提高砖瓦窑烟气洁净程度的措施

来源：《砖家》   作者：赵镇魁  陈建华

国标GB29620-2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》自2016年7月1日起实施以来，就已经测试的若干条烧砖隧道窑来说，还没有一条烟气污染物排放全面达标的，有的超标还很严重。砖瓦行业正面临巨大的“环保”压力。

为此，本人就如何提高烟气洁净程度谈些看法：

1、从源头抓起，避免或减少原、燃材料中污染物的含量。这样做，即使窑内排放出来的烟气仍然满足不了标准要求，也会大大降低其治理的难度。由于氟化物对人体及动植物等的危害性很大，约为SO2危害性的20倍。国标中规定其最高允许排放浓度值非常小，烟气中氟化物含量一旦超标，要使其降下来的难度很大。故凡是氟化物含量超标的原、燃材料最好不用。

2 、 “内燃烧砖法”是我国砖瓦工作者的一个创举。对用煤等固体燃料焙烧普通砖来说，和“外燃烧砖法”相比，具有焙烧速度快、节省燃料（有的砖厂反应：1kg内燃料相当于2kg外燃料作用）等优点。凡是内燃烧砖的窑，应采用高内燃或全内燃，少投煤或不投煤，更不要向窑内喷细煤粉，以尽量减少烟气中污染物含量，尤其是减少含尘量。

3、凡采用并列式一次码烧工艺的，应将干燥窑和焙烧窑的进车端门由单层改为双层。某干燥窑测定结果：每进一车门的开启时间为1min，吸入的外界空气约为2200m3（焙烧窑亦如此），加之单层门密封不严，每个门每小时吸入的外界空气约为1万m3以上，明显增加了烟气中的含氧量，给后期烟气净化增加难度。用了双层门后就可以堵绝在此处吸入外界空气。

4、焙烧窑应采用较小的边隙和顶隙。有些厂的焙烧窑的边隙和顶隙偏大（达到100mm以上），由此处流过大量不参与助燃的空气（有的占进风量的70%以上）使得烟气中的含氧量大幅度增加，故要求边隙和顶隙尽量小一些，不要超过80mm，最好为50mm左右（国外有的为40mm），以减少空气由此处流过量。

5、无论是干燥窑还是焙烧窑，均应采用窑车上下压力平衡技术，以免负压段的车下空气吸入车上，这样做不但可减少窑内空气含氧量，而且可使窑的横断面温度趋于均匀，从而降低热耗、提高产品的产量和质量。

6、应重视窑体的保温、防漏，并制定先进、合理的热工制度，以提高热效率。理论计算，，耗热只有210kcal左右（包括湿坯体干燥和制品焙烧）。，甚至500kcal以上，热效率仅为40%左右，太低。须知，节省热能不但可减少污染物排放，而且可降低生产成本，一举两得。

7、成型后的湿坯体“静停”一段时间。在环境温度大于零度等条件允许的情况下，让成型后的湿坯体先在厂房内阴干一段时间，使之缓慢地蒸发一些水分，这种做法被人们称为湿坯体的“静停”。静停的好处之一是坯体中的水分向临界水分接近了一些，较平安地渡过水分蒸发初期（容易产生干燥缺陷的危险期），有利于提高坯体质量；好处之二是减少热能消耗，从而也减少了污染物的生成量。

8、生产空心制品。和生产实心制品相比，生产空心制品可节省热能消耗，制品的孔洞率越高则越节省热能。减少了煤耗也就减少了污染物的排放。

9、不把外界粉尘带入窑内。砂封槽中的砂子理想粒度为5mm～7mm的粗颗粒占30%，1mm～5mm的细颗粒占70%。不宜加入过细的颗粒及粉尘，以防在排烟口附近的过细砂及粉尘被吸入烟道，增加烟气含尘量。另外，窑车在使用前应清扫车面，不让粉尘带入窑内，也可减少烟气含尘量。

10、焙烧窑的烟气不用作湿坯体的干燥介质

将焙烧窑的烟气直接送往净化设备处理后排出，而湿坯体的干燥介质采用焙烧窑的窑尾清洁的余热气体（或加窑皮换热气体）。

如果烟气送往干燥窑作为湿坯体的干燥介质，使用后排出的烟（湿）气将有如下变化:（1）氧含量明显增加;（2）湿含量明显增加;（3）温度明显下降。这些变化都会增加对其净化的难度。

