燒結(jié)磚行業(yè)煙氣治理的技術(shù)路線
摘要：結(jié)合《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 29620-2013）和目前的燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝,燒結(jié)磚行業(yè)煙氣治理的技術(shù)路線,建議按重要程度分四步走:第一步首先要改造燒成、干燥工藝,降低即煙氣含氧量;第二步是通過選擇原料、燃料來減少產(chǎn)生SO2、NOx、氟化物等的物質(zhì)進(jìn)入制磚工藝中;第三步通過各種技術(shù)手段改變?nèi)紵龡l件抑制SO2、NOx生成;第四步才是對煙氣采取脫硫、除塵等治理措施即末端治理,實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)目前國家排放標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)實際情況,第四步末端治理是最被動、最不經(jīng)濟(jì)、也是效果最差的一步,煙氣治理的重點應(yīng)是第一、二、三步工作,最后完善末端治理,促進(jìn)達(dá)標(biāo)排放。
《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB29620-2013）的實施，企業(yè)雖然都通過環(huán)評和環(huán)保驗收，也取很多其他行業(yè)成熟的煙氣治理技術(shù)，由于磚瓦生產(chǎn)工藝特點和行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的問題，大多數(shù)生產(chǎn)線的正常工況實際檢測不達(dá)標(biāo)，僅僅依靠脫硫、除塵等末端治理很難達(dá)標(biāo)，應(yīng)改變行業(yè)的煙氣治理的技術(shù)路線。
下面我們結(jié)合燒結(jié)磚行業(yè)工藝和排放標(biāo)準(zhǔn)，分析磚瓦煙氣治理技術(shù)路線的重點和促進(jìn)達(dá)標(biāo)排放的措施。
1 燒結(jié)磚行業(yè)環(huán)保形勢嚴(yán)峻
1.1 目前國家為什么對環(huán)保要嚴(yán)格要求
1.1.1 內(nèi)因
經(jīng)過改革開放后四十多年的發(fā)展，中國在發(fā)展成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體的同時也付出了沉重的環(huán)境代價，一些城市的空氣污染已嚴(yán)重影響到的健康，生存環(huán)境受到嚴(yán)重的威脅。“綠水青山就是金山銀山”是面對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的原則問題。國家的供給側(cè)改革更多的指向生產(chǎn)環(huán)節(jié)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)是環(huán)境污染的源頭，源頭治理是必然的。燒結(jié)磚行業(yè)首當(dāng)其沖，環(huán)保欠賬最多。另外，中央提出振興實體經(jīng)濟(jì)，可是振興實體經(jīng)濟(jì)并不代表就是支持高污染高排放的企業(yè)，實體經(jīng)濟(jì)只有在一個規(guī)范的架構(gòu)內(nèi)才能健康發(fā)展，那么淘汰落后產(chǎn)能就是必然的，燒結(jié)磚行業(yè)如果環(huán)保不達(dá)標(biāo)，只能死路一條。
1.1.2 外因
中國是聯(lián)合國《巴黎協(xié)定》的簽約國，減少污染物排放是簽約國的責(zé)任和義務(wù)，2006年中國超越美國成為是世界上第一大二氧化碳排放國，節(jié)能減排任務(wù)很重。另外一個因素是，美國已經(jīng)提出制造業(yè)回歸本土，一定會設(shè)置種種貿(mào)易的壁壘，比如反傾銷調(diào)查、國家認(rèn)證、國際法律法規(guī)等提高中國企業(yè)的出口成本，從而達(dá)到保護(hù)本國企業(yè)利益的目的，雖然燒結(jié)磚行業(yè)出口方面相對其他行業(yè)很少，但大環(huán)境影響很大，對燒結(jié)磚行業(yè)嚴(yán)格要求環(huán)保達(dá)標(biāo)也是必然。
