木炭生产行业污染防治浅析

2016-08-31王志勇谢永霞闫韶娟安阳市环境科学研究所

数码世界 2016年8期

王志勇　谢永霞　闫韶娟安阳市环境科学研究所

木炭生产行业污染防治浅析

王志勇谢永霞闫韶娟
安阳市环境科学研究所

1　引言

随着我国经济技术的高速发展，木炭的需求量不断提高。木炭是广泛应用于食品、制药、化工、冶金、国防、农业及环境保护等诸多领域的优质燃料。生产机制木炭的原料充足，价格低廉，取之不尽，用之不竭，且国家对利用废料为原料生产机制木炭的企业给予极大鼓励。但是其生产过程中产生的污染问题不容忽视。

2　生产原料及能源消耗

木炭生产主要原料为锯末、木屑、秸秆、树皮、板条等，不同地域生产企业根据当地资源可进行原料的配比改变。生产过程中主要使用能源为电力，和自身原料产生的热量。其本身产生的热量除满足生产需要外，还可进行充分利用，通过余热锅炉发电，供热等。

3　主要生产设备

木炭生产行业主要生产设备有筛选机、烘干炉（以废炭块为燃料同时利用余热）、流水线制棒机组、炭化炉、冷凝木焦油吸收器、余热锅炉、储液池（储存木焦油和木醋液）粉碎机等。

4　生产工艺

木炭行业生产工艺主要包括两个步骤：以锯末、木屑、秸秆、树皮、板条等为原料生产机制碳棒、以碳棒为原料生产木炭。另外还包括炭化室尾气的净化和利用。

采购本地区的锯末等原料，由运输车辆运至厂区，运输车辆加盖苫布，卸载到原料库。通过粉碎设备将秸秆等原料粉碎成设计尺寸的颗粒，为木炭成型机生产原料。粉碎后进行筛选，原料由人工送料到筛选机，去除秸秆中未粉碎完全的秸秆并将之返回粉碎工段。进厂原料一般含有水分，因此需要对原料进行干燥处理。烘干温度为140~200℃，加热炉以废木炭为燃料，燃烧产生的热气经风机引入原料输送管道内对原料进行烘干。原料烘干后通过旋流器沉降后由螺旋推进器输送入制棒机。

制棒机由电机、壳体、压力轴承、螺旋推进器、成型筒、加热圈、折棒器、温控表等器件组成。在电动机的带动下，推进器高速旋转，用自身的螺旋将原料带入成型筒，成型筒通过加热圈加温至140~160℃，使原料中的木质素成分软化粘合能力增强，再加之推进器头道螺旋的高强度挤压，最终得到高密度高硬度的成型碳棒。

成型碳棒在炭化炉内通过自身缺氧燃烧产生热量，在高温高压环境下进行干馏炭化，炭化时封闭以隔绝空气。干馏是一个复杂的化学反应过程，包括脱水、热解、脱氢、热缩合、炭化等，自然式炭化炉从开始到完全炭化分为三个阶段：干燥阶段、炭化初阶段、全面炭化。

碳棒完全炭化后停止加热并关闭炭化炉进出气口。木炭在炭化室内自然冷却72小时后出窑。出窑需先通风后出炭，防止一氧化碳中毒。出窑的木炭需在水中浸泡并应在室外放置8小时以上，防止死灰复燃，产生火灾。

5　产污环节

木炭生产行业污染物主要为废气、固废和危险废物。废气主要为原料粉碎、筛选过程中产生的粉尘，木煤气在余热锅炉燃烧室燃烧产生的废气，烘干物料在风力作用下产生的粉尘，木焦油和木醋液在储液池中挥发的有机废气。危险废物主要为炭化过程中产生的木焦油和木醋液。固废主要为除尘器收集的除尘灰，以及员工办公生活产生的生活垃圾。

6　污染防治

6.1废气

木炭生产行业废气主要为粉尘、烘干废气和有机废气。

企业进够的原料等大块物料需要进一步粉碎后方可进行制棒，粉碎量占总原料量的20%。粉碎机在对物料进行粉碎和筛分会有粉尘产生。参考《美国环保局空气污染物排放和控制手册》对锯木粉尘的产生系数调查，按0.175kg/t原料计算产尘量；参考《逸散性工业粉尘控制技术》对谷物过筛和清理时的粉尘产生系数调查，按2.5kg/t原料计算产尘量。由于进料含有一定的水分，因此其产生的粉尘会在短距离内下落到地面，在车间密闭及加装封闭装置和除尘器的情况下进行生产，粉碎机产生的粉尘能够满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准无组织排放限值要求，对车间外环境影响不大。

烘干炉每天运行12小时。木炭成分基本不含硫、氮，灰分小于5%。烘干过程温度为140~160℃，在此温度下空气中的氮气不会转化为氮氧化物，因此木炭燃烧不会产生SO2和NOX。

有机废气主要为木醋液和木焦油在储液池中存在呼吸排放，储液池为地下封闭池，一般储液池设有一个取样口（平时封闭）和两个通气口（平时开放）。呼吸排放是由于温度和大气压力的变化引起蒸气的膨胀和收缩而产生的蒸气排出，它出现在罐内液面无任何变化的情况，是非人为干扰的自然排放方式。

6.2固废和危险废物

木炭行业产生的固废主要为炭化工序产生的木焦油和木醋液、除尘器捕集的除尘灰、职工生活垃圾。

根据《美国环保局空气污染物控制和排放手册》（美国环境保护局编），木炭生产过程中产生的焦油量为200kg/t产品、木醋酸量为116kg/t产品。则本项目木焦油产生量为4000t/a、木醋液产生量为2320t/a。根据《木醋液的成分分析》（徐社阳，陈就记，曹德榕 - 《广州化学》.2006年），木醋液中主要成分为水、乙酸、酚类、酮类等化合物。焦油主要成分为烃类、酚类、酸类等化合物。木焦油和木醋液存在于炭化炉尾气中，经冷凝过滤分离出进入储夜池进行暂存，收集到一定数量后转入液体储罐进行储存。在储罐内由于物质比重不同静置约10天左右自然分层从而使木焦油和木醋液分离。木焦油在《危险废物名录（2008年版）》中属于HW11精（蒸）馏残渣，废物代码900-013-11。木醋液未被列入《危险废物名录（2008年版）》。炭化工序产生的木焦油和木醋液储存在液体储罐内，定期委托具有相应资质的危废处置单位回收进行综合利用。企业需严格按照《危险废物贮存污染控制标准》（GB18597—2001）的规定对木焦油和木醋液进行暂存和管理。暂存区地面进行防渗处理，周围设置围堰，并挂有明显标志。