CN103214200B - 一种新型干法水泥生产系统的脱硫固硫燃烧方法 - Google Patents
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Abstract
一种新型干法水泥生产系统的脱硫固硫燃烧方法，其特征在于，包括以下步骤：制备含固硫助剂的煤粉：将固硫助剂加入原煤中粉磨，或将固硫助剂直接加入粉磨好的煤粉中，制成含固硫助剂的煤粉，煤粉细度控制80μm筛余＜10%，所述固硫助剂用量为煤粉重量百分比0.01~1.0%；控制窑、炉内氧化还原气氛：控制干法旋窑头煤燃烧过剩空气系数≥1.1，窑尾烟室气体含氧量≥2%；控制干法旋窑尾煤燃烧过剩空气系数≥1.08，一级筒出口废气含氧量≥1.5%；消除入窑料中焦炭：控制干法旋窑五级旋风筒下料管入窑生料分解率为88~95%；固硫助剂为含有可促进亚硫酸钙转化为硫酸钙、且可促进硫酸钙稳定的元素的物质。本发明投资小，成本低、操作简便易行，且可有效发挥新型干法旋窑系统自身脱硫能力的脱硫固硫燃烧方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃煤SO2减排方法，具体地说，是涉及一种新型干法水泥生产系统使用高硫煤时的脱硫固硫减排的燃烧方法。
背景技术
新型干法水泥生产系统本身就是一套脱硫系统，其生产熟料的主要原料是磨细的碳酸钙，其燃煤燃烧产生的含SO2废气通过的回转窑窑尾烟室、分解炉及叠加的五级旋风筒系统含有大量的脱硫剂碳酸钙和强碱性的氧化钙，虽然经过数十年来国内外众多科研院所及一线科技人员的不懈努力，但是仍然不得不以限制燃煤中硫的含量、控制硫碱比的技术措施来稳定窑况。然而，目前含硫低的优质煤越来越少，更多的是含硫较高的煤，为降低燃煤含硫偏高对干法旋窑系统生产的影响，世界各地目前采取的主要技术措施有弃置窑灰、设置旁路放风系统、设置料幕截留硫等，意图降低硫循环富集造成的不利影响；除此之外，国外技术还提出了在窑尾废气管道上安装多个耐热钢无端链条，以吸附废气中的含硫有害成分，然后在管道外部清洗去除的方法，亦有将冷却余风吹入窑尾以求降低硫循环造成的结皮的方法。上述措施在生产运行中的实际效果不尽如人意，且导致干法旋窑生产成本上升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种投资小、成本低、简单易行，且可有效发挥新型干法水泥生产系统自身脱硫能力的脱硫固硫燃烧方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种新型干法水泥生产系统的脱硫固硫燃烧方法，包括以下步骤：
（1）制备含固硫助剂的煤粉：将固硫助剂加入原煤中粉磨制成含固硫助剂的煤粉，或将固硫助剂直接加入粉磨好的煤粉中制成含固硫助剂的煤粉，煤粉细度控制80μm筛余＜10%，所述固硫助剂用量为煤粉重量的0.01~1.0%（优选0.05～0.5%；更优选0.08～0.3%）；
（2）控制窑、炉内氧化还原气氛：控制新型干法水泥生产系统的回转窑头煤燃烧过剩空气系数≥1.1，窑尾烟室气体含氧量≥2%（优选3~6%），控制回转窑内为氧化性气氛；控制新型干法水泥生产系统的尾煤燃烧过剩空气系数≥1.08，一级筒出口废气含氧量≥1.5%（优选2~6%），控制新型干法水泥生产系统的分解炉内为非强还原性气氛；所述百分比为体积百分比；
（3）消除入回转窑物料中的焦炭：控制新型干法水泥生产系统的五级旋风筒下料管入回转窑生料分解率为88~95%（优选92~94%），利用入回转窑生料中碳酸钙的分解产生的CO2将料中密度较轻的焦炭颗粒浮至料面氧化，以解决好高温物料中焦炭对固定下来的硫酸钙产生的强还原作用；所述百分比为重量百分比。