1.2 環(huán)保達(dá)標(biāo)對磚瓦企業(yè)會帶來什么樣的影響
毋庸置疑，環(huán)保達(dá)標(biāo)會增加企業(yè)進(jìn)入的門檻，生產(chǎn)成本也會大幅提升。以前的磚瓦生產(chǎn)煙氣不經(jīng)過任何處理或只經(jīng)過簡單處理就可以排放，現(xiàn)在必須要達(dá)標(biāo)才能排放，煙氣處理的資金和設(shè)備的投入必定要帶動生產(chǎn)成本的攀升。倒逼輪窯、簡易隧道窯的轉(zhuǎn)型，而生產(chǎn)的投入加大也必定會提高準(zhǔn)入者的門檻，促進(jìn)燒結(jié)磚行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)自動化的升級；另一方面，生產(chǎn)成本的增加導(dǎo)致燒結(jié)磚價格的提升，燒結(jié)磚漲價是必然的，行業(yè)要有清醒的認(rèn)識，燒結(jié)磚的價格不是越高越好，目前相對加氣混凝土砌塊、水泥砌塊等每立方二百元左右市場價，燒結(jié)磚的價格在墻體材料中已算“奢侈品”，燒結(jié)磚企業(yè)的競爭已不是同行的競爭，而是與同類墻體材料競爭市場份額，燒結(jié)磚行業(yè)生產(chǎn)市場需要的產(chǎn)品、擴大應(yīng)用市場是當(dāng)務(wù)之急。如果燒結(jié)磚企業(yè)不開拓市場，同行自相殘殺，在與同類墻材產(chǎn)品競爭中優(yōu)勢不足，失去市場，將是同歸于盡，造成行業(yè)重大損失。
1.3 燒結(jié)磚行業(yè)必須重視環(huán)保治理
燒結(jié)磚行業(yè)的企業(yè)家，必須要有正確的認(rèn)識，環(huán)保是長期、造福子孫后代的大事，不要因為眼前經(jīng)濟(jì)效益差，忽視環(huán)保治理，企業(yè)在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時，不能以犧牲環(huán)境為代價，破壞自己生存環(huán)境，讓無辜的老百姓承擔(dān)環(huán)境污染造成的危害。
2 燒結(jié)磚行業(yè)的實際狀況
《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB29620-2013）要達(dá)在基準(zhǔn)空氣過量系數(shù)1.7，達(dá)到表1的指標(biāo)。
目前的實際情況是大多數(shù)企業(yè)環(huán)評、環(huán)保驗收都能通過，正常生產(chǎn)都不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，原因很多，但主要原因有三方面：一是GB29620-2013排放標(biāo)準(zhǔn)沒有考慮磚瓦生產(chǎn)工藝的特點，空氣過剩系數(shù)不符合行業(yè)生產(chǎn)工藝實際；二是磚瓦生產(chǎn)工藝的煙氣處理技術(shù)，僅參考鍋爐、火電等其他行業(yè)的煙氣治理技術(shù)，缺乏與磚瓦工藝結(jié)合的治理技術(shù)；三是缺乏燒結(jié)磚行業(yè)煙氣治理的基礎(chǔ)研究和科學(xué)實驗，僅僅靠一些企業(yè)在摸索、試驗，對行業(yè)造成重大損失。
3 降低煙氣含氧量能促進(jìn)排放達(dá)標(biāo)，比提高除塵脫硫凈化效率更有效
理想的燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中不應(yīng)含有氧氣，氧氣在燃燒過程中被消耗掉了，實際上為了完全燃燒，供應(yīng)的氧氣都大于實際消耗的量，同時為了防止把空氣摻入到煙氣中去稀釋排放，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了基準(zhǔn)含氧量這個指標(biāo)（磚瓦行業(yè)為8.65%，電力行業(yè)6%，鍋爐9%，陶瓷18%），折算系數(shù)的計算公式為：
標(biāo)準(zhǔn)要求的污染物指標(biāo)＝實測的污染物含量×折算系數(shù)
其中：折算系數(shù)＝（21%-基準(zhǔn)含氧量）÷（21%-實測含氧量）
