摘要：雖然現(xiàn)有的隧道窯具有脫硫除塵設(shè)施，大多數(shù)也都通過環(huán)評和環(huán)保驗收，但真實工況排放大多數(shù)的指標不達標，即現(xiàn)在的脫硫除塵技術(shù)方案，不能穩(wěn)定滿足隧道窯實際生產(chǎn)工藝，燒結(jié)磚行業(yè)缺少真實的排放數(shù)據(jù)，本文通過正常生產(chǎn)的真實工況的檢測數(shù)據(jù)的分析，不達標的主要原因是基準空氣過量系數(shù)太低，不適合隧道窯工藝的實際，分析各種促進達標的技術(shù)、工藝措施，煙熱分離利用和處理是比較切合實際的技術(shù)措施，能促進排放達標。

燒結(jié)磚行業(yè)面臨巨大的環(huán)保生存壓力，雖然現(xiàn)有的隧道窯大多數(shù)都通過環(huán)評和環(huán)保驗收，實際情況是真實工況排放的指標不達標，即現(xiàn)在的脫硫除塵技術(shù)方案，不能穩(wěn)定滿足隧道窯實際生產(chǎn)工藝。我們在對蘭州市14家隧道窯企業(yè)承諾不作為各級環(huán)保部門執(zhí)法依據(jù)的前提下，為環(huán)保標準的修訂，對已經(jīng)正常生產(chǎn)、脫硫除塵改造完成在正常工況下，專門進行的原始數(shù)據(jù)收集的檢測。

在檢測完成后，又連續(xù)進行了一年的真實檢測，對同一企業(yè)的同一生產(chǎn)線在不同風(fēng)量下，煙氣排放量在變化，和排放指標變化，進行檢測和分析，通過對隧道窯煙氣實際工況檢測數(shù)據(jù)縱向分析，通過變化風(fēng)量、調(diào)整燃燒狀態(tài)，在保證產(chǎn)量、質(zhì)量的前提下，探討如何能降低排放。有些極端數(shù)據(jù)是為了檢驗只要不滅火，能不能達標的測試，下面結(jié)合真實檢測分析隧道窯生產(chǎn)工藝煙氣排放數(shù)據(jù)，了解了燒結(jié)磚行業(yè)的真實排放水平，分析煙氣排放不達標的主要原因，總結(jié)出治理方向及促進排放達標的措施。現(xiàn)介紹給大家，拋磚引玉，供參考

一、隧道窯煙氣排放真實工況檢測簡介

1、環(huán)保標準的修訂檢測及2016年全年真實檢測

由中國磚瓦工業(yè)燒結(jié)技術(shù)中心公益支持、全國墻材革新工作委員會組織的由中國環(huán)境科學(xué)研究院等單位組成的專家組，于2016年4月對《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標準》的修訂工作在甘肅省進行了調(diào)研，專家組與蘭州市皋蘭、永登、榆中縣的燒結(jié)磚企業(yè)、省、市、縣墻改主管部門、縣環(huán)保局、省、市墻材協(xié)會、環(huán)保裝備制造企業(yè)等共同座談，征求修訂建議。對蘭州市14家隧道窯企業(yè)承諾不作為各級環(huán)保部門執(zhí)法依據(jù)的前提下，為環(huán)保標準的修訂進行實際工況的檢測，隨后連續(xù)對2016年全年進行真實檢測，基本情況如下。

2、環(huán)保檢測數(shù)據(jù)介紹

為了讓大家對燒結(jié)磚行業(yè)大氣排放有系統(tǒng)的認識，下面結(jié)合實際檢測和企業(yè)的基本情況對應(yīng)進行分析：

表1、環(huán)保設(shè)施基本情況：窯爐基本情況：窯的種類、隧道窯（長X寬X高)、產(chǎn)品類型。原、燃料種類及用量：原料類型、燃料類型、燃料含硫量。窯環(huán)保設(shè)施情況：有無環(huán)評、環(huán)保投資、除塵方式、脫硫方式、噴淋層數(shù)、脫硫劑種類。

表2、環(huán)保設(shè)施運行情況：環(huán)保運行費用：耗堿量、耗石灰量、人工、水費、電費、脫硫劑費、其他費用

表3、隧道窯企業(yè)煙氣實際工況檢測數(shù)據(jù)縱向分析。

注：為了不給企業(yè)造成不必要麻煩，表中單位名稱做了處理，但數(shù)據(jù)真實

說明：1、《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標準》GB29620-2013要求的指標：顆粒物：30mg/m3、二氧化硫（SO2）：300mg/m3、氮氧化物（NO2）：200mg/m3、氟化物（F）：3 mg/m3。基準過量空氣系數(shù)為 1.7(折算煙氣含氧量約8.65%)。