所述固硫助剂为含有可促进脱硫、使亚硫酸钙转化为硫酸钙、且可促进硫酸钙稳定的物质，例如，具有上述功能的市售的燃煤用催化剂、煤炭燃烧促进剂或煤炭脱硫剂等。
本发明的技术特点和优势：（1）充分考虑并利用新型干法水泥生产系统生产运行中自身内的碳酸钙和氧化钙可吸收SO2脱硫生成亚硫酸钙的特点；（2）针对解决硫循环的实质问题就是让易分解的亚硫酸钙迅速转化为硫酸钙、并抑制硫酸钙的重新分解，采取针对性控制方法，让硫酸钙稳定在熟料中，达到脱硫固硫减排SO2的目的；（3）针对新型干法水泥生产系统特点，从燃烧方法着手，一方面，利用煤粉燃烧系统内的高温动力，以化学催化转化方法促进易分解的亚硫酸钙快速转化为较难分解的硫酸钙，定向催化抑制硫酸钙重新分解；另一方面，通过控制窑内和炉内氧化还原气氛，为促进亚硫酸钙快速转化为硫酸钙及稳定硫酸钙创造出条件；其次，通过降低入窑生料分解率，让适量的碳酸钙入窑（新型干法水泥生产常规控制入窑分解率在96%以上，力求尽可能提高碳酸钙分解率），利用碳酸钙分解产生大量CO2可使物料沸腾的特点将入窑生料中夹带的质量密度较低的焦炭颗粒浮至料面上氧化，确保固化下来进入料中的硫酸钙不会被料中夹带的高温焦炭产生的强还原能力分解，使固化下来的硫酸钙随熟料稳定排出，从而实现有效脱硫固硫解决硫循环富集的问题；（4）熟料生产的窑况稳定性不再受燃煤硫含量高低影响和硫碱比制约。
四年多的新型干法水泥生产应用试验证明，本发明具有以下优点：投资极少，无需大的装备技改，操作简单；实际固硫率可达99%以上，干法旋窑完全可以不受燃煤硫含量限制，即不管煤中硫含量多高，均可确保SO2排放达标；配料及用煤的考虑不再受举世公知的硫碱比理论制约；固化分散在熟料中的无水硫酸钙完全可以起到水泥粉磨所加的二水石膏的作用，尽管脱硫固化下来的硫酸钙在熟料中导致熟料中的SO3含量较高，但水泥产品的理化性能指标不受影响，粉磨水泥时少加点石膏即可。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
华中水泥厂，Φ3×45m新型干法水泥生产线，原用燃煤硫含量控制在1.0%以下，硫含量高于1.0%时则结皮、长圈、长蛋、窑尾倒料，严重影响生产。采用燃煤硫含量0.8~1.0%在线检测SO2排放为1000~1200mg/Nm3，因煤源和煤价问题，要求采用硫含量3.5~5%的煤。
本实施案例包括以下步骤：
（1）制备含固硫助剂的煤粉：选用长沙紫宸科技开发有限公司生产的ZC-7型煤用催化剂作为固硫助剂，按煤总重量的0.2%从煤风管道加入煤粉中制成含固硫助剂的煤粉，煤粉细度控制80μm筛余＜3.0%；
（2）控制窑、炉内氧化还原气氛：通过调整高温风机拉风和三次风阀开度，控制回转窑窑内头煤燃烧过剩空气系数约为1.2，窑尾烟室气体检测氧含量约为4%，使回转窑内处于氧化性气氛；尾煤燃烧过剩空气系数约1.1，一级筒出口废气检测氧含量约3%，让分解炉内处于非强还原气氛；
（3）消除入窑料中焦炭：控制五级下料管入窑生料分解率92~95%，让料中焦炭颗粒在碳酸钙分解产生的CO2沸腾作用下浮至料面氧化。
本实施例采用硫含量实际波动值为4.5~5.5%的半烟煤，烟室结皮很少，无长圈、结蛋、倒料现象，窑况稳定，熟料质量稳定，SO2排放经怀化市环保局多次检测完全达标（＜200mg/Nm3),熟料中SO3含量1.7%~1.9%，理论计算固硫率99.9%。
实施例2：
黔江某水泥厂，Φ3.5×52m新型干法水泥生产线，原用燃煤为硫含量控制在1.5%~2.5%的配煤，窑尾烟室结皮严重，窑内长圈、长蛋、窑尾倒料，严重影响生产。采用燃煤硫含量1.5~2.5%在线检测SO2排放为＞1200mg/Nm3，因当地煤源为硫含量5~13%的半烟煤，要求采用当地高硫煤。