磚瓦正常生產(chǎn)時混合氣體的實際含氧量在17.5%~20.5%之間，多數(shù)在18.5%~19.5%左右。以顆粒物為例：當(dāng)隧道窯的煙氣含氧量為19%時，折算系數(shù)大約為6.18倍，顆粒物實測值不得超過30÷6.18＝4.85mg/m3，這個數(shù)值是一個相當(dāng)小的數(shù)值，是一個十分難以穩(wěn)定達(dá)到的數(shù)值，燃煤電廠的煙氣，經(jīng)過袋式收塵器、濕法脫硫塔及濕式電收塵器的多級處理下，可穩(wěn)定達(dá)到8mg/m3以下，經(jīng)過多級精細(xì)處理，塔內(nèi)風(fēng)速很低的情況下，才可穩(wěn)定達(dá)到5mg/m3以下。磚瓦隧道窯的前置煙氣處理設(shè)備一般都比較簡陋，工況變化大，要想穩(wěn)定地達(dá)到4.85mg/m3以下，是很難達(dá)到的。對于實際含氧量為大于19%的磚瓦隧道窯，因為折算系數(shù)的影響，即使安裝了濕式電收塵器，也難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。對于煙氣中含氧量超過20%的隧道窯，要實測顆粒物小于30÷12.35＝2.43mg/m3，更是一個不可能完成的任務(wù)，即使達(dá)到，為其付出的代價也是巨大的。這也是行業(yè)為什么堅持即使降低指標(biāo)也要要修訂基準(zhǔn)氧含量為18%的原因。
因此，要達(dá)標(biāo)排放首先要降低煙氣中的含氧量，煙氣中的含氧量對環(huán)保指標(biāo)折算值是倍數(shù)關(guān)系，而提高脫硫、除塵效率等措施，僅僅降低幾個百分點，而當(dāng)效率達(dá)到一定程度后，降一個百分點都很困難，因此，在選擇解決煙氣達(dá)標(biāo)問題的工藝措施時，優(yōu)先采取降低煙氣的含氧量是最合理、最有效的技術(shù)措施。
4 燒結(jié)磚行業(yè)煙氣治理的技術(shù)路線
根據(jù)燒結(jié)磚工藝和（GB29620-2013）標(biāo)準(zhǔn)，建議燒結(jié)磚行業(yè)煙氣治理的技術(shù)路線按重要程度的權(quán)重依次分四步走：
第一步首先要改造燒成、干燥工藝，降低煙氣含氧量；第二步是通過選擇原料、燃料減少產(chǎn)生SO2、NOx、氟化物等的物質(zhì)進(jìn)入燒結(jié)磚工藝中；第三步通過各種技術(shù)手段改變?nèi)紵龡l件抑制SO2、NOx生成；第四步才是對煙氣采取脫硫、除塵等治理措施即末端治理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
根據(jù)目前燒結(jié)磚行業(yè)的實際情況，第四步末端治理是最被動、最不經(jīng)濟(jì)、也是效果最差的一步，煙氣治理的重點應(yīng)是第一、二、三步工作，完善末端治理，促進(jìn)達(dá)標(biāo)排放
5 降低煙氣含氧量是促進(jìn)排放達(dá)標(biāo)的重要技術(shù)措施
下面我們重點介紹降低煙氣含氧量的幾個主要技術(shù)。
5.1 隧道窯煙熱分離處理和利用，降低煙氣含氧量
即將隧道窯混合氣體中的預(yù)熱段混合煙氣、冷卻段余熱空氣分離處理和利用。
預(yù)熱段混合煙氣重點脫硫、除塵處理，冷卻段余熱空氣干燥磚坯后重點除塵，“煙熱分離”后，降低了煙氣的含氧量，解決隧道窯煙氣排放因空氣過剩系數(shù)高無法達(dá)標(biāo)的問題，另一方面可使脫硫設(shè)施投資和煙氣處理成本的降低。
5.2 降低入窯殘余含水率可大量減少預(yù)熱段混合煙氣的量，降低煙氣含氧量
入窯殘余含水率由6％降低到2％，預(yù)熱段需要帶走水分的煙氣量相對減少了一半。
5.3 提高排潮溫度，減少干燥風(fēng)量，降低煙氣含氧量根據(jù)計算（濕坯2.9kg、熱值300kcal/kg濕坯（折每塊磚870kcal，燒失量近似按8％ 、濕坯含水率按15％）。
排潮溫度60℃，排潮最大能力為0.114kg/m3，每kg磚坯需要大于1.22m3的熱氣。
排潮溫度45℃，排潮最大能力為0.049kg/m3，每kg磚坯需要大于3m3的熱氣。
排潮溫度40℃，排潮最大能力為0.035kg/m3，每kg磚坯需要大于4m3的熱氣；排潮溫度30℃，每kg磚坯需要10m3熱氣才能帶走水蒸氣；排潮溫度25℃，每kg磚坯需要20m3熱氣才能帶走水蒸氣。
5.4 降低濕坯水分減少干燥風(fēng)量，降低煙氣含氧量
采取靜停、窯外預(yù)干燥等技術(shù)措施，減少濕坯進(jìn)入干燥窯的水分，能提高磚坯干燥質(zhì)量和產(chǎn)量，降低煙氣中空氣過量系數(shù)。
以每小時1萬塊坯體（濕坯按3.3kg計算）的產(chǎn)量為例，含水率由15%降低到12%，相比每萬塊少帶入990kg/h 水，可減少干燥氣體量約1404+990×22=23184m3/h。
