磚瓦行業(yè)煙氣處理設(shè)施使用效果分析

姚茂宏

湖南省芷江縣環(huán)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(xiāng)公路四通八達，交通便捷。全縣共轄9個鎮(zhèn)9個鄉(xiāng)，全縣總?cè)丝?8萬余人。全縣總面積2094.63km2，以山地為主，占總面積的61.7%，非金屬礦產(chǎn)儲量大，有著豐富的頁巖資源。城鄉(xiāng)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(yè)企業(yè)得到大力發(fā)展。

1 磚瓦行業(yè)企業(yè)簡介

為保護耕地和生態(tài)環(huán)境，芷江縣在上世紀末就已全面禁止生產(chǎn)粘土磚瓦，境內(nèi)磚瓦行業(yè)均以頁巖為主要原料生產(chǎn)頁巖磚。芷江縣對工業(yè)開展供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，經(jīng)過產(chǎn)能和環(huán)保違法違規(guī)建設(shè)項目清理整治，2017年全縣境內(nèi)生產(chǎn)頁巖磚的磚瓦行業(yè)企業(yè)共有9家，均以頁巖礦山為依托建在三面環(huán)頁巖礦山的山地，設(shè)計每年總產(chǎn)能達到36000萬塊折標磚，各磚廠年設(shè)計年產(chǎn)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(chǎn)工藝分隧道窯和旋轉(zhuǎn)窯2類，其中隧道窯有6家，旋轉(zhuǎn)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(chǎn)污節(jié)點主要在隧道窯（旋轉(zhuǎn)窯）的焙燒環(huán)節(jié)。

2 磚瓦行業(yè)企業(yè)采用廢氣處理設(shè)施的基本情況

2.1 廢氣處理設(shè)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(tǒng)，對窯爐廢氣進行脫硫除塵。雙堿濕法除塵脫硫系統(tǒng)由堿液（NaOH）pH值調(diào)節(jié)池、供液泵、HQSTL-Ⅱ型脫硫除塵塔組成，其中脫硫除塵塔內(nèi)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(diào)節(jié)池內(nèi)的堿性吸收液經(jīng)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(nèi)各級噴淋層。窯爐廢氣進入HQSTL脫硫塔后在脫硫除塵塔內(nèi)設(shè)置的迷宮裝置導(dǎo)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(fù)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(jīng)4級凈化后煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆料物等物質(zhì)被有效脫除，凈化后的濕煙氣經(jīng)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(zhì)含硫量的要求

各磚廠脫硫除塵設(shè)計方案中設(shè)計條件明確規(guī)定：所用煤質(zhì)含硫量＜2%。采用氫氧化鈉加入法產(chǎn)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(yè)企業(yè)的原料燃料主要是原煤和煤矸石，芷江縣環(huán)境監(jiān)測站對磚瓦行業(yè)企業(yè)使用不同種類原料燃料的窯爐廢氣經(jīng)脫硫塔處理后排出的廢氣進行測試(折算濃度)。結(jié)果如表1、表2所示。

表1 原煤原料的窯爐廢氣測試結(jié)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(jié)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(jīng)HQSTL脫硫塔處理后排放的二氧化硫?qū)⒊瑯?0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(yè)企業(yè)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(chǎn)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(chǎn)，當磚廠短期停產(chǎn)又復(fù)產(chǎn)時，運行處理設(shè)施達不到處理效果，原因是現(xiàn)噴頭無法噴出堿液霧，噴頭被堿液結(jié)晶堵塞所至（芷江縣監(jiān)測站在監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)過有類似情況發(fā)生）。HQSTL型脫硫除塵塔內(nèi)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(xiàn)結(jié)晶堵塞移液管的出口，用常溫的水注入玻璃管內(nèi)氫氧化鈉結(jié)晶，結(jié)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(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。芷江縣磚瓦行業(yè)企業(yè)年設(shè)計生產(chǎn)時間300d，因市場需求、設(shè)備的檢修、旋轉(zhuǎn)窯移窯、電力供應(yīng)等發(fā)生停產(chǎn)、停電，實際年生產(chǎn)時間8～10個月。停產(chǎn)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(zhuǎn)的情況下，煙囪會出現(xiàn)白色煙柱。煤經(jīng)過燃燒后所產(chǎn)生的煙含有一定量的二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物，經(jīng)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(chǎn)生大量的水蒸氣。當外界溫度較低時，煙氣中的水蒸汽一經(jīng)排出，立即會凝結(jié)成極細小水滴，即“冒白煙”現(xiàn)象。芷江縣各磚廠均依山而建處于三面環(huán)山的特殊地形位置，冬季氣溫低煙囪內(nèi)外溫差大、濕度大、氣壓低大氣擴散能力降低，至使“冒白煙”現(xiàn)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(shè)施處理用水全部進行循環(huán)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(jié)論及建議

4.1 結(jié)語

芷江縣磚瓦行業(yè)企業(yè)使用雙堿濕法除塵脫硫系統(tǒng)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(chǎn)又復(fù)產(chǎn)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(yè)無法做到達標排放。因此，企業(yè)要禁止使用煤矸石作為原料燃料。如要使用煤矸石需對現(xiàn)有處理設(shè)施進行設(shè)計升級改造，提升處理設(shè)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(yīng)情況，磚瓦行業(yè)企業(yè)常有間歇性停產(chǎn)和突發(fā)性停產(chǎn)情況發(fā)生，會造成脫硫塔突然停運，堿霧噴頭堵塞，恢復(fù)生產(chǎn)時脫硫塔無法正常運行。建議增加堿霧噴頭在停產(chǎn)狀態(tài)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(guān)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(jīng)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(xiàn)有煙囪適當加高減少煙囪內(nèi)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(yè)提高環(huán)保管理

企業(yè)要提高環(huán)保認識，加強廠區(qū)內(nèi)部管理，提高環(huán)保管理水平。對負責(zé)操作運行處理設(shè)施的工作人員進行定期培訓(xùn)，提高工作人員工作能力，完善并嚴格執(zhí)行各項環(huán)保規(guī)章制度，增強環(huán)保主體責(zé)任意識。完善環(huán)保設(shè)施運行管理臺帳，確保污染治理設(shè)施正常運轉(zhuǎn)，做到穩(wěn)定達標排放。

4.2.5 環(huán)保部門加強環(huán)境監(jiān)管

當?shù)丨h(huán)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(huán)境監(jiān)管力度。在窯爐廢氣處理設(shè)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(yè)安裝廢氣污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)，與當?shù)丨h(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)24h在線監(jiān)控，監(jiān)督企業(yè)正常使用廢氣治理設(shè)施做到長期穩(wěn)定達標排放。