本实施案例包括以下步骤：
（1）制备含固硫助剂的煤粉：选用长沙紫宸科技开发有限公司生产的ZC-7型煤用催化剂作为固硫助剂，按煤总重量的0.1%~0.3%从煤仓下加入煤粉中制成含固硫助剂的煤粉，实际生产中硫含量5~7%时用量0.1%，硫含量8%以上用0.3%，煤粉细度控制80μm筛余1.0~2.0%；
（2）控制窑、炉内氧化还原气氛：通过调整尾排风机和高温风机拉风及三次风阀开度，控制回转窑内头煤燃烧过剩空气系数约为1.15，窑尾烟室气体检测氧含量约为4.0%，使窑内处于氧化性气氛；尾煤燃烧过剩空气系数约1.1，一级筒出口废气检测氧含量约3%，使分解炉内处于非强还原气氛；
（3）消除入窑料中焦炭：控制五级下料管入窑生料分解率92~94%，让料中焦粒因沸腾效应浮至料面氧化燃烧。
本实施例采用黔江当地高硫煤，煤中硫含量实际波动在5.5~13.1%，烟室结皮很少，窑内无副窑皮，无长圈、结蛋、倒料现象，主窑皮平整，窑况稳定，熟料质量稳定，SO2排放经黔江区环保局多次检测完全达标（＜200mg/Nm3),熟料中SO3含量2.6%~4.2%，理论计算固硫率99.9%。
实施例3：
新平某水泥厂，Φ3.5×50m新型干法水泥生产线，原用燃煤为烟煤，硫含量控制在1.5%以下，估计是买的配煤），硫含量高于1.0%则结皮、长圈、长蛋、窑尾倒料，严重影响生产。采用燃煤硫含量1.0~1.5%在线检测SO2排放为1000~1200mg/Nm3，因煤源和煤价问题，要求采用当地无烟高硫煤，硫含量5.5~8.5%。
本实施案例包括以下步骤：
（1）制备含固硫助剂的煤粉：选用了长沙紫宸科技开发有限公司ZC-7D型煤炭脱硫剂作为固硫助剂，按煤总重量的0.3%从煤磨皮带上加入经粉磨制成含固硫助剂的煤粉，控制煤粉细度80μm筛余＜2.0%；
（2）控制窑、炉内氧化还原气氛：通过调整高温风机拉风和三次风阀开度，控制窑内头煤燃烧过剩空气系数约为1.2，窑尾烟室气体检测氧含量约为4.5%，使窑内处于氧化性气氛；尾煤燃烧过剩空气系数约1.1，一级筒出口废气检测氧含量约5%；使分解炉内处于非强还原气氛；
（3）消除入窑料中焦炭：控制五级下料管入窑生料分解料92~94%，利用CaCO3分解产生的CO2使物料沸腾将焦炭浮至料面上氧化燃烧。
本实施例采用当地硫含量为5.5~7.5%的无烟高硫煤，烟室结皮很少，窑内无长圈、结蛋、倒料现象，窑况稳定，熟料质量稳定，SO2排放经玉溪市环保局多次检测完全达标（＜200mg/Nm3),熟料中SO3含量1.9~2.2%，理论计算固硫率98.5%。
实施例4：
昭通某水泥厂，Φ3.5×50m新型干法水泥生产线，原用燃煤为硫含量控制在2.5%以下的配煤，结皮、长圈、长蛋、窑尾倒料，严重影响生产。采用燃煤硫含量1.5~2.5%在线检测SO2排放为1000~1200mg/Nm3，因煤价问题，要求采用当地硫含量5~7.5%的无烟煤。
本实施案例包括以下步骤：
（1）制备含固硫助剂的煤粉：选用长沙紫宸科技开发有限公司ZC-5型煤炭燃烧促进剂作为固硫助剂，按煤总重量的0.08%从煤磨皮带上加入经粉磨制成含固硫助剂的煤粉，粉磨成80μm筛余＜1.5%的煤粉；
（2）控制窑、炉内氧化还原气氛：通过调整高温风机拉风和三次风阀开度，控制回转窑内头煤燃烧过剩空气系数约为1.2，窑尾烟室气体检测氧含量约为4%，使窑内处于氧化性气氛；尾煤燃烧过剩空气系数约1.1，一级筒出口废气检测氧含量约3%，使分解炉内处于非强还原气氛；
（3）消除入窑料中焦炭：控制五级下料管入窑生料分解料90~93%，利用CaCO3分解产生的CO2使物料沸腾效应将料中焦炭浮至料面上氧化。