由于各砖厂的热工系统千差万别，故变化程度有所不同。为了说明问题，特举一例，以便推而广之。

已知某页岩砖厂:

（1）产量:1万块普通砖/h;

（2）坯体成型相对含水率：15%;

（3）湿坯体质量：3.3kg/块;

（4）热工工艺：并列式一次码烧隧道窑；

（5）湿坯体干燥介质：烟气；

（6）进干燥窑的烟气温度：130℃;

（7）进干燥窑的烟气体积:13万m3/h;

（8）出干燥窑的烟（湿）气温度：45℃。

计算结果和结论：

（1）每小时湿坯体带入水分的质量为3.3kg/块×15%×10000块/h=4950kg/h

（2）查表1可知，水蒸气的体积密度为0.804kg/Nm3，故这些水汽化后在标准状态下的体积为:

这些水蒸气45℃时的体积为:

（3）由表2查得，水在45°c时的汽化热为570kcal/kg，故这些水汽化的理论热耗为：

4950kg/h×570kcal/kg=2821500kcal/h

折合标煤：

说明：这些水大部分是在干燥窑内汽化的，还有少部分（坯体中的残余水分）是在焙烧窑内汽化的。这里只当作全部在干燥窑内汽化。

（4）在干燥窑的负压段被排潮风机吸入的空气为26000Nm3/h（其中从进车端单层门处吸入的为13000Nm3/h），由表1查得，空气在标准状态下的体积密度为1.293kg/Nm3，故这些空气的质量为：26000Nm3/h×1.293kg/Nm3=33618kg/h

这些空气在45°c时的体积为：

（5）干燥窑内气体体积增加量：

标准状态下：6157Nm3/h+26000Nm3/h=32157Nm3/h

45°c时：7172m3/h+30286m3/h=37458m3/h

（6）干燥窑内气体质量增加量：

4950kg/h+33617kg/h=38568kg/h

（7）由表3查得，烟气在130°c时的体积密度为0.876kg/m3

故烟气的质量为：130000m3/h×0.876kg/m3=113880kg/h

（8）烟气在45°c时的体积为：

（9）干燥窑内气体质量增加百分数：

（质量增加较大）

（10）45°c时，干燥窑内的排出气体的体积：37458m3/h+102581m3/h=140039m3/h

（11）干燥窑内气体体积增加百分数：

（体积增加很小）

（12）由表4查得，烟气在130°c时的比热容为0.212Kcal/m3·℃；烟气的热量为：130000m3/h×130℃×0.212Kcal/m3·℃=3582800Kcal/h

折合标煤：

（13）烟气的热量用于蒸发湿坯体中的全部水分，刚好平衡，其热效率为：

（14）烟气直接送往净化设备处理，湿坯体的干燥介质采用焙烧窑的窑尾余好的好处是：

①由于烟气排放量的减少，从而降低了其净化处理的难度，节省了净化处理的费用;

②由于烟气中湿含量的大幅度降低，明显减少了除雾器的工作量及由湿气带出去的粉尘，提高了除尘效率；

③避免了干燥窑的出车端倒出烟气而恶化工人操作环境;

④由于采用了焙烧窑的窑尾清洁的余热气体作为湿坯体的干燥介质，含SO2的烟气不进入干燥窑，彻底挽回了由于H2SO4雾腐蚀排潮风机、干燥车（窑车）、管道等金属件而造成的经济损失。

不足之处：

①将增加煤耗25～30%，否则用于湿坯体干燥的热量不足；

②凡已建成用烟气干燥湿坯体的厂，如改用余热气体干燥，需增加抽、送余热气体系统。在实施前应做好可行性研究，以免效果不佳。

11、努力提高烟气脱硫设施的脱硫效率

由于钠钙双碱法脱硫具有如下优点：①NaOH溶液作SO2吸收剂，动力消耗少；②NaOH吸收剂的再生和脱硫副产品石膏沉淀在塔外进行，减少了塔内结垢的可能性；③脱硫效率较高，一般大于90%。故它广泛地用于砖窑烟气的脱硫。

