再论新国标《砖瓦工业大气污染物排放标准》全面实施对烧结砖瓦行业的影响

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来源：《砖家》作者：湛轩业

[摘要]本文从国标《砖瓦工业大气污染物排放标准》规定的主要指标谈起，与西欧和美国以及台湾地区的排放控制指标进行了对比以及与国内其他行业的排放控制指标进行了对照。重点阐述了这一新国标的全面实施，对现有生产企业（一次码烧工艺的隧道窑）生存状态的影响、对烧结砖瓦行业利用大宗固体工业废料（如煤矸石）的影响、对烧结砖瓦行业燃料结构的影响、对烧结砖瓦行业生产工艺的影响、对传统的干燥室——隧道窑系统设计以及结构上的影响、对机械设备制造企业的影响等。对环境治理是一个依靠科技进步，循序渐进的过程，不能一刀切，也不能没有基础的急于求成。

关键词：砖瓦工业，排放标准，二氧化硫，氟化物，烟气，颗粒物

2014年笔者就新国标GB29620—2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》的发布实施以“烧结砖瓦行业面临的考验与挑战”为题，新的排放标准对烧结砖瓦行业产生的影响进行了讨论。两年半过去后，该新国标的过渡期已经结束，开始全面执行新国标。完全可以说在烧结砖瓦行业内产生的影响如同“地震”，因为有几个省份已经开始了拘留（抓人）“不达标”砖厂的“老板”，不单单是停产的问题。因此笔者认为有必要再次对新国标规定的排放控制指标以及对烧结砖瓦行业的影响进行讨论。

1、世界上同行业中最严格的标准

2016年7月1日起，无论是现有生产企业还是新建企业，开始全面实施新的排放控制标准，如下表1：

表1 大气污染物排放限值

而且该标准中还规定对实测大气污染物排放的浓度应换算为基准过量空气系数的排放浓度，基准过量空气系数规定为1.7。（实际上国内目前根本没有过量空气系数能够达到1.7的烧结砖瓦窑炉，现有烧砖隧道窑的过量空气系数大多数都在6.0左右，某些还超过了10，如某些一次码烧工艺中的生产线中将隧道窑排放的全部烟气都送入了干燥室，其烟气净化脱硫设备安装在干燥室后，对干燥室排放出的混合湿气体进行处理，这时的过量空气系数则会更大。在基准过量空气系数1.7的情况下，烟气中的氧含量为8.6%；而经过干燥室后的混合湿气体中有的氧含量竟然在20%左右。

国家标准GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》规定的排放限值，与发达国家的排放标准比较，在一定程度上可以说是目前世界上最严格的标准。现以欧盟以及美国烧结砖瓦行业的排放标准为例比较如下：

欧洲共同体规定的排放范围以及所推荐的技术措施见下表2。

表2 欧盟陶瓷工业（含砖瓦）排放量限制指标

*OAX——在活性炭上吸附的有机金属卤化物

与欧盟的标准比较，考虑到空气过量系数1.7的因素（即烟气中氧气含量仅为8.6%），新国标的排放指标均严于欧盟。

美国的老标准是2003年制定的，新的标准（2014年）已经提交，但还没有经政府批准实行。根据已收集到的资料（张文法先生提供），美国烧结砖瓦行业的排放标准为：

烟气中硫的排放标准为另外的标准（从相关的资料中估算比我国现行标准要求低）。

[MT (metric tons) 是窑炉生产的产品质量。例如氟化氢，新标准规定每生产1吨的烧结制品，烟气排放中不能超过0.0019 kg HF 。如果一块砖的重量为 2.5 kg, 那么每生产400 块砖, 窑炉排放气烟气中的氟化氢不能超过0.0019 kg HF。]

法国的标准中规定当每小时氟化氢的排放量超过500g/h时，在烟气中氟化氢的含量必须不能超过5mg/m3。在德国2002年的TA Luft中规定当每小时氟的排放量超过15g/h时，同样规定在烟气中氟的含量必须不能超过5mg/m3。

