磚瓦行業煙氣處理設施使用效果分析

姚茂宏

湖南省芷江縣環保局，湖南芷江 419100

芷江位于湖南省西部，懷化市中部，舞水中游，湘黔鐵路320國道、上瑞高速公路、包茂高速公路貫穿縣境，芷江機場座落在縣城東南，全縣省道、縣鄉公路四通八達，交通便捷。全縣共轄9個鎮9個鄉，全縣總人口38萬余人。全縣總面積2094.63km2，以山地為主，占總面積的61.7%，非金屬礦產儲量大，有著豐富的頁巖資源。城鄉居民的人均居住面積由2010年19.7m2提高到25m2。建筑市場不斷擴展，磚瓦需求量不斷增加，磚瓦行業企業得到大力發展。

1 磚瓦行業企業簡介

為保護耕地和生態環境，芷江縣在上世紀末就已全面禁止生產粘土磚瓦，境內磚瓦行業均以頁巖為主要原料生產頁巖磚。芷江縣對工業開展供給側結構性改革，經過產能和環保違法違規建設項目清理整治，2017年全縣境內生產頁巖磚的磚瓦行業企業共有9家，均以頁巖礦山為依托建在三面環頁巖礦山的山地，設計每年總產能達到36000萬塊折標磚，各磚廠年設計年產范圍

在3000～6000萬塊（折標磚），主要以頁巖、煤矸石或煤為原料。每年消耗頁巖約70萬t，煤或煤矸石約31萬t。生產工藝分隧道窯和旋轉窯2類，其中隧道窯有6家，旋轉窯有3家。工藝流程均為頁巖、煤或煤矸石→篩分→破碎→攪拌→陳化→制坯→干燥、焙燒→成品。產污節點主要在隧道窯（旋轉窯）的焙燒環節。

2 磚瓦行業企業采用廢氣處理設施的基本情況

2.1 廢氣處理設施的方法及原理

芷江縣9家磚廠均采用雙堿濕法除塵脫硫系統，對窯爐廢氣進行脫硫除塵。雙堿濕法除塵脫硫系統由堿液（NaOH）pH值調節池、供液泵、HQSTL-Ⅱ型脫硫除塵塔組成，其中脫硫除塵塔內由4級堿液（NaOH）噴淋層、2層除霧層組成。其工作原理：堿液（NaOH）pH值調節池內的堿性吸收液經供液泵、供水管道在閥門的控制下以適當壓力和流量進入脫硫除塵塔內各級噴淋層。窯爐廢氣進入HQSTL脫硫塔后在脫硫除塵塔內設置的迷宮裝置導向板控制下以特定的流速、角度、方向前進與布水裝置（噴頭）逆流噴出的堿性吸收液反復旋切、碰撞使液體適度霧化，液體表面積擴大，使有害粒子被霧狀堿性液滴吸附，經4級凈化后煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆料物等物質被有效脫除，凈化后的濕煙氣經脫硫除塵塔后部的除霧層液氣分離后通過脫硫除塵塔排氣口排出。

2.2 脫硫塔對煤質含硫量的要求

各磚廠脫硫除塵設計方案中設計條件明確規定：所用煤質含硫量＜2%。采用氫氧化鈉加入法產生堿性吸收液，堿性吸收液體pH值為12～13時，脫硫效率可達到90%以上。

3 影響脫硫塔運行效果的因素分析

3.1 不同類型原料燃料對脫硫效果的影響

芷江縣磚瓦行業企業的原料燃料主要是原煤和煤矸石，芷江縣環境監測站對磚瓦行業企業使用不同種類原料燃料的窯爐廢氣經脫硫塔處理后排出的廢氣進行測試(折算濃度)。結果如表1、表2所示。

表1 原煤原料的窯爐廢氣測試結果（mg/m3）

表2 本地釩礦原料的石煤或煤矸石的窯爐廢氣測試結果（mg/m3）

由表2得出如使用煤矸石和本地小型釩礦石煤，磚廠窯爐廢氣經HQSTL脫硫塔處理后排放的二氧化硫將超標10倍以上，脫硫塔無法處理高濃度二氧化硫，對煙塵處理起到一定作用，但效果不好，可能是原料煤中氮氧化物含量較低造成的。

3.1.1 原料燃料的種類來源

磚瓦行業企業的原料燃料種類有煤、煤渣、煤矸石。各原料燃料與頁巖一同破碎、攪拌、制坯后碼入窯爐中焙燒，在焙燒過程中產生窯爐廢氣。煤渣來源于貴州大龍火電廠，只1～2家磚廠使用過且用量少因此不作分析，原煤主要來源地為懷化市辰溪縣和貴州省，煤矸石主要來源于懷化市花橋煤礦和芷江縣小型釩礦的矸石，其含硫量遠大于2%。原料燃料來源一覽表如表3所示。

