摘要：雖然現有的隧道窯具有脫硫除塵設施，大多數也都通過環評和環保驗收，但真實工況排放大多數的指標不達標，即現在的脫硫除塵技術方案，不能穩定滿足隧道窯實際生產工藝，燒結磚行業缺少真實的排放數據