砖瓦行业隧道窑烟气排放达标率提升措施探讨

谭松林，张海军，刘 骏

(南充市环境监测中心站，四川 南充 637000)

1 引言

根据原环境保护部2018年1月5日《关于砖瓦行业环保专项执法检查开展情况的通报》显示，对具备监测条件的11691家砖瓦企业进行监测，仅有54%的企业满足《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB19620-2013)表2大气污染物排放限值。不难看出，目前砖瓦行业面临着巨大的环保生存压力。本文以砖瓦行业中隧道窑为载体，浅析其烟气排放难以达标的原因，提出了提高达标率的措施。

2 隧道窑工作原理

隧道窑可分为三带：预热带，烧成带，冷却带[1]。坯体(未烧半成品)干燥至一定水分装载在窑车上入窑，首先经预热带，受到来自烧成带的燃烧产物(高温烟气)预热，然后进入烧成带，燃料燃烧的火焰及生成的燃烧产物加热坯体，使达到一定的温度而烧成。烧成的产品最后进入冷却带，将热量传给入窑的冷空气，冷空气经制品而被加热后，再抽出送入干燥窑作为干燥生坯的热源，而砖瓦本身冷却后出窑。其原理简图如图1所示。

图1 隧道窑工作原理

3 隧道窑烟气排放难于达标的原因分析

3.1 首先企业自身环保措施不到位，环保意识薄弱是主要原因

大多数企业存在物料堆放不规范，未有效封闭，存在露天堆放的情况；道路未硬化，扬尘大；最关键的是仅35%的企业安装了除尘脱硫设施[2]。并且部分企业还存在脱硫除尘污染处理设施和在线监控设备运行不正常的问题。

3.2 隧道窑工艺自身造成了烟气氧含量高

通过图1可以看出，在烧成带需要空气(第一次送空气)提供氧气保证燃料充分燃烧供给热源，与此同时还需要更多的氧气使砖坯中的铁元素完全氧化成红色的Fe2O3，而这部分热空气又会被抽入预热带干燥砖坯[3]。其次，在冷却带需要鼓入冷空气冷却烧结的砖瓦，而这部分冷空气随后又进入烧成带部分参与燃烧，其余部分同样进入预热带，且这部分冷空气往往远大于烧成带产生的烟气。所以烟道排除的烟气包含燃烧产生的烟气、干燥产生的水蒸气、冷却带剩余的空气，从而导致烟气中氧含量增高。

3.3 (GB19620-2013)修改单前后对照

(GB19620-2013)修改单前后对照见表1。

表1 砖瓦工业大气污染物排放限值修改前后对照

从以上对照表(表1)可以看出，修改单将基准含氧量更改为18%，这样更切合隧道窑工艺实际情况，关键点就在这里，因砖瓦窑含氧量一般在17%～20%[4]。二氧化硫的排放限值由300 mg/m3调整为150 mg/m3，看似更加严厉，其实较之前更容易达标。例如某隧道窑实测含氧量为13%，二氧化硫实测浓度为400 mg/m3，按照修改前后计算是否达标，见表2。

由此可见，对砖瓦窑来说，二氧化硫这个万恶之痛较之前更容易达标。

表2 举例说明修改前后二氧化硫达标难易

注：α：基准过量空气系数；α′：实测过量空气系数；实测氧含量为13%；实测二氧化硫浓度为400 mg/m3；修改前后基准含氧量分别为8.6%，18%

4 提高达标率措施探讨

4.1 降低颗粒物的措施

据调查，现行状况下，隧道窑主要采用湿法除尘或脱硫除尘一体化技术降低烟气颗粒物的排放，很少采用阻力较大的袋式除尘器。而袋式除尘技术净化效率高，一般能将排放浓度控制在20 mg/m3范围内。仅采用湿法脱硫协同除尘，可将颗粒物浓度一般控制在30 mg/m3范围内。需要注意的是，脱硫塔吸收浆夜的pH值最好控制在5～6，若pH值过高，则CaCO3利用率不大，就会结垢(生成石膏)堵塞雾化器和管道，从而造成颗粒物超标[5]。另外要注意预热带、窑车的清扫工作。

4.2 降低二氧化硫的措施

首先要建设合格高效率的脱硫设施。据统计，砖瓦行业SO2控制主要采用湿法脱硫，其中应用双碱法脱硫和简易湿法最为普遍，极少数企业用氨法脱硫，石灰/石灰石-石膏法等其他工艺鲜有应用。其次，采用低硫煤作为燃料。另外，严格控制吸收浆液的pH值5～6，提高二氧化硫吸收效率。通过前面3.3的分析，降低烟气中的氧含量才是关键所在，比脱硫除尘更有效。

4.3 降低氮氧化物的措施

砖瓦窑燃烧温度一般在850～1100 ℃之间，热力型NOx产生浓度低，主要以燃料型和瞬时型NOx为主。由于砖瓦窑脱硝难度很大，NOx排放浓度相对较低，一般地区200 mg/m3的排放限值，不需要单独脱硝即可达标。

4.4 降低氟化物的措施

砖瓦窑烟气中的氟化物主要来源于原料土样中，其排放浓度较低，目前大多数企业也没有采取单独的控制技术，一般也能将其控制在3 mg/m3以下。安装的脱硫设施在一定程度上会起到协同脱除氟化物的作用。

5 结论

虽然砖瓦行业目前面临着巨大的环保压力，但是只要各企业严格规范环保措施，掌握各个环节的技术要点，满足烟气达标排放不是难题。其中，颗粒物、NOx、氟化物较易达标，主要是二氧化硫具有一定的达标难度。但通过修改前后比较不难发现，隧道窑企业可从工艺上改进和采取上述相应的环保措施降低烟气中含氧量，以满足达标排放。目前修改单处于送审阶段，其送审稿于2017年7月17日报环保部，一旦颁布实施后，更切合砖瓦隧道窑工艺情况，二氧化硫将摆脱砖瓦行业“万恶之痛”的称号。