表3 原料燃料來源一覽表

3.2 堿液噴頭的影響

芷江縣磚廠不能做到全年不停地生產，當磚廠短期停產又復產時，運行處理設施達不到處理效果，原因是現噴頭無法噴出堿液霧，噴頭被堿液結晶堵塞所至（芷江縣監測站在監測時發現過有類似情況發生）。HQSTL型脫硫除塵塔內有四層逆流堿液噴屋，共有48個噴頭，噴頭的直徑約8mm，噴頭噴出的堿霧pH值大于11。在實驗室用直徑類似的移液管，和pH值相同的氫氧化鈉溶液實驗，當移液管移取氫氧化鈉溶液后放置4h后移液管的頂端就出現結晶堵塞移液管的出口，用常溫的水注入玻璃管內氫氧化鈉結晶，結晶無法溶解自動流出。若立即清洗消除氫氧化鈉殘留，就不會發生結晶現象。芷江縣磚瓦行業企業年設計生產時間300d，因市場需求、設備的檢修、旋轉窯移窯、電力供應等發生停產、停電，實際年生產時間8～10個月。停產期間脫硫塔就會暫時停運，噴頭就會堵塞，噴頭的清洗更換十分麻煩，如不清洗噴頭就無法噴出堿霧，無法再運行，無法處理排放的煙氣。

3.3 窯爐煙囪出口冒白煙的分析

冬季磚廠在脫硫除塵塔正常運轉的情況下，煙囪會出現白色煙柱。煤經過燃燒后所產生的煙含有一定量的二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物，經采用“濕式脫硫除塵”時，高溫酌熱的煙氣通過水噴淋過濾掉其中顆粒物（煙塵），會產生大量的水蒸氣。當外界溫度較低時，煙氣中的水蒸汽一經排出，立即會凝結成極細小水滴，即“冒白煙”現象。芷江縣各磚廠均依山而建處于三面環山的特殊地形位置，冬季氣溫低煙囪內外溫差大、濕度大、氣壓低大氣擴散能力降低，至使“冒白煙”現象顯著，其是對著太陽看時，由于光的折射作用，看起來白煙較濃，造成污染加重的錯覺。

3.4 沉渣的處置分析

芷江縣磚廠廢氣處理設施處理用水全部進行循環使用，不定期進行補水。沉渣不定期清理后全部用于制磚，回收利用，不外排。

4 結論及建議

4.1 結語

芷江縣磚瓦行業企業使用雙堿濕法除塵脫硫系統暨HQSTL-Ⅱ型脫硫除塵塔處理窯爐廢氣，在使用煤矸石作為原料燃料，或短期停產又復產的情況下，處理效果不佳，無法做到達標排放。

4.2 建議

4.2.1 采用HQSTL-Ⅱ型脫硫除塵塔處理窯爐廢氣

當煤矸石作為原料燃料時，二氧化硫濃度大幅度提高，脫硫塔無法達到原有處置效果，企業無法做到達標排放。因此，企業要禁止使用煤矸石作為原料燃料。如要使用煤矸石需對現有處理設施進行設計升級改造，提升處理設施對含硫量的適用范圍。

4.2.2 增加堿液噴頭的沖洗裝置

由于市場因素和芷江縣電力供應情況，磚瓦行業企業常有間歇性停產和突發性停產情況發生，會造成脫硫塔突然停運，堿霧噴頭堵塞，恢復生產時脫硫塔無法正常運行。建議增加堿霧噴頭在停產狀態下的沖洗裝置，確保堿霧噴頭在停運時沖洗干凈，不堵塞，保證正常再運行。堿霧噴頭沖洗裝置建議由清水池、儲電池（瓶）、閥門組成；工作原理：當脫硫塔停運時堿液池的出口閥門關閉，清水池的出口閥門打開，啟動儲電池（瓶）作為動力，使清水經原堿液供水管道流至堿液噴頭噴出清水霧對堿液噴頭進行沖洗，沖洗時間約5～10min。

4.2.3 加高煙囪或增加除霧層

對現有煙囪適當加高減少煙囪內外溫差提高大氣擴散能力或在脫硫除塵塔后部增加除霧層提高除霧效果。

4.2.4 企業提高環保管理

企業要提高環保認識，加強廠區內部管理，提高環保管理水平。對負責操作運行處理設施的工作人員進行定期培訓，提高工作人員工作能力，完善并嚴格執行各項環保規章制度，增強環保主體責任意識。完善環保設施運行管理臺帳，確保污染治理設施正常運轉，做到穩定達標排放。

4.2.5 環保部門加強環境監管

當地環保部門要采取定期檢查、不定期突擊檢查及明查暗訪等多種形式加強環境監管力度。在窯爐廢氣處理設施未升級改造前，嚴禁各磚廠使用含硫量高的煤矸石作為原料燃料，同時有步驟的推進企業安裝廢氣污染源自動監控系統，與當地環保部門聯網實現24h在線監控，監督企業正常使用廢氣治理設施做到長期穩定達標排放。