而我国新国标中对氟化氢的排放量限制在3 mg/m3以内，且同时还要满足空气过量系数为1.7的条件。烧结砖瓦行业，在短期内要想完全改变燃料结构，放弃燃煤的做法还很不现实。约在2010年左右，浙江大学热能工程研究所和辽宁工程技术大学资源与环境工程学院通过典型电站锅炉、工业锅炉和流化床锅炉的煤、粉煤灰、炉底灰样品的采样测定结果表明：比照老标准大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)和工业窑炉大气污染物排放标准(GB9078-1996)中对氟化物排放限值的规定，煤在各种燃烧设备的燃烧过程中，大部分煤种的氟含量是超标的。对新国标来讲，燃煤型的烧结砖厂如果没有强有力的处理措施，氟化氢要想达到排放标准规定将是非常艰难的。这一规定就目前世界上来讲是严格的标准，因为高过了德国、法国以及欧盟，也高过了台湾地区和美国。

另外，在烧结砖瓦原材料中，氟化物是最常见的、频繁出现的一类物质。在烧结砖瓦原材料中氟化物存在的形式主要是萤石，即氟化钙（CaF2）；但是黄玉（Topaz）(Al、F)2SiO2也在某些原材料中发现。

另外，根据研究资料，氟元素在原材料中主要是与伊利石、蒙脱石、云母类矿物结合在一起，虽然氟元素在其晶格中的结合形式目前还不完全清楚。但是氟元素在地壳中的丰度约为0.065%，相当于碳、氮及氯的丰度，远多于铜和铅。砖瓦生产使用的黏土、页岩、煤矸石等均含有氟，根据国外大量的研究资料表明，烧结砖瓦原材料中的氟含量从0.01%到0.15%。在意大利的黏土中，氟的含量在0.05%到0.125%之间变化，分布的非常广泛，其平均值大约在0.086%。

在国内的高氟地区，土壤中的含氟量达0.025%~0.148%。因此，新国标中对氟化物的排放量限制在3mg/m3，且同时烟气中的空气过量系数规定为1.7的指标过于严格，实施中无法做到。加之国内对烧结砖瓦原材料及燃料中氟化物释放量的测定分析手段的缺失，也无法做出正确判断以及事前采取预防措施。

法国标准规定，如果每小时二氧化硫排放量超过25kg/时，最大允许的排放浓度为300mg/m3（以SO2表示）。在德国，根据原材料中的含硫量是否低于或超过0.12%，允许的排放浓度为500或是1500mg/m3。

而我国新国标中没有考虑到每小时的排放总量，也没有考虑到原材料的含硫量的高低。

在烧结砖瓦产品中的氮氧化物是很稀少的。氮氧化物可能来自坯体中氮化合物的分解或来自于燃烧器火焰中氮的氧化。在大多数情况下，砖瓦厂中的火焰温度足够低，因此就不存在氮的氧化，在烟气中很少或根本就没有氮氧化物的存在。由于使用高的过剩空气，在砖瓦窑炉中还没有发现氮的其他化合物（例如NH3）。

国内就目前测定到的燃煤型烧结砖厂的数据，氮氧化物一般都在新国标规定的范围内，能够达标排放。

与台湾的排放标准比较，新国标中的氟化物、颗粒物含量、硫化物、氮氧化物指标均高过台湾，特别是氟化物指标几乎高出台湾标准三倍多。台湾的排放标准如下表3：

表3 台湾地区烧结砖瓦厂的烟气排放指标

根据台湾的一家烧结砖厂的实际监测报告中可以看到，其中的氟化物在烟气中氧气含量为18.2%的情况下，实测值为9mg/Nm3。该工厂实测报告见图1.