2、環(huán)保指標的折算公式

3、其中有背景色的為不達標的指標。

二、測試數(shù)據(jù)結(jié)論及分析

同一條生產(chǎn)線，正常生產(chǎn)時實心磚生產(chǎn)時排放小還是空心磚排放小？風(fēng)量大排放濃度低？還是風(fēng)量小有利于達標？這是企業(yè)關(guān)心的問題。為了明確同一企業(yè)的同一生產(chǎn)線在不同風(fēng)量下，煙氣排放量在變化，我們對重點幾家企業(yè)采取由同一檢測公司在不同時間、不同風(fēng)量、不同工況下進行多次測試。由于我們檢測對實心磚、多孔磚、空心磚產(chǎn)品區(qū)別排放的檢測數(shù)據(jù)少，還無法得出結(jié)論。但有一個觀點很明確：標準要求合格的指標是排放濃度，不是排放量。不是風(fēng)量越小，排放濃度越低，重點要控制煙氣中的含氧量對達標更有利。

1、含氧量大于19%

無論隧道窯采用焙燒、烘干分體、烘燒一體工藝，目前生產(chǎn)工藝正常生產(chǎn)時煙氣中的含氧量大于19%。如果要降低含氧量，實際生產(chǎn)中采取對隧道窯窯門封閉、降低引風(fēng)機轉(zhuǎn)速等措施，這些措施對干燥效果、產(chǎn)量、質(zhì)量等都有影響，即在目前窯爐工藝沒有更改的前提下，降低含氧量是以犧牲產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和改變生產(chǎn)工藝為代價，要降低含氧量就要改進隧道窯生產(chǎn)工藝。

2、基準過量空氣系數(shù)不符合燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝是排放不達標的主要原因

燒結(jié)磚生產(chǎn)的過量空氣系數(shù)高不是企業(yè)稀釋排放,是制定的標準不符合行業(yè)的實際，有失行業(yè)公平。

3、二氧化硫能達到新標準

只要燃料采用低硫煤[ 注：GB/T15224.2《煤炭質(zhì)量分級 第2部分：硫分》:低硫煤含硫量:0.51-1.00%，動力煤；低硫煤含硫量:0.51-0.9%]（含硫量<1％），煙氣處理采用脫硫除塵一體化、濕法、雙堿法工藝，SO2指標折算后大多數(shù)都能達到新標準，采用2－5層噴淋層對脫硫效果的影響差別不大。但不采用低硫煤（無論噴淋層多少，SO2指標折算后基本都不達標）

4、顆粒物指標達不到新標準

煙氣處理采用脫硫除塵一體化、濕法、雙堿法工藝，顆粒物實測平均濃度大多數(shù)都不高；但折算后全部不達標，需要改進除塵工藝。

5、氮氧化物[ 氮氧化物（NOx）：包括：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。隧道窯煙氣中NOX主要以NO、NO2的形式存在。NOx分：

燃料型NOx；燃料中的固定氮生成的NOx

熱力型NOx；高溫下N2與O2反應(yīng)生成的NOx；

瞬時NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO

隧道窯生產(chǎn)時排放以瞬時NOx和燃料型NOx為主，即：NO]不能達標，要注意選擇燃料

實測平均濃度大多數(shù)在50(mg/m3)左右，折算后多數(shù)超標。由于燒結(jié)磚行業(yè)是低溫燃燒（燃燒溫度大多數(shù)低于1100℃），高溫下N2與O2反應(yīng)生成的熱力型NOx量不大，主要是燃料燃燒產(chǎn)生的瞬時NOx和燃料中的固定氮生成的燃料型NOx，注意選擇燃料，已達到或接近限值，再配合控制含氧量，可能達標。

6、氟化物和原料、煤的含氟量有關(guān)

由于甘肅省的土壤含氟量各地差異大，蘭州市原來測試過幾家都合格，這次僅復(fù)測一家平均為3.2－3.7(mg/m3)，其余都沒有測，還需要其他地區(qū)的測試數(shù)據(jù)驗證。

