技术丨水泥窑尾烟气湿法脱硫技改介绍

  中材亨达水泥有限公司(以下简称亨达水泥)成立于2006年1月,拥有2条5 000 t/d生产线万吨以上,是云浮市重点水泥企业之一。亨达水泥2条生产线采用平行镜像布置,各车间布置形式比较相似。窑尾收尘器的处理风量约为100万m3/h(工况),窑尾收尘器出口粉尘浓度控制在20 mg/Nm3以下,NOx控制在200 mg/Nm3以下。由于地方环保标准的提高,亨达水泥在2017年决定对其所属的两条生产线同时进行窑尾石灰石-石膏湿法脱硫技改,由中材装备集团有限公司EPC承接,最终在2018年3月完成该项目的建设。

  亨达水泥生产线石灰石原料中的含硫量较高(0.55%),使得窑尾烟气中的SO2含量很高,生料磨停时SO2排放浓度均值为1 200 mg/Nm3(最大1 500 mg/Nm3),生料磨开机时SO2排放浓度均值也达到了600 mg/Nm3(最大800 mg/Nm3)。

  石灰石-石膏湿法脱硫工艺是目前技术最成熟、脱硫效率最高、应用最广泛、运行最稳定的脱硫工艺。结合水泥生产线工艺特点,将窑尾收尘系统替代脱硫剂粉磨系统,故本项目脱硫工艺由以下主要的子系统构成,包括:脱硫塔系统、脱硫剂制备系统、石膏脱水系统等。水泥生产线。

  该项目两条生产线窑尾生料车间布置紧凑,生产线建设规划时并未给脱硫系统预留空间,结合现场实际情况,经过多次协商讨论和设计调整,最终确定方案为脱硫塔放置在窑尾塔架、增湿塔、窑尾收尘、高温风机之间的空档内,其他子系统尽量靠近脱硫塔布置。1#、2#生产线中绿色部分为湿法脱硫系统主要增加设备和建筑。由于空间狭小,大大增加了脱硫系统的设计、施工、安装难度。

  本脱硫技改工程中虽包含两条水泥生产线,但由于生料成分相同,窑尾烟气量和SO2浓度基本相似。故这两条生产线湿法脱硫系统的设备配置规格几乎完全一样,布置上只是由于空间问题致使设备放置的位置不同而产生差异。

  本工程中脱硫塔塔径统一设计为Φ8.8 m。脱硫塔内配置2507不锈钢氧化风管1组,2507不锈钢侧搅拌器1组,高铬合金浆液循环泵3台。高铬合金及双相不锈钢提高了设备的耐腐蚀性能,增加了设备的稳定性和耐用寿命。脱硫塔系统中同时还配置了浆液地坑1座,石膏排出泵1台,FRP喷淋层3层, 75 kW罗茨风机2台,PP材质屋脊式除雾器2层。

  本工程中的1#生产线的脱硫剂采用窑尾收尘器的回灰,2#生产线的脱硫剂采用窑尾SP炉灰斗的回灰,不用单独设计石灰或者石灰石粉磨系统,这也充分体现了水泥窑脱硫采用湿法脱硫技术的成本优势。脱硫剂制备槽放置在窑尾收尘器和SP炉的回灰拉链机下面,通过下料管、锁风下料器直接将拉链机内的石灰石粉送入浆液制备槽中。调配的浆液体积可供脱硫浆液系统使用4~5 h,且省去了石灰石粉储仓等设备,节省了一次性投资成本,同时减少了系统维护检修点。

  本工程中的石膏脱水系统配置了4 m2的线台,与真空皮带脱水机配套的设备还有旋流器、滤液水箱、气液分离器、真空水环泵、滤布冲洗水泵各1台,同时设置了1间石膏堆库用于临时堆放脱硫石膏。该脱水系统比旋转板框等脱水系统稳定性高,故障率低,设备维护简单。

  脱硫系统为了获得稳定的水源,本工程中配套Φ4.0 m×4.0 m工艺水箱1座,除雾器冲洗水泵1台。为了方便应对水泥窑系统的大修,为脱硫系统配置了1座Φ7.0 m×12.0 m的事故浆液罐,用于临时储存脱硫塔内未脱水的浆液。

  由于脱硫系统是个较复杂的环保系统,为了尽可能地实现高度自动控制,脱硫系统单独设置了1套PLC控制系统,系统同时配套了多点压力、温度、密度和液位监测。

  (1)本脱硫工程质量完全满足国家相关的设计、施工、验收规范及标准。工程验收指标为:

  ②窑尾主烟囱的粉尘排放浓度20 mg/Nm3(此指标基于脱硫前烟气的粉尘浓度20 mg/Nm3,10%氧含量)。

  ①在考核期间,为了使脱硫系统入口SO2浓度达到2 000 mg/Nm3,生料提高了高硫石灰石的比例,但主烟囱的SO2排放浓度均低于50 mg/Nm3。

  ②在考核期间,窑尾主烟囱的粉尘排放浓度为10 mg/Nm3,远低于验收指标。

  脱硫系统产生的灰渣为石膏,即CaSO4·2H2O,本期工程产生的副产品脱硫石膏的纯度较高,成分检测结果可见表1。

  检测结果表明,该脱硫石膏经过简单的晾晒处理即可作为水泥缓凝剂使用。脱硫石膏的利用一定程度上也降低了脱硫系统运行成本。

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