图1 台湾某烧结砖厂排放烟气的测定结果

另，将国家标准GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》与国家标准GB 25464—2010《陶瓷工业污染物排放标准》比较就可发现，两个标准采用了同样的排放标准限值，也就是说国家标准GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》照搬了陶瓷行业的指标。但是烧结砖瓦行业与陶瓷行业所使用的燃料有着天壤之别，如国家标准GB 25464—2010《陶瓷工业污染物排放标准》中对所使用的燃料有着清楚的规定，例如对SO2的排放量则根据不同的燃料规定了不同限值：

[注：1）窑炉采用水煤浆为燃料，水煤浆的含硫量不得高于1%；水煤浆的含硫量为0.3-1%，必须上脱硫设施。现有企业脱硫效率不得低于70%；新建企业脱硫效率不得低于80%； 2）窑炉采用气和油为燃料，油和气的含硫量不得高于0.5%；油和气含硫量为0.15-0.5%，必须上脱硫设施。现有企业脱硫效率不得低于70%；新建企业脱硫效率不得低于80%； 3）环境敏感区限烧天然气和电； 4）标准限值的确定同时考虑了陶瓷原料中的含硫物质的释放。]

从陶瓷行业SO2的排放标准看，陶瓷行业最差的燃料为水煤浆。而烧结砖行业主要使用的内燃料绝大多数为煤炭开采过程的固体废料——煤矸石或是劣质煤，与水煤浆无可比性。像煤矸石这类低热值的固体废料，本身含硫量就高（如洗煤的目的之一就是要洗出的煤中的硫）。

2014年12月，陶瓷行业的排放标准经过修订，将排放烟气中的含氧量修订为18%（实际上对烧结砖瓦行业而言，烟气中的氧含量为18%时，其空气过量系数则为7左右），对二氧化硫、氟化物、颗粒物的排放量也做出了相应的修订。

（据环保部2014年第83号公告显示，此次修改对行业内争议较大的喷雾干燥塔、陶瓷窑炉烟气基准含氧量、颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等重要排放指标限值进行调整，其中基准含氧量从原来的8.6%(基准过量空气系数为1.7)，调整放宽至18%，颗粒物限值依然保持不变，为30mg/m3，二氧化硫限值为50mg/m3，氮氧化物限值调整为180mg/m3，不再考虑燃料的类型。这相对于原国标中喷雾干燥塔、陶瓷窑(油、气)二氧化硫限值100mg/ m3，氮氧化物限值240mg/m3(窑炉为300 mg/m3)来说，修改后的标准依然严格，但要比烧结砖瓦行业的排放指标宽松了很多。）

《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915）于2013年更新，现有和新建企业大气污染物排放浓度限值（部分）如下表4。

表4 水泥工业大气污染物排放浓度限值单位：mg/m3

水泥窑及窑尾余热利用系统的烟气基准含氧量量为10%，其过量空气系数α=1.9。

《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271）于2014年更新，新建锅炉大气污染物排放浓度限值如下表5示：

表5新建锅炉大气污染物排放浓度限值

实测的锅炉颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、汞及其氧化物的排放浓度折算为基准氧含量排放浓度，各类燃烧设备的基准氧含量规定如下表6示：

表6 各类燃烧设备的基准氧含量

当燃煤锅炉的基准含氧量为9%时，其过量空气系数α=1.75。

通过以上比较可以发现: 针对砖瓦工业排放的新国标中规定的烟气中过量空气系数与陶瓷行业、水泥行业、燃煤锅炉行业比较为最低；陶瓷工业修订后的烟气中氧含量为18%，那么其各类排放指标则必砖瓦工业的宽松了很多；水泥工业各种污染物排放指标与砖瓦工业相比有高有低，特别是氟化物为5mg/m3，明显比砖瓦工业的宽松，而且其过量空气系数高于砖瓦工业；燃煤锅炉过量空气系数高于砖瓦工业，且颗粒物、氮氧化物排放限值高于砖瓦工业。因此，砖瓦工业大气污染物排放标准均严于其他三类工业部门的排放标准，这是非常不公平的，应当予以修正。

无论是同国外发达国家相比，还是与国内相近行业相比，国家标准GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》都可以称得上是目前世界上最严格的标准！中国目前仍是发展中国家，烧结砖瓦行业不可能在短期内完全改变以燃煤型为主的生产方式，要执行世界上最严厉的排放标准，对烧结砖瓦行业来说为时过早，应当予以修正！