就当前使用情况看，脱硫效果参差不齐。凡是效果较好的，均制定了合理的操作规程，并严格执行；凡是效果较差的，均无章可循，操作马虎、随意。

现特列出一些主要参数，供砖厂制定操作规程时参考：

（1）测定烟气的流量（Nm3/h）;

（2）测定烟气中含硫量（mg/Nm3）；

（3）测定烟气中含尘量（mg/Nm3）；

（4）控制进脱硫塔（吸收塔）烟气的温度<90℃（应低于制塔有机材料的最高耐热温度）；

（5）控制烟气在塔内流速为：3～3.5m/s;

（6）控制烟气在塔内脱硫区停留的时间为：≥3s；

（7）确定塔的内径（m）；

（8）确定塔的脱硫区高度（m）；

（9）确定钠碱与水的质量比（固液比）为：10:90～15:85；

（10）确定钠碱吸收剂与烟气比（液气比）为：>5L/m3；

（11）确定塔内喷淋层数为：3～4层；

（12）确定喷淋雾滴大小：在允许的情况下，应适当小一些，以利增加液滴与烟气接触面积。但过小又会随气流带出塔外，不但造成钠碱损失，而且污染周边环境；

（13）确定喷淋雾滴覆盖率为：200%～300%；

（14）确定经NaOH吸收剂吸收的SO2后的循环液PH值为：5.0～8.0；

（15）确定经再生后的NaOH溶液返回塔的PH值为：9～10；

（16）确定石灰脱硫剂的有关指标

①有效氧化钙含量：>75%

②石灰浆液细度：200目筛余<10%

③钙硫比：>1

④在反应池中CaSO3氧化成CaSO4时间：≥2h；

（17）塔的出口烟气中雾滴的浓度（经除雾器除雾后）：<75mg/m3;

（18）石灰储存仓中石灰的储量:≥7天

（19）确定各个池子的设置

①碱水池（亦称清水池）一般设2个。用于补充水和NaOH（烧碱）片；

②沉淀池（亦称循环池、回水池）一般设2个。用于NaOH吸收剂吸收SO2成为Na2SO3的一部分循环液（另一部分送至塔上方循环用）停留，停留时间为5～10min；

③反应池（亦称再生池、置换池、搅拌池）一般设2个。用于将可溶性Na2SO3、NaHSO3和Ca(OH)2进行置换反应，生产CaSO3，并使NaOH得以再生。在鼓风机和搅拌机的作用下，使CaSO3和氧气进一步反应，生成CaSO4（石膏）副产品，该池的容积应满足2h的氧化时间。为了使其彻底氧化，在此期间，应保持氧/硫摩尔比≥1.5，以免出现未氧化的CaSO3溶液被送进塔的过程中氧化成CaSO4沉淀，从而堵塞管道。

④石灰制浆池一般设2个。最少满足8h用量。

（20）控制好PH值。安装PH计测量循环液的PH值，以便及时自动补充NaOH溶液（在运行过程中，可能导致钠碱损失的原因：其一是，NaSO3氧化的副产品Na2SO4沉淀不能再回收;其二是，由塔出口烟气中带出一些Na2SO3和NaHSO3液滴）。另一个PH计测量再生后的NaOH溶液的PH值，以便及时自动加入石灰浆液。确保脱硫系统长期正常运行。

12、加强管理，环环把关。

各种气体的摩尔质量和在标准状态下的体积密度如表1所示。

表1  气体的摩尔质量和在标准状态下的体积密度

水在不同温度下的汽化热如表2所示。

表2  水在不同温度下的汽化热

不同温度的空气体积密度如表3所示。

表3  不同温度的空气体积密度

表3  不同温度的空气体积密度

不同温度干空气（烟气）的体积密度及比热容如表4所示。

表4  不同温度干空气（烟气）的体积密度及比热容

参考文献：

〔1〕马岸奇，邹基，雷功博.砖瓦行业脱硫系统设计存在的问题及探讨〔J〕砖瓦，2016（12）：4-7.

〔2〕王红梅. 适用于砖瓦行业的双碱法脱硫技术，砖家，2016（12）21-24.

〔3〕赵镇魁 烧结砖瓦生产应知应会600问〔M〕.北京：中国建材工业出版社.2013.