煤炭固硫劑在水泥行業(yè)的應(yīng)用

  一、煤炭固硫劑在重慶正陽(yáng)新材料有限公司使用效果

  1、水泥生產(chǎn)線基本情況簡(jiǎn)介

  （1）重慶正陽(yáng)新材料有限公司隸屬東方希望集團(tuán)，地處重慶市黔江區(qū)正陽(yáng)工業(yè)園區(qū)，距離縣城14Km,公司有一條2500t/d新型干法水泥生產(chǎn)線，于2012年6月建成投產(chǎn)，公司周?chē)胸S富的石灰石礦山，但是黔江地處武陵山腹地、渝東南中心地帶，缺乏優(yōu)質(zhì)煤燃料，本地主要以高硫半煙煤及高硫無(wú)煙煤為主（灰分高32%，揮發(fā)分低10%，熱值中偏下，全硫含量高達(dá)6.0%以上）。

  （2）在未使用固硫劑前，主要采用黔江境內(nèi)高硫煤與外地優(yōu)質(zhì)低硫煤搭配（低硫煤：高硫煤=1:2.5）使用。搭配后燃煤SO₃=3.0%，熟料中SO₃=1.05%，煙氣SO₂＜50mg/Nm³，熟料產(chǎn)量2780t/d，熟料28d=53.8MPa，分解爐結(jié)皮較多，每班必須清理三次，每次清理時(shí)間20-30min，并且回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)長(zhǎng)厚窯皮嚴(yán)重。

  選用重慶千卡牌“QK” 系列QK -102煤炭固硫劑目的是：在原生產(chǎn)條件下使用本地高硫煤S0₃＜6.0%（Q=5500Kcal/Kg，A=32%，V=10%），不影響窯產(chǎn)量、質(zhì)量，不增加SO₂的排放。

  2、試驗(yàn)前準(zhǔn)備(一周時(shí)間)

  （1）采集水泥廠原燃材料及生產(chǎn)工藝狀況數(shù)據(jù)，針對(duì)性制定實(shí)施方案，并安排產(chǎn)品生產(chǎn)。需時(shí)2天；

  （2）固硫劑儲(chǔ)存罐制作、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝及試機(jī)，需時(shí)5天。

  3、試驗(yàn)過(guò)程

  （1）固硫劑廠方指派專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員到水泥廠配合試驗(yàn)；

  （2）固硫劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，如表1

  表1固硫劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

  試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：使用重慶千卡牌“QK”系列QK -102煤炭固硫劑技術(shù)能夠適應(yīng)含SO₃＜6.0%的燃煤在回轉(zhuǎn)窯上的正常煅燒，超預(yù)期達(dá)到各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)。

  4、試驗(yàn)期經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)計(jì)：

  A.低硫煤價(jià)格550元/噸，高硫煤價(jià)格360元/噸，加固硫劑前，低硫煤：高硫煤=1:2.5，搭配后煤綜合價(jià)414元/噸；使用固硫劑后全用高硫煤，煤炭?jī)r(jià)為360元/噸，煤炭差價(jià)54元/噸，噸熟料實(shí)物煤耗按135公斤計(jì)算，折合噸熟料可節(jié)約成本54*135/1000=7.29元；

  B.使用固硫劑后，噸熟料節(jié)電0.9度，電價(jià)按0.5元/度計(jì)算，折合噸熟料可節(jié)約成本0.45元；

  C.使用固硫劑后，噸熟料節(jié)約標(biāo)煤1.6公斤（實(shí)物煤1.92公斤），使用固硫劑前煤價(jià)按414元/噸計(jì)算，折合噸熟料節(jié)約成本0.8元；

  D.使用固硫劑后，固硫劑按入磨煤炭摻入量為≤0.15%，折合噸熟料成本增加≤3.5元；

  E.使用固硫劑后，熟料日產(chǎn)量提高2858-2780=78t，按照生產(chǎn)成本（按2016年上半年統(tǒng)計(jì)）最低180元/噸計(jì)算，噸熟料成本下降（2858×180-2780×180）÷2858=4.9元;