5.5 煙氣再循環(huán)（煙氣復(fù)燒）、降低煙氣含氧量
將部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t內(nèi)，或與空氣（一次風(fēng)或二次風(fēng)）混合送入爐內(nèi)。因二次燃燒了煙氣中的氧氣、稀釋了氧濃度，使含氧量、NOx減少。
利用煙氣所具有的低氧以及溫度較低的特點，將部分煙氣再循環(huán)噴入爐膛合適位置，降低局部溫度及形成局部還原性氣氛，一方面降低煙氣含氧量、同時抑制NOx的生成，有利于達(dá)標(biāo)排放
6 減少產(chǎn)生SO2、NOx、氟化物等的物質(zhì)進(jìn)入燒結(jié)磚工藝和燃燒中，抑制SO2、NOx 生成
6.1 通過選擇原料、燃料減少產(chǎn)生SO2、NOx、氟化物等的物質(zhì)進(jìn)入燒結(jié)磚工藝中，減少和抑制污染物的產(chǎn)生煤系燃料燃燒的脫硫技術(shù)很多，按照煤從被采選到使用燃燒完畢的三個階段，可歸納分為三種，即燃燒前脫硫，燃燒中脫硫和燃燒后脫硫，應(yīng)優(yōu)先采用燃燒前脫硫，如采用低硫煤。選擇含氮低的原料和燃料，減少燃料型NOx的產(chǎn)生。
6.2 采用燃燒中脫硫，即在制磚原料中添加固硫劑的技術(shù)達(dá)到脫硫效果
國內(nèi)一些科研單位、大專院校進(jìn)行了相關(guān)的研究，在鍋爐、電力行業(yè)有應(yīng)用，但燒結(jié)磚行業(yè)應(yīng)用較少，行業(yè)內(nèi)有關(guān)這方面的試驗和研究也不多。雖然已有推廣應(yīng)用的實例，但缺少實際數(shù)據(jù)，總體還是沒有形成系統(tǒng)、完善、成熟、可靠并適宜推廣的專項技術(shù)，需要行業(yè)進(jìn)行這方面的試驗、研究和實際效果的測試總結(jié)。
6.3 通過技術(shù)措施控制燃燒條件抑制NOx 產(chǎn)生（即燃燒改良法）
燃燒改良法主要是控制燃燒條件以達(dá)到減少NOx產(chǎn)生目的，是一種經(jīng)濟(jì)的控制NOx排放的技術(shù)措施。燃燒改善技術(shù)有：低NOx 燃燒器(LNB)、空氣分級燃
燒、煙氣再循環(huán)（煙氣復(fù)燒）、再燃技術(shù)等，在新建天然氣窯爐應(yīng)采用低NOx燃燒器。
7 在工藝上采取降低氧含量促進(jìn)達(dá)標(biāo)的措施
a“. 內(nèi)燃燒磚法”應(yīng)采用高內(nèi)燃或全內(nèi)燃，少投煤或不投煤。
b.應(yīng)將干燥窯和焙燒窯的進(jìn)車端門由單層改為雙層。
c.焙燒窯應(yīng)采用較小的邊隙和頂隙。
d.無論是干燥窯還是焙燒窯，均應(yīng)采用窯車上下壓力平衡技術(shù)，以免負(fù)壓段的車下吸入空氣。
e.應(yīng)重視窯體的保溫、防漏，并制定先進(jìn)、合理的熱工制度。
f.不把外界粉塵帶入窯內(nèi)。
8 結(jié)語
a.燒結(jié)磚行業(yè)面臨嚴(yán)峻的環(huán)保形勢，行業(yè)必須重視煙氣治理，降低煙氣含氧量能促進(jìn)排放達(dá)標(biāo)，比提高除塵脫硫的凈化效率更有效。
b.建議燒結(jié)磚行業(yè)煙氣治理的技術(shù)路線按重要程度的權(quán)重依次分四步走：第一步首先要改造燒成、干燥工藝，降低煙氣含氧量；第二步是通過選擇原料、燃料減少產(chǎn)生SO2、NOx、氟化物等的物質(zhì)進(jìn)入燒結(jié)工藝中；第三步通過各種技術(shù)手段改變?nèi)紵龡l件抑制SO2、NOx生成；第四步才是對煙氣采取脫硫、除塵等治理措施即末端治理，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
c.降低煙氣含氧量是促進(jìn)煙氣排放達(dá)標(biāo)的重要技術(shù)措施主要有：隧道窯煙熱分離處理和利用；降低入窯殘余含水率、可大量減少預(yù)熱段混合煙氣的量；提高排潮溫度，減少干燥風(fēng)量；降低濕坯水分減少干燥風(fēng)量；煙氣再循環(huán)（煙氣復(fù)燒）；通過選擇原料、燃料減少產(chǎn)生SO2、NOx、氟化物等的物質(zhì)進(jìn)入燒結(jié)磚工藝中。
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