7、脫硫除塵一體塔具有所謂的“負除塵”特點

當(dāng)煙氣除塵處理達到一定程度后，采用脫硫除塵一體化、濕法、雙堿法工藝處理后，顆粒物濃度不但沒有降低，反而增加，即脫硫除塵一體塔具有所謂的“負除塵”，特別注意。由于測試工作量大，我們僅測試幾家，希望引起行業(yè)重視，分析產(chǎn)生的主要原因，待有更多測試驗證，提醒有關(guān)環(huán)保裝備企業(yè)注意煙氣處理的方法。

8、燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝中煙氣過量空氣系數(shù)高不是稀釋排放

1）、燒結(jié)磚的燃燒方式需要高的過量空氣系數(shù)

目前的燒結(jié)磚瓦工藝為了提高產(chǎn)量、利廢、節(jié)能，大多數(shù)采用內(nèi)燃燒磚，燃料和原料混合后在燒結(jié)磚產(chǎn)品內(nèi)，與空氣接觸的面積小，需要大量的空氣才能保證燒結(jié)磚內(nèi)的燃料才能燃燒。不同于鍋爐、其他工業(yè)窯爐的燃料和空氣混合后才燃燒，因此需要高的過量空氣。

2）、燒結(jié)磚工藝需要過量空氣將產(chǎn)品氧化為紅色

燒結(jié)磚瓦工藝的要求和人們傳統(tǒng)的觀念，空氣不僅為燃料燃燒提供氧氣，還需要多余的空氣將產(chǎn)品氧化，保證其中的含鐵氧化物全部成為Fe2O3才能使燒結(jié)磚瓦產(chǎn)品為紅色。

3）、燒結(jié)磚工藝要求需要大量的空氣冷卻產(chǎn)品

燒結(jié)磚瓦的工藝要求，在產(chǎn)品燒結(jié)完成后，需要空氣冷卻產(chǎn)品，含氧量中有一大部分是冷卻產(chǎn)品的空氣，僅部分參與燃燒，大多數(shù)并沒有參與燃燒過程。

4）、燒結(jié)磚工藝要求大量空氣帶走干燥過程中的水蒸氣

為了節(jié)約能源，燒結(jié)磚瓦的煙氣又進入干燥室對磚坯干燥提供熱源，由于干燥一方面需要溫度、同時還需要大量空氣帶走水蒸氣，煙道排出的煙氣中包括煙氣、水蒸氣、干燥磚坯的空氣，造成混合氣體的含氧量高。

5）、燒結(jié)磚工藝要求利用預(yù)熱空氣干燥磚坯

磚瓦工藝中采取從冷卻段抽取一部分高溫空氣送到干燥室干燥磚坯，達到節(jié)能的目的，這一部分空氣量遠大于燃燒產(chǎn)生的煙氣量，造成煙道含氧量的增加。

6）、燒結(jié)磚工藝要求摻入空氣調(diào)節(jié)干燥溫度

燒結(jié)磚行業(yè)在干燥過程中為了使干燥溫度、濕度達到工藝要求，需要摻入空氣控制干燥室溫度、濕度，造成煙道含氧量高。

7）、隧道窯煙道排放的混合氣體不同于工業(yè)窯爐的煙氣

由于環(huán)保要求集中排放和余熱利用達到節(jié)約能源，燒結(jié)磚生產(chǎn)中總煙道排放的氣體是燃燒煙氣、冷卻產(chǎn)品的熱風(fēng)、水蒸氣、干燥產(chǎn)品的空氣等混合氣體，都通過總煙道集中排放，造成含氧量過高，并不是企業(yè)為了稀釋排放，與其它工業(yè)窯爐排出的煙氣不同，應(yīng)引起注意。

三、降低排放的技術(shù)措施

燒結(jié)磚隧道窯減少排放的措施從技術(shù)、工藝及管理兩方面分析。技術(shù)措施針對具體指標（顆粒物、SO2、NOx、氟化物）分項采取的不同措施分析：

1、降低顆粒物指標的措施

1）、脫硫除塵一體塔、雙堿法工藝顆粒物指標不達標，在此方面做工作效果不大，需要改進脫硫除塵工藝。

2）、減少粉塵的進入。要求對進入烘干室的坯體、窯車進行清掃，減少粉塵的進入。

建議采用比較成熟的、參考其它行業(yè)對煙氣除塵后進入干燥室，再進脫硫塔排放。即煙氣先除塵后濕法脫硫。

3）、脫硫塔循環(huán)水的干凈程度制約的顆粒物的降低。

要對石灰漿、產(chǎn)生的石膏沉淀物嚴格控制，加大沉淀池的容量和沉淀效果對降低顆粒物很有利，有條件的建一個大的沉淀池是最經(jīng)濟的降低顆粒物的措施。

4）、正確應(yīng)用循環(huán)液的pH值。當(dāng)脫硫循環(huán)漿液的進口pH≥9時會結(jié)垢，堵塞除霧器、泵和管道，造成煙氣中顆粒物超標。

