煤炭固硫剂在水泥行业的应用

  一、煤炭固硫剂在重庆正阳新材料有限公司使用效果

  1、水泥生产线基本情况简介

  （1）重庆正阳新材料有限公司隶属东方希望集团，地处重庆市黔江区正阳工业园区，距离县城14Km,公司有一条2500t/d新型干法水泥生产线，于2012年6月建成投产，公司周围有丰富的石灰石矿山，但是黔江地处武陵山腹地、渝东南中心地带，缺乏优质煤燃料，本地主要以高硫半烟煤及高硫无烟煤为主（灰分高32%，挥发分低10%，热值中偏下，全硫含量高达6.0%以上）。

  （2）在未使用固硫剂前，主要采用黔江境内高硫煤与外地优质低硫煤搭配（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%，烟气SO₂＜50mg/Nm³，熟料产量2780t/d，熟料28d=53.8MPa，分解炉结皮较多，每班必须清理三次，每次清理时间20-30min，并且回转窑内结长厚窑皮严重。

  选用重庆千卡牌“QK” 系列QK -102煤炭固硫剂目的是：在原生产条件下使用本地高硫煤S0₃＜6.0%（Q=5500Kcal/Kg，A=32%，V=10%），不影响窑产量、质量，不增加SO₂的排放。

  2、试验前准备(一周时间)

  （1）采集水泥厂原燃材料及生产工艺状况数据，针对性制定实施方案，并安排产品生产。需时2天；

  （2）固硫剂储存罐制作、运输、现场安装及试机，需时5天。

  3、试验过程

  （1）固硫剂厂方指派专业技术人员到水泥厂配合试验；

  （2）固硫剂试验数据统计，如表1

  表1固硫剂试验数据统计

  试验数据表明：使用重庆千卡牌“QK”系列QK -102煤炭固硫剂技术能够适应含SO₃＜6.0%的燃煤在回转窑上的正常煅烧，超预期达到各项生产指标。

  4、试验期经济效益统计：

  A.低硫煤价格550元/吨，高硫煤价格360元/吨，加固硫剂前，低硫煤：高硫煤=1:2.5，搭配后煤综合价414元/吨；使用固硫剂后全用高硫煤，煤炭价为360元/吨，煤炭差价54元/吨，吨熟料实物煤耗按135公斤计算，折合吨熟料可节约成本54*135/1000=7.29元；

  B.使用固硫剂后，吨熟料节电0.9度，电价按0.5元/度计算，折合吨熟料可节约成本0.45元；

  C.使用固硫剂后，吨熟料节约标煤1.6公斤（实物煤1.92公斤），使用固硫剂前煤价按414元/吨计算，折合吨熟料节约成本0.8元；

  D.使用固硫剂后，固硫剂按入磨煤炭掺入量为≤0.15%，折合吨熟料成本增加≤3.5元；

  E.使用固硫剂后，熟料日产量提高2858-2780=78t，按照生产成本（按2016年上半年统计）最低180元/吨计算，吨熟料成本下降（2858×180-2780×180）÷2858=4.9元;

  F.使用固硫剂后吨熟料成本节约，合计7.29+0.45+0.8+4.9-3.5=9.9元。

  4、结论

  试验及后期使用结果表明，重庆千卡牌“QK”系列煤炭固硫剂技术能够适应含SO₃＜6.0%的燃煤在回转窑上的正常煅烧，固硫反应快，设备配置精简、工期短、不需要厂方投入资金，最关键的是不影响回转窑的产、质量，且熟料成本下降9.9元/吨。

  年熟料成本节约：9.9×300天/年×2858÷10000=848万元

  二、“千卡”煤炭固硫剂技术简介

  重庆千卡牌“QK”系列煤炭固硫剂是由重庆千卡科技有限公司与相关科研机构及专业技术人员联合研发，该技术采用纳米活性催化剂、助催化剂、溶解助剂、表面活性剂、渗透剂和非离子溶媒等介质精良配制。千卡牌“QK”系列煤炭固硫剂有：QK-10x系列、QK-66x系列、QK-88x系列；是新型节能环保产品。

  重庆千卡牌“QK”系列煤炭固硫剂产品常温下为无毒、无味、抗爆、不易挥发的液体。经过多家水泥厂使用证实，千卡牌“QK”系列煤炭固硫剂可实现含SO₃＜6.0%的燃煤在回转窑上的正常煅烧，不会增加SO₂的排放，真正迎合了燃煤资源含硫量高的企业，能大幅降低生产成本。

  三、煤炭固硫剂固硫机理及使用方法

  1、固硫剂的固硫机理主要可从高温区和低温区两部分实现：

  （1）高温区：即熟料烧成段，煤粉进入窑内直接燃烧，煤中硫在高温下主要生成SO₂，固硫剂中的催化剂可以将SO₂催化氧化成SO₃，SO₃同催化剂和灰份中的碱土金属与生料中的金属离子Men+反应生成高温稳定的硫酸盐及硫铝酸钙（MeSO₄）等，被固化在熟料中带出窑外，不但抑制SO₂的排放，还有效的解决了SO_x在窑、炉系统内循环富集，避免造成长厚窑皮、结圈、结球等工艺事故。

  （2）低温区：即固相反应段，此阶段的固硫方式主要有两种。

  A.这一阶段煤以无焰燃烧方式，煤中硫主要生成H₂S和SO₂两种气体，若没有固硫剂作用，这两种气体会在预热器系统循环富集或直接排放到大气中。固硫剂中催化剂成分可以迅速将H₂S和SO₂转化成单质S，固定在生料中，随生料一起进入烧成带，化学反应成SO₂，重复高温区的固硫过程。

  B.催化剂中纳米催化成分表面活性多，可以增大新生CaO表面的孔径分布，有利于SO₂和O₂在其表面发生化学反应，形成硫酸盐被液相包覆在熟料中。

  2、固硫剂使用方法及掺加量

  （1）重庆千卡牌“QK”系列煤炭固硫剂的掺入无需对现有工艺、设备进行施工改造，只需一台计量泵将其均匀地喷洒在煤磨入磨皮带秤的原煤表面即可。加剂示意图如图1。

  图1加剂示意图

  （2）重庆千卡牌“QK”系列煤炭固硫剂掺加量为煤炭用量的1.0~1.5‰，根据煤质和回转窑工艺状况变化可适当进行增减。