砖瓦行业隧道窑烟气排放达标率提升措施探讨

1 背景

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。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。



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;关键的是仅35%的企业安装了除尘脱硫设施。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（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。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 （GB19620一2013）修改单前后对照

（GB19620-2013）修改单前后对照见表1。

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%。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/m²，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。



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20mg/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30mg/m³范围内。需要注意的是，脱硫塔吸收浆夜的pH值控制在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。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.砖瓦行业隧道窑烟气排放监控

随着科学技术的发展，人民生活水平的提高，环保意识也随着提升。在大气、水质、固体废弃物等方面一直是环保常常涉及的问题。针对大气污染方面，雾霾天气的频发、沙尘暴、酸雨、臭氧层的破坏等，都与大气污染息息相关。因此，在大气重污染方面国家已出台了很多的相关强制性措施，限制重污染企业的排放生产、污染性气体经过治理合格再排放等等。
在大气监测方面网格化大气监测、VOC在线监测、厂界污染物在线监测、烟气在线监测已成为当下大气污染物监测的重点。相继出台了大气污染物监测的各类标准。在烟气监测方面，国家对监测烟气排放也越来越严格，特别是在电力、煤化工、钢铁、脱硫脱硝、石油石化、有色金属、建筑材料等方面。

因此，根据国家规定的烟气排放连续监测目标气体浓度的需求，天禹智控在此基础上相应推出烟气排放连续监测系统（CEMS）。

烟气排放连续监测系统（CEMS），主要应用于对各种工业废气源的连续监测中，如火电厂，垃圾焚烧厂，煤炭，石油化工厂，造纸厂等行业。 随着工业生产和企业的快速发展，工业废气排放污染已经成为我国一个很突出的环境问题，根据大气污染防治法的规定，工业废气必须进行预处理，达到国家废气对外排放的标准后才允许对外排放。 这些物质通过不同的途径呼吸道进入人的体内，有的直接产生危害，有的还有蓄积作用，会更加严重的危害人的健康。 工业废气净化就是专门对工厂、车间等工业场所产生的废气进行预处理，然后排放达到国家废气排放标准的一项工作。通常还需要对净化后的废气进行检测，以确保废气符合排放标准。

6 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，实时监测烟气排放，及时调整工艺，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。目前修改单已于2020年12月8日颁布，自2021年1月1日1起实施。