本实施例采用硫含量实际为5.5~7.5%的无烟煤，烟室结皮很少，无长圈、结蛋、倒料现象，窑况稳定，熟料质量稳定，SO2排放经昭通市环保局多次检测完全达标（＜200mg/Nm3),熟料中SO3含量1.8%~2.0%，理论计算固硫率97.8%。
实施例5：
重庆某水泥厂，Φ4.8×72m新型干法水泥生产线，原用燃煤为硫含量控制在2.5~3.5%的配煤，结皮、长圈、长蛋、窑尾倒料，严重影响正常生产。采用燃煤硫含量2.5~3.5%在线检测SO2排放为1000~1200mg/Nm3，因当地煤源为高硫煤和煤价问题，要求采用当地硫含量6.5~10%的半烟煤。
本实施案例包括以下步骤：
（1）制备含固硫助剂的煤粉：选用了长沙紫宸科技开发有限公司ZC-9型煤用催化剂作为固硫助剂，按煤总重量的0.1%从煤风管道加入煤粉中制成含固硫助剂的煤粉，煤粉细度80μm筛余＜4%；
（2）控制窑、炉内氧化还原气氛：通过调整高温风机拉风和三次风阀开度，控制回转窑内头煤燃烧过剩空气系数约为1.18，窑尾烟室气体检测氧含量约为4%，使窑内处于氧化性气氛；尾煤燃烧过剩空气系数约1.1，一级筒出口废气检测氧含量约4%，使分解炉内处于非强还原气氛；
（3）消除入窑料中焦炭：控制五级下料管入窑生料分解料92~94%，让料中CaCO3分解产生的CO2沸腾将料中焦炭浮至料面上氧化。
本实施例采用硫含量实际为6.5~10.5%的当地半烟煤，烟室结皮很少，无长圈、结蛋、倒料现象，窑况稳定，熟料质量稳定，SO2排放经当地环保局多次检测完全达标（＜200mg/Nm3),熟料中SO3含量2.5%~3.5%，理论计算固硫率99.9%。
所述百分比，未特别注明单位的，气体构成百分比为体积百分比，其余为重量百分比。
Claims (5)
1.一种新型干法水泥生产系统的脱硫固硫燃烧方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备含固硫助剂的煤粉：将固硫助剂加入原煤中粉磨，或将固硫助剂直接加入粉磨好的煤粉中制成含固硫助剂的煤粉，煤粉细度控制80μm筛余＜10%，所述固硫助剂用量为煤粉重量的0.01~1.0%；
（2）控制窑、炉内氧化还原气氛：控制新型干法水泥生产系统的回转窑头煤燃烧过剩空气系数≥1.1，回转窑窑尾烟室气体中，含氧量≥2%，控制回转窑内为氧化性气氛；控制新型干法水泥生产的尾煤燃烧过剩空气系数≥1.08，一级筒出口废气含氧量≥1.5%，控制新型干法水泥生产系统的分解炉为非强还原性气氛；所述百分比为体积百分比；
（3）消除入窑料中焦炭：控制新型干法水泥生产系统的五级旋风筒下料管入窑生料分解率为88~95%；所述百分比为重量百分比；
所述固硫助剂为含有可促进脱硫、使亚硫酸钙转化为硫酸钙、且可促进硫酸钙稳定的物质燃煤用催化剂、煤炭燃烧促进剂或煤炭脱硫剂。
2. 如权利要求1所述的新型干法水泥生产系统的脱硫固硫燃烧方法，其特征在于：步骤（1）中，所述固硫助剂用量为煤粉重量的0.05～0.5%。
3. 如权利要求2所述的新型干法水泥生产系统的脱硫固硫燃烧方法，其特征在于：步骤（1）中，所述固硫助剂用量为煤粉重量的0.08～0.3%。
4. 如权利要求1或2或3所述的新型干法水泥生产系统的脱硫固硫燃烧方法，其特征在于：步骤（2）中，控制窑尾烟室气体含氧量为3~5%；控制一级筒出口废气含氧量为2~5%；所述百分比为体积百分比。
5.如权利要求1或2或3所述的新型干法水泥生产系统的脱硫固硫燃烧方法，其特征在于：步骤（3）中，控制五级旋风筒下料管入回转窑生料分解率为92~94%；所述百分比为重量百分比。
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