2、新标准的实施对烧结砖瓦行业带来的影响

2.1 对现有烧结砖瓦企业生存状态的影响

近些年来，国内新建了上万家“一次码烧”工艺的隧道窑生产企业。而这些采用“一次码烧”工艺的隧道窑生产企业，绝大多数都使用了煤矸石或是劣质煤作为主要原料或是内燃料，焙烧过程中排放的烟气均含有浓度较高的SO2、HF、粉尘等有害物质。GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》的发布实施，必然迫使这些生产厂家安装烟气净化（脱硫、去氟、除尘）设备。

同样，为了降低烟气净化（脱硫、去氟、除尘）设备的投资以及净化脱硫的运行成本，必然会少用或不用煤矸石这种工业固体废料或是不用劣质煤。其中有些为了满足“一次码烧”工艺的需要，不得不加入煤矸石对原材料改性。为了达到标准中规定的排放指标，不得不再次投入资金来改造，势必增大了生产成本。有很多生产厂家，把隧道窑焙烧中产生的全部烟气都直接送到了干燥室。迫不得已，只好将烟气净化（脱硫、去氟、除尘）设备安装在干燥室之后，而对干燥室排放出来的潮湿气体进行净化处理。这样一来，烟气净化设备处理的气体量就会增大很多，其过量空气系数也会变大不少。

由于排放烟气中氧含量增大，导致排放不达标，其投资和运行成本增高而使得生产厂家负担不起。可以预言将会有不少烧结砖生产厂家为求其生存，不得不再次投入资金对现有生产工艺进行改造或是隧道窑—干燥系统的改造。有的虽然安装了烟气净化设备，尽管运行成本高，但仍然达不到排放指标者，在资金和环保的双重压力下，最后就会退出这一行业，或可称为倒闭。若按这一新标准严格检查实施，恐怕不少已建的“一次码烧”工艺的隧道窑生产企业将会关门。这绝不是危言耸听，目下在山东、河北、甘肃等省市已经有多名烧结砖厂“老板”被刑拘。

可是就在今年如此严峻的形势下，某些地方如云南、河北、广东等地还在继续建设着以内燃焙烧为基础的“一次码烧”工艺的生产线，且绝大多数仍然是将隧道窑的烟气直接送往干燥室，在干燥室后进行烟气净化处理。业内有识之士将这种现象称之为“穿新鞋，走老路”，因为这样的生产线一投产就会面临着排放不达标的问题，例如有的工厂建起刚投产就被勒令停产。

使用轮窑焙烧——小断面干燥室干燥的生产厂家，同样也存在着难过环保关的问题。因为轮窑——小断面干燥室系统更是将焙烧的全部烟气送往干燥室，且干燥室多为分散排潮，集中对干燥室排放的废气进行处理很困难；同时因小断面干燥室的废气中氧气含量则更大，同样会导致排放不达标。

某些自然干燥——轮窑烧成的小型生产厂家，由于内燃加入程度低，可以实现集中排烟，便于对烟气进行净化处理，反而容易实现达标排放。

2.2 对大宗固体工业废料综合利用的影响

众所周知，烧结砖瓦行业对像煤矸石这样的大宗固体工业废料的利用量最大，应该说烧结砖瓦行业在过去十多年中在利用工业固体废料上做出了重大贡献。但是国家标准GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》的发布实施，烧结砖瓦生产企业为了降低烟气净化设备的投资以及脱硫、去氟、除尘的运行成本，必然会少用或不用煤矸石这种工业固体废料。因为按照现行标准规定的过量空气系数折算，很多利用煤矸石的烧结砖厂，即就是安装了烟气净化设备，也很难达到标准中规定的指标。也有很多煤矸石烧结砖厂，由于受到脱硫设备脱硫效率的限制，必须经过二次脱硫才能达标，这就大幅度增加了生产成本。因此这势必就造成了烧结砖瓦厂家少用或不用煤矸石。所以对像煤矸石这类大宗的工业固体废料的综合利用会带来重大的影响，多年来在工业固体废料综合利用方面积累的经验也会付之东流！因为GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》规定的严厉指标，对改建或新建的砖瓦生产企业来讲，就不会选择含硫、含氟量高的原材料以及含硫含氟高的燃料。这就会迫使某些烧结砖瓦生产企业重新使用黏土来作为原材料或纯用页岩作为原材料。