特別注意：目前燒結(jié)磚行業(yè)脫硫除塵一體塔的顆粒物超標，關(guān)鍵在脫硫塔循環(huán)液的清潔程度和Ca+和Na+的產(chǎn)物在循環(huán)液的狀態(tài)，已不是傳統(tǒng)概念的“灰塵、粉塵”。

5）、正確應(yīng)用除霧器清洗系統(tǒng)。嚴格按工藝設(shè)計開啟清洗系統(tǒng)，及時沖洗掉除塵器上的附著物和堿液，否則顆粒物濃度增加，另一方面結(jié)垢形成后很難清洗掉，也加速結(jié)垢。

2、降低SO2指標的措施

1）、采用低硫煤，從源頭減少SO2進入隧道窯。

煙氣處理采用正規(guī)的脫硫除塵一體化、濕法、雙堿法工藝。只要燃料采用低硫煤（含硫量<1％）多數(shù)脫硫塔都能達到新標準。但采用高硫煤（含硫量>3％），無論噴淋層多少，SO2指標折算后大都不達標。

2）、采用2－5層噴淋層對脫硫效果的影響差別不大。按現(xiàn)有模式，增加脫硫?qū)訑?shù)是很難有效提高脫硫效率的，應(yīng)重點增加第1、2層噴淋密度，提高前兩層的脫硫效率。

3）、嚴格脫硫塔的液氣比[ 液氣比（L/G）：是指洗滌每立方米煙氣所用的洗滌液的量，單位是L/m3]（L/G）。克服行業(yè)目前采用大噴頭、大水沖洗的現(xiàn)象，重點解決氣、液均勻的問題提高脫硫效率，不是水越大越好。

4）、正確應(yīng)用循環(huán)液的pH值。經(jīng)驗顯示：循環(huán)清水池為7.5～8.0左右最好。

再生池pH控制在9.0～10.0時，可使塔進口的硫酸鈣過飽和度降低到最接近1，大大降低了塔內(nèi)結(jié)垢的可能性。

5）、過高的pH值與過低的pH值對脫硫系統(tǒng)及設(shè)備都有很大的危害。

氫氧化鈉溶液溶解度與溫度關(guān)系。氫氧化鈉溶液的溶解度隨溶液溫度的升高而升高。通常系統(tǒng)在正常運行情況下，塔內(nèi)溫度為50-80℃。氫氧化鈉溶液在常溫下的溶解度為53%，當(dāng)溶液pH值在10以上時，氫氧化鈉濃度過高。在溫度降低處，很容易出現(xiàn)結(jié)晶析出。一方面造成了藥劑的浪費，另一方面也很容易對管道及設(shè)備造成堵塞和腐蝕。也是顆粒物超標的原因之一。而在過低的pH值環(huán)境下金屬腐蝕是驚人的。

3、降低氮氧化物的措施

1）、簡單認識NOX

NOX：包括：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。隧道窯煙氣中NOX主要以NO、NO2的形式存在。

2）、NOX的來源：固氮菌、雷電等自然過程；人類活動的燃料燃燒占90％，95％以NO形式，其余主要為NO2。

3）、NOx分類：

燃料型NOx；燃料中的固定氮生成的NOx

熱力型NOx；高溫下N2與O2反應(yīng)生成的NOx；

瞬時NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO

隧道窯溫度低于1200℃，以燃料型NOx、瞬時NOx為主，即：NO為主。

4）、煤燃燒溫度與NOx形關(guān)系5）、隧道窯煙氣降低氮氧化物的措施：

a、采取選擇燃料，降低的固定氮生成的Nox

b、選擇燒成溫度低的原料，控制隧道窯的燒成溫度低于1050°

c、燒結(jié)磚企業(yè)如果要脫硝，從技術(shù)、經(jīng)濟性上還有很多問題要解決，目前的市場情況還不如停產(chǎn)的經(jīng)濟性好。

d、注意：鍋爐、工業(yè)窯爐等傳統(tǒng)的低NOX燃燒技術(shù)不適合燒結(jié)磚行業(yè)[ 如鍋爐行業(yè)廣泛采取的低NOX燃燒技術(shù)不適應(yīng)隧道窯