  F.使用固硫劑后噸熟料成本節(jié)約，合計(jì)7.29+0.45+0.8+4.9-3.5=9.9元。

  4、結(jié)論

  試驗(yàn)及后期使用結(jié)果表明，重慶千卡牌“QK”系列煤炭固硫劑技術(shù)能夠適應(yīng)含SO₃＜6.0%的燃煤在回轉(zhuǎn)窯上的正常煅燒，固硫反應(yīng)快，設(shè)備配置精簡(jiǎn)、工期短、不需要廠方投入資金，最關(guān)鍵的是不影響回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)、質(zhì)量，且熟料成本下降9.9元/噸。

  年熟料成本節(jié)約：9.9×300天/年×2858÷10000=848萬(wàn)元

  二、“千卡”煤炭固硫劑技術(shù)簡(jiǎn)介

  重慶千卡牌“QK”系列煤炭固硫劑是由重慶千卡科技有限公司與相關(guān)科研機(jī)構(gòu)及專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員聯(lián)合研發(fā)，該技術(shù)采用納米活性催化劑、助催化劑、溶解助劑、表面活性劑、滲透劑和非離子溶媒等介質(zhì)精良配制。千卡牌“QK”系列煤炭固硫劑有：QK-10x系列、QK-66x系列、QK-88x系列；是新型節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。

  重慶千卡牌“QK”系列煤炭固硫劑產(chǎn)品常溫下為無(wú)毒、無(wú)味、抗爆、不易揮發(fā)的液體。經(jīng)過(guò)多家水泥廠使用證實(shí)，千卡牌“QK”系列煤炭固硫劑可實(shí)現(xiàn)含SO₃＜6.0%的燃煤在回轉(zhuǎn)窯上的正常煅燒，不會(huì)增加SO₂的排放，真正迎合了燃煤資源含硫量高的企業(yè)，能大幅降低生產(chǎn)成本。

  三、煤炭固硫劑固硫機(jī)理及使用方法

  1、固硫劑的固硫機(jī)理主要可從高溫區(qū)和低溫區(qū)兩部分實(shí)現(xiàn)：

  （1）高溫區(qū)：即熟料燒成段，煤粉進(jìn)入窯內(nèi)直接燃燒，煤中硫在高溫下主要生成SO₂，固硫劑中的催化劑可以將SO₂催化氧化成SO₃，SO₃同催化劑和灰份中的堿土金屬與生料中的金屬離子Men+反應(yīng)生成高溫穩(wěn)定的硫酸鹽及硫鋁酸鈣（MeSO₄）等，被固化在熟料中帶出窯外，不但抑制SO₂的排放，還有效的解決了SO_x在窯、爐系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)富集，避免造成長(zhǎng)厚窯皮、結(jié)圈、結(jié)球等工藝事故。

  （2）低溫區(qū)：即固相反應(yīng)段，此階段的固硫方式主要有兩種。

  A.這一階段煤以無(wú)焰燃燒方式，煤中硫主要生成H₂S和SO₂兩種氣體，若沒(méi)有固硫劑作用，這兩種氣體會(huì)在預(yù)熱器系統(tǒng)循環(huán)富集或直接排放到大氣中。固硫劑中催化劑成分可以迅速將H₂S和SO₂轉(zhuǎn)化成單質(zhì)S，固定在生料中，隨生料一起進(jìn)入燒成帶，化學(xué)反應(yīng)成SO₂，重復(fù)高溫區(qū)的固硫過(guò)程。

  B.催化劑中納米催化成分表面活性多，可以增大新生CaO表面的孔徑分布，有利于SO₂和O₂在其表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成硫酸鹽被液相包覆在熟料中。

  2、固硫劑使用方法及摻加量

  （1）重慶千卡牌“QK”系列煤炭固硫劑的摻入無(wú)需對(duì)現(xiàn)有工藝、設(shè)備進(jìn)行施工改造，只需一臺(tái)計(jì)量泵將其均勻地噴灑在煤磨入磨皮帶秤的原煤表面即可。加劑示意圖如圖1。

  圖1加劑示意圖

  （2）重慶千卡牌“QK”系列煤炭固硫劑摻加量為煤炭用量的1.0~1.5‰，根據(jù)煤質(zhì)和回轉(zhuǎn)窯工藝狀況變化可適當(dāng)進(jìn)行增減。