2.3 对烧结砖瓦行业燃料结构的影响

为了降低烟气净化的设备投资以及运行成本，烧结砖生产企业就会少用或放弃使用含硫、含氟高的煤矸石或劣质煤，而会寻找其他能够提供热源的燃料，或是改用其他种类的能源，例如改用天然气、发生炉煤气、液体燃料、可再生的生物质燃料（沼气、植物秸秆）等，这就会带来燃料结构上的改变。然而，燃料结构的改变，势必会大幅度提高烧结砖瓦生产线的建设投资以及产品的生产成本，这将会对烧结砖瓦行业的发展带来重大影响。换句话说，燃料结构的改变，生产成本的增加，会导致今后建设烧结砖瓦生产线的投资者越来越少!能够使用混合燃料，例如半内燃加清洁的外燃料焙烧方式，也许是国内烧结砖瓦行业今后的发展方向之一。

2.4 对未来生产工艺的影响

近二十年来，国内烧结砖的生产工艺的发展绝大多数集中在“一次码烧”的工艺上，而且是具有中国特色的、建立在内燃烧结基础上的“一次码烧”工艺。内燃料绝大多数使用的是煤矸石、劣质煤等。如上所述，随着GB29620—2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》新国标的实施，迫于环保的压力，生产企业会逐步放弃高硫以及高氟的燃料或原材料，转而使用其他类型的燃料或原材料。那么多年来已经习惯了建立在内燃焙烧基础上的“一次码烧”工艺势必就会改变。这种生产工艺的改变，新型“二次码烧”工艺的发展，必然会引发一系列的改变，如对燃料、原材料的检测指标及评价方法的改变、使用混合燃料或清洁燃料的焙烧系统的改变、干燥室——隧道窑系统在结构以及运转方式上的改变、与之相配套的机械设备以及自动化控制方式的改变等等。国内烧结砖瓦行业内似乎对于这些改变还没有做好思想以及技术措施上的准备。

2.5对机械设备制造厂家的影响

多年来习惯了为建立在内燃焙烧基础之上的“一次码烧”工艺配套设备的机械设备生产厂家以及业内的窑炉建造公司，由于GB29620—2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》的实施，带来了原材料选择以及燃料结构的变化，廉价的工业固体废料的使用会引发环保方面的巨大压力，使得进入烧结砖瓦行业的门槛高了很多，加之生产工艺的改变，使得建设烧结砖瓦生产线的投资会大幅度增加，新建烧结砖瓦生产线者会越来越少，机械设备制造企业的市场竞争就会越来越激烈。这就加速了机械设备制造企业的重新洗牌，可以预计，为数不少的机械设备制造企业会经历兼并、重组甚至倒闭的痛苦过程。

3、结语

中国社会目前仍是一个发展中国家，对环境保护以及环境治理，应该考虑国情，依靠科技进步，按照循序渐进的过程进行，不能一刀切，也不能没有基础的急于求成，更不能没有根据的、不切合实际的拔高标准，装样子给“洋人”看。

中国能源结构的改变，也不是一朝一夕的过程，需要时间和条件的成熟，烧结砖瓦行业更是如此。

烧结砖瓦行业本应是消纳工业固体废料最彻底、利用量最大的行业，应该鼓励发展，更应该享受宽松的政策。而这一新标准的发布实施，使得烧结砖瓦行业面临着非常严峻的考验和挑战，也使得烧结砖瓦行业在现阶段处于一个非常尴尬的地位。一方面产业政策在倡导使用工业固体废料，另一方面严厉的环保法规又限制了有效的使用这些工业固体废料。

为了中国烧结砖瓦行业的健康发展，为了更好地推进工业固体废料的综合利用，建议对国家标准GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》制定实施细则或进行修订，应该按照所使用的材料特性，像欧盟、德国一样分别给出排放的指标。最好借用我国台湾地区或是南韩的排放控制指标以及测定、计算方法。