高固气比预热分解系统固硫优势特性研究

【作者】 杨康； 霍丽鹏； 周静； 嵇鹰；

【机构】 西安建筑科技大学粉体工程研究所；

【摘要】 高固气比预热分解系统较传统的干法水泥生产系统在节能减排方面具有非常明显的优势,能够将"煤中硫"和"原料中硫"更充分地固化至熟料中。本研究开展了高固气比系统硫循环和高温固硫物相生成机理和存在形式的研究。本研究通过比较同一地区同规模高固气比水泥生产线与普通水泥生产线中各阶段的燃煤和物料中的SO3含量及汇总管烟气含量,探讨了硫的收支动态平衡和硫循环机理,提出用"硫循环度ε"作为表征硫循环程度的参数。借助硫动态平衡理论阐明了高固气比系统SO2减排优势。首创"三步反相萃取分离富集法",依次分析了高固气比系统熟料中各种含硫矿物相的存在形态。研究发现:高固气比系统熟料中钙基固硫产物是被其他大含量矿物相所包裹,含有独立存在的硫铝酸钙(43CAS)、硫酸钙(CaSO4)等矿物相,而普通系统熟料通过反相萃取后并未发现独立的钙基固硫物相,说明其是与其他大含量矿物固溶存在。研究了不同含硫量的生料在升温过程中释放SO2情况,结合"反相萃取分析富集法"探讨了复合高温固硫体系的作用机理。结果表明:水泥生料高温固硫过程分两个体系进行,即1150℃-1400℃温度区间的CaO-Al2O3-CaSO4铝相固硫体系和1400℃-1450℃区间的CaO-Al2O3-Fe2O3-CaSO4铁铝酸盐相固硫体系。两者的固硫效果不尽相同,前者是非稳态固硫,在温度升高至1400℃左右会再次释放出SO2,而后者属于稳态固硫,最终将硫固化在熟料当中。更多还原