现在被广泛使用的预分解水泥生产工艺本身具备一定的脱硫功能（简称：工艺脱硫），这不仅是该技术在开发当时的一个重要考虑1)，也是水泥窑能够成为协同处置废弃物的一个重要条件。在环保要求不断提高、市场竞争日趋激烈的当今，充分用好现有生产工艺所具有的功能对水泥企业提高环保水平、降低生产投入都无疑是非常重要的。

    在国内利用工艺脱硫的先例不多，而且也似乎未被广泛认识。原因是多方面的，除了对工艺本身的理解、材料的制约以外，还有对调整既有工艺、改变某些操作习惯的不情愿所带来的影响。但是，充分发挥工艺本身具备的功能应是首选的脱硫对策，其他的脱硫措施无非是对该功能的补充。本文对工艺脱硫的特点作一简要介绍，为企业选用相应的脱硫措施提供一些参考。

 

 

    所谓工艺脱硫主要是指在基本不增加脱硫设备的前提下，通过对现有预分解工艺的调整或优化来实现脱硫的做法。分析SOX的形成机理可知，其主要是由原燃料带入烧成系统的硫组分在窑内高温区域（burning zone）发生分解而生成SO2所构成的。尤其是窑内存在还原性物质时，例如：CO、C（未燃碳）等，这种分解反应会进一步加快。针对这些在高温区域生成的SO2，可以设法通过操作工艺的调整，在SO2所经过的分解炉区域，营造出一个利于捕捉SO2的环境，促使其与该区域大量存在的CaO发生反应生成硫酸盐，而固溶进入熟料，由此来降低烟气排放中SOX的浓度。这就是工艺脱硫的基本原理，也是预分解水泥工艺本身所具备的功能。在此，可以说预热器也就相当于一个脱硫塔。如何设置有效的工艺条件、发挥自身的功能就是工艺脱硫所要做的事情。

 

    值得注意的是，工艺脱硫基本上是针对进入烧成系统高温区域的硫组分所采取的措施，对于在进入高温区以前（500℃以下，一般是在分解炉的3级旋风筒以上）就已经分解而释放出SO2的含硫物料则效果不佳。

 

 

    从工艺脱硫的概念可知，如何在熟料烧成过程中营造出一个有效的捕捉SOX的环境是其技术的关键。通过捕捉SOX、实现脱硫效果的化学反应可由以下方程式来概括。

 

    CaSO4⇔CaO　＋ 1/2O2＋ SO2↑（1）

 

    式1）是一个可逆反应，正向为吸热、逆向为放热反应。正反应速度在1100℃左右开始明显提高，逆反应在800℃以下温度区域就开始了，在825℃以后反应速度呈现出明显加快的趋势。这些反应特征、反应条件实际上就构成了工艺脱硫过程的技术基础。

  

    CaSO4  ⇔ CaO 　＋ 1/2O2  ＋ SO2 ↑（1）

 

    根据式1）所示的SO2的形成机理可知，所要营造的捕捉SO2的环境，其实质就是创造条件，使式1）的反应更有利于逆向进行，促使更多的SO2与CaO和O2发生反应，生成易于固溶入熟料岩相中的硫酸盐。在此过程中，可采取的工艺操作并不复杂，主要是控制好分解炉区域的氧气浓度，使其能够满足式1）反应逆向进行的条件。因为分解炉内有大量的活性很高的CaO粉料，只要能够提供充分的氧气，式1）反应逆向进行的驱动力就会大为提高。其次是控制该区域的温度不要过高，因为式1）的逆向反应是放热反应，正常运行的分解炉内的温度与式1）逆反应发生的温度范围基本上相吻合。所以只要这两个条件控制好了，捕捉来自高温区域的SO2是可以做到的。在实际操作过程中，分解炉内温度应控制在不高于880℃、氧气浓度应控制在足以促使式1）的反应逆向进行的状态。这样就可降低外排烟气中SO2的浓度。

 

 

    只要掌握了硫化物在烧成系统中不同区域的存在形态和特性，就可以在工艺设置和运行操作过程中有的放矢地采取相应的技术措施。但是，仅有这些定性的说明还不足以在实际操作过程中把工艺本身的脱硫功能完全发挥出来。还应了解和掌握在高温区域内可能对硫化物的物化性能产生影响的其他因素，因为这些因素会对SO2的捕捉或释放形成重要的影响。下图1显示了在相当于窑内的高温区域内、硫酸盐随着温度的变化可能发生的一些化学反应的特征。

 

 

 

   （此文为2016’中国国际水泥峰会主题报告摘选）