摘要：針對(duì)水泥廠濕法脫硫后凈煙氣的煙溫低、排放擴(kuò)散效果差等問(wèn)題，探討如何應(yīng)用水泥廠廢熱氣加熱凈煙氣，以強(qiáng)化凈煙氣的排放擴(kuò)散，減少“石膏雨”的產(chǎn)生。

　　1 前言

　　隨著國(guó)家對(duì)礦山開(kāi)采的限制以及優(yōu)質(zhì)石灰石存量的減少，很多水泥廠不得不使用低品位石灰石，造成了窯尾煙氣中的SO2超標(biāo)，部分排放不達(dá)標(biāo)的水泥廠開(kāi)始采用濕法（窯灰-石膏法）工藝進(jìn)行脫硫。脫硫后的凈煙氣排煙溫度較低（45°C～60°C），吸收塔出口帶有飽和水蒸汽的凈煙氣在排出過(guò)程中部分冷凝形成液滴，煙氣自煙囪口排出后不能有效抬升，擴(kuò)散到大氣中，特別是當(dāng)?shù)貐^(qū)溫度、氣壓較低或在陰霾天氣的時(shí)間段，煙氣中攜帶的粉塵及液滴聚集在煙囪附近形成“石膏雨”或酸雨，對(duì)電廠及周邊環(huán)境產(chǎn)生污染，甚至腐蝕設(shè)備。因此，對(duì)如何提高排煙溫度，減少“石膏雨”產(chǎn)生尤為重要。

　　2 凈煙氣加熱方案

　　2.1 減少“石膏雨”的設(shè)想

　　從“石膏雨”的成因可看出，其形成機(jī)理較復(fù)雜，其與塔內(nèi)煙氣量及煙氣流速的大小、除霧器的選型和反應(yīng)塔的液氣比（含硫量）、煙囪內(nèi)筒的形式及流速等方面有很大關(guān)系。

　　一般來(lái)說(shuō)，吸收塔內(nèi)流速、煙囪內(nèi)流速越高，越容易產(chǎn)生“石膏雨”；煙氣中SO2濃度越高越容易產(chǎn)生“石膏雨”；平板式除霧器容易產(chǎn)生“石膏雨”，屋脊式的水泥廠濕法脫硫煙氣再熱系統(tǒng)探討效果就相對(duì)好；煙囪內(nèi)壁光滑比內(nèi)壁粗糙的產(chǎn)生的“石膏雨”嚴(yán)重，增加管式除霧器比不增加的要好。但就目前而言，由于環(huán)境條件的差異、石灰石品質(zhì)的差異及設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇上的差異造成出現(xiàn)“石膏雨”的情況時(shí)有發(fā)生，解決對(duì)策之一是加熱凈煙氣。

　　2.2 加熱凈煙氣的方案比較

　　水泥廠濕法脫硫煙氣再加熱的方案主要有：氣-氣加熱器，氣-汽加熱器、旁路煙氣加熱、窯頭凈煙氣加熱等。

　　濕煙氣提升排煙溫度對(duì)比見(jiàn)下表。通過(guò)下表可看出GGH或SGH進(jìn)行煙氣加熱的方案在水泥廠應(yīng)用的可能性很小，可能采用的是旁路煙氣法或窯頭凈煙氣加熱法。

　　2.3 旁路煙氣加熱

　　當(dāng)生料磨機(jī)運(yùn)行時(shí)，大多數(shù)窯尾除塵器出口的SO2都低于600mg/Nm3，當(dāng)執(zhí)行SO2限值為200mg/Nm3或重點(diǎn)地區(qū)企業(yè)執(zhí)行SO2限值為100mg/Nm3時(shí)，旁路加熱方案具有可行性。當(dāng)排放要求為30mg/Nm3或更低時(shí)，采用旁路加熱方案容易造成煙氣排放指標(biāo)超標(biāo)。

　　假設(shè)煙氣完全混合，煙氣總量中約1%的旁路熱煙氣可提高吸收塔出口煙氣溫度0.9°C，煙氣再熱程度會(huì)受到凈煙氣中液滴量影響，凈煙氣中存在水分越多，混合煙氣溫度越低，大部分熱量被用于蒸發(fā)這些液滴，所以高性能除霧系統(tǒng)也是影響旁路加熱方案成功與否的重要因素。

　　根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，生料磨機(jī)運(yùn)行時(shí)煙氣中的SO2濃度大多會(huì)低于600mg/Nm3，煙氣溫度約100°C（余熱發(fā)電運(yùn)行時(shí)）。假定煙氣經(jīng)過(guò)反應(yīng)塔后溫度為50°C，脫硫效率≥98%，采用旁通煙氣加熱方案，保證煙囪出口SO2最終濃度控制在100mg/Nm3和50mg/Nm3兩種，根據(jù)核算得出，最終煙囪出口煙氣溫度見(jiàn)圖1和圖2。

　　2.4 窯頭凈煙氣加熱

　　新增一路管道從窯頭排風(fēng)機(jī)后抽取部分熱煙氣（120°C～160°C）加熱系統(tǒng)混合器中反應(yīng)塔凈煙氣。新增煙道上需增設(shè)可調(diào)擋板門及相應(yīng)的測(cè)溫、測(cè)壓裝置，以便對(duì)煙氣加熱系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。假定兩種煙氣能完全混合，可按照下式估算混合后的煙氣溫度（Tsta）。

　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，5000t/d熟料生產(chǎn)線窯尾風(fēng)量約50萬(wàn)Nm3/h，經(jīng)脫硫后煙氣量增至55萬(wàn)Nm3/h，煙氣溫度45°C～55°C。窯頭煙氣量約為30萬(wàn)Nm3/h，溫度約150°C，考慮到管道散熱等因素，進(jìn)入混合器的溫度約140°C。通過(guò)核算需從窯頭凈煙氣抽取45%～55%的風(fēng)量至煙氣混合器中，才可能將脫硫后的凈煙氣加熱至70°C，減少“石膏雨”現(xiàn)象。

　　煙氣混合器設(shè)置于反應(yīng)塔出口后，考慮到該區(qū)域存在潮濕、腐蝕、冷熱交替、沖刷等惡劣條件，混合器的金屬部分材質(zhì)選用耐硫酸露點(diǎn)腐蝕用鋼，如S-TEN或國(guó)產(chǎn)09CrCuSb（ND）鋼。

　　3 結(jié)論

　　濕法脫硫后的凈煙氣溫度較低，易產(chǎn)生“石膏雨”。利用水泥廠工藝特點(diǎn)，提出兩種加熱方案，提升脫硫后的排煙溫度，無(wú)需增加額外的能耗，利用廢氣加熱凈煙氣的方案，對(duì)節(jié)能降耗和減少周邊環(huán)境污染具有重大意義。