。由于以上計(jì)算生料中堿含量、硫堿比排放率均取了高值，這時(shí)得出的廢氣中SO2濃度720mg/Nm3可以認(rèn)為是新型干法水泥生產(chǎn)SO2排放的zui值。
通常，水泥生料的SO3為0.4%～0.8%，平均系統(tǒng)吸收率往往超過95%，若取為95%，SO2的排放量為（0.240～0.480）g/kg熟料，以生產(chǎn)每kg熟料排入大氣的廢氣量約2.0Nm3計(jì)算，排放廢氣中SO2濃度為（120～240）mg/Nm3，若后續(xù)無SO2吸收措施，水泥生產(chǎn)實(shí)測SO3排放濃度有可能超過一般限值200mg/Nm3，即超標(biāo)。大部分水泥生產(chǎn)企業(yè)難于滿足特別排放限值減至100mg/Nm3的要求。
二、水泥生產(chǎn)SO2排放現(xiàn)狀和對策
2012年水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)修訂開展的抽樣調(diào)查中，共獲得153個(gè)有效的水泥窯SO2排放樣本，平均排放濃度59.6mg/m3，較2003年調(diào)查的159.2mg/m3有顯著降低，其根本原因是水泥窯型發(fā)生了顯著變化，之前SO2排放較多的濕法窯、機(jī)立窯已被新型干法回轉(zhuǎn)窯替代。
http://www.fenjiji。。ｎｅｔ/cp/p53.html
目前一些水泥企業(yè)技改，甚至新建生產(chǎn)線，忽視了SO2排放，沒有裝備以水泥磨為主機(jī)的窯磨一體運(yùn)行生料制備系統(tǒng)，甚至不具備窯尾廢氣入磨的條件，或窯磨同步率較低，出現(xiàn)SO2排放超標(biāo)現(xiàn)象，應(yīng)引起重視。所有水泥窯（約98%）都能符合（200mg/m3）的要求，78%的水泥窯可控制在100mg/m3以下，65%的水泥窯可控制在50mg/m3以下，這固然是因?yàn)樗喔G本身就是性能優(yōu)良的固硫裝置，水泥窯中大部分的S都以硫酸鹽的形式保留在水泥熟料中，SO2排放不多，特別是預(yù)分解窯，因分解爐內(nèi)有高活性CaO存在，它們與SO2氣固接觸好，可大量吸收SO2，排放濃度相應(yīng)較低。另一個(gè)因素是采用了窯磨一體運(yùn)行生產(chǎn)工藝，將窯尾廢氣送入正在運(yùn)行中的生料磨（窯磨一體機(jī)），獲得額外的SO2吸收能力（可能高達(dá)80%）。表2為生料磨開啟、停運(yùn)時(shí)的SO2排放濃度對比，采用窯磨一體運(yùn)行，作為SO2的污染削減裝置十分有效。
為保證達(dá)標(biāo)排放，建議：
（1）生料制備*水泥磨為主機(jī)，窯磨一體運(yùn)行，充分吸收窯尾廢氣中SO2。
（2）合理調(diào)配窯磨產(chǎn)量，提高窯磨同步率，避免窯單獨(dú)運(yùn)行超標(biāo)排放。 水泥生產(chǎn)工藝流程
（3）在出預(yù)熱器窯尾廢氣管道上設(shè)立生料粉或石灰石粉噴灑裝置，在磨不運(yùn)行時(shí)啟動(dòng)，增強(qiáng)廢氣堿性，吸收SO2。
（4）調(diào)換揮發(fā)性S含量很高的原料或采取高效附加措施。
為防止大氣污染，我國加嚴(yán)了水泥制造污染物排放限值，其中，水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)排放SO2一般限值為200mg/Nm3，特別排放限值減至100mg/Nm3。經(jīng)過上文詳細(xì)分析水泥生產(chǎn)SO2排放和水泥磨制備生料的脫硫作用，相信很多水泥生產(chǎn)廠家已經(jīng)知道如何改進(jìn)生產(chǎn)了。如還有疑問，紅星機(jī)器廠家。
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