多参数环保CEMS烟气连续排放监测设备联网准确测量

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1 SO₂的来源与形态
1.1 SO₂的来源
水泥厂SO₂的来源来自两个地方：原料和燃料。主要是由原料和燃料中的无机硫和有机硫氧化生成。
（1）原料中的硫化物
在水泥生产所需要的原料中，除了以铁矿石作为校正型原料的情况外，原料中硫化物含量一般较少。大部分硫化物为黄铁矿和白铁矿（两者均为FeS₂），还有一些单硫化合物（如FeS）。当原料中的部分低价硫化物进入预热器时，在400℃左右，就开始氧化并释放出SO₂。这个反应主要发生在、二级旋风筒。部分硫化物，比如硫铁矿，会在500～600℃发生氧化生成SO₂气体，反应主要发生在二级筒。在一、二级筒释放出来的SO2气体，一部分被碱性物料吸收，另一部分则直接通过增湿塔或生料立磨，经除尘后进入窑尾烟囱排放。
原料中的硫酸盐矿物主要包括石膏（CaSO4•2H2O）和硬石膏(CaSO4)。这两种矿物在常温下很稳定。主要用于水泥粉磨，作为水泥的缓凝剂。硫酸盐矿物一般不会用于回转窑系统。
（2）燃料中的硫化物
燃料中硫化物的含量较高，是窑尾烟气中SO₂的主要生成源。燃料中硫的存在形式和原料中的一样，有硫化物、硫酸盐还有有机硫。燃料在分解炉或者回转窑燃烧，低价态的硫化物，一部分直接氧化成SO₃，并形成稳定的硫酸盐；另一部分则氧化成SO₂。这部分SO₂的绝大多数，能够再次与高温的碱性热生料和O₂发生反应生成硫酸盐。剩下的少部分SO₂会与生料中氧化释放出来的SO₂汇合，进入烟囱排放。
1.2 硫化物存在的主要形态
原料及燃料中的无机硫和有机硫包括多种硫化物，有硫酸盐、也有硫铁矿等，但能氧化生成SO₂的主要是低价的硫化物和单质硫。
2 SO₂的成因与抑制
2 .1 SO₂的成因
原料及燃料中的硫化物，在回转窑的过渡带和烧成带，大部分会与碱结合生成硫酸盐。未被结合的部分，生成SO₂气体，被带进分解炉。在分解炉中，存在大量的活性CaO，同时分解炉内的温度正是脱硫反应发生的佳温度，因此，烧成带产生的SO₂气体，可能在分解炉内被CaO吸收。正常情况下，燃料中的硫很少会影响到硫的排放。但是，下述情况出现时，会导致SO₂排放浓度升高：
（1）燃料的燃烧是在还原状态下进行的；
（2）生料易烧性差，烧成带温度被提得很高；
（3）硫碱比明显偏高。
2.2 抑制排放的策略
SO₂成因的分析可知，如果在回转窑系统中具备适合的条件，可以抑制SO₂排放。从生产工艺角度，控制烧成带的CO、CO₂含量以及火焰形状，有利于抑制SO₂的生成。改变原燃材料中的硫含量和调节硫碱比均可以降低SO₂排放。SO₂的脱除效率与窑内物料硫碱比、原燃材料中硫的存在形态有很大关系。同时，如果生料粉磨采用预热器废气作烘干热源，会进一步降低SO₂排放。脱除效率可达50%～70%。
各企业不同的工艺设计导致不同的运行工况，SO₂气体排放浓度会存在较大差异。因此，对水泥厂的脱硫，要有针对性地进行。根据欧洲水泥协会颁布的BAT佳范例技术推荐，脱硫方案可以分步实施：
（1）优化原料矿点搭配方案，调整原料配料。改进工艺操作，挖掘生产工艺自身的脱硫潜力。
（2）通过自身挖潜，SO₂排放仍未能达到排放标准，就需要采用脱硫装置进行脱硫了。
水泥生产线抑制SO₂排放的措施很多。主要可分为三类：
（1）利用熟料生产线自身的设备对SO₂脱除；
（2）改善熟料生产系统的工艺操作；
（3）采用脱硫装置脱除技术。
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