1）、低氧燃燒技術(shù)：降低NOX的同時提高鍋爐熱效率，CO、HC、碳黑產(chǎn)生量增加。

2）、降低助燃空氣預(yù)熱溫度技術(shù)：燃燒空氣由27℃預(yù)熱到315℃，NO排放量增加3倍

3）煙氣循環(huán)燃燒技術(shù)：降低氧濃度和燃燒區(qū)溫度－主要減少熱力型NOX

4）、兩段燃燒技術(shù)：第一段：氧氣不足，煙氣溫度低，NOX生成量很小，第二段：二次空氣，CO、HC完全燃燒，煙氣溫度低

四、減少排放的工藝措施

在采取技術(shù)措施的同時，企業(yè)還要從加強脫硫設(shè)施運行、工藝管理等方面采取如下措施：

1、采用低硫煤。增加脫硫級數(shù)，加強脫硫除塵設(shè)備的應(yīng)用。只有從源頭減少硫進入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，才能達標排放。

2、煙熱分別處理和利用，改變干燥、燒成工藝使燒成煙氣以脫硫除塵為主，干燥熱空氣以除塵為主，降低排放氣體的過量空氣系數(shù)，促進達標排放。

3、促成修訂《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標準》。還行業(yè)一個公平，使基準過剩系數(shù)適應(yīng)行業(yè)實際，促進行業(yè)發(fā)展。

4、采用清潔燃料

1）、采用清潔燃料才能從根本上做到達標排放，對目前燒結(jié)磚企業(yè)會大幅度增加投資和生產(chǎn)成本，在目前產(chǎn)能嚴重過剩、市場萎縮、產(chǎn)品售價越來越低的形勢下是雪上加霜，但個別地區(qū)已禁止燃煤企業(yè)生產(chǎn)，如果要生產(chǎn)燒結(jié)磚就得考慮清潔能源。

2）、雖然現(xiàn)在燒結(jié)磚行業(yè)不具備使用清潔燃料的條件，但主要是由于經(jīng)濟原因，在美國等發(fā)達國家用天然氣燒磚是很普通的事。在我國的陶瓷行業(yè)，十幾年前也普遍使用燃煤，現(xiàn)在使用天然氣或煤制氣的企業(yè)占主流。因此，燒結(jié)磚行業(yè)的發(fā)展也需要與時俱進。現(xiàn)在京津冀及周邊城市都在進行燃煤總量控制，每年都需要減少煤炭的使用量，在這些地方的磚廠如果要生存，也有可能進行燃料替換。

5、嚴格工藝、加強企業(yè)管理

脫硫是化學(xué)反應(yīng)的過程，必須保證按脫硫塔設(shè)計的參數(shù)足量的添加堿和石灰；除塵方面應(yīng)采取減少粉塵進入窯內(nèi)的措施（如窯車面鋪磚、不要用土面、加強砂封槽檢查、盡可能用內(nèi)燃減少投煤等）；定期測試脫硫效率等保障措施，做到從工藝、管理上保障脫硫除塵實施的正常運行。

五、結(jié)語

1、《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標準》規(guī)定的的基準過量空氣系數(shù)不合理，磚瓦生產(chǎn)工藝要求要有高的過量空氣系數(shù)，不是企業(yè)為了稀釋排放，如果基準過量空氣系數(shù)不修訂，顆粒物達標困難，要改變磚瓦燒成工藝。

2、燃料采用低硫煤（含硫量<1％），從源頭減少SO2進入隧道窯，通過目前主流的煙氣處理工藝，SO2指標都能達到新標準。

3、雙減法脫硫除塵一體化模式的煙氣治理，具有“負除塵”特征。應(yīng)注重一、二層噴淋效率，而不是增加更多的層數(shù)。

4、脫硫塔循環(huán)水的干凈程度制約的顆粒物的降低，強化沉淀效果很關(guān)鍵，正確應(yīng)用除霧器清洗系統(tǒng)

5、煙熱分別處理和利用，改變干燥、燒成工藝使燒成煙氣以脫硫除塵為主，干燥熱空氣以除塵為主，降低排放氣體的過量空氣系數(shù)，促進達標排放

6、探索隧道窯采用清潔燃料，從根本上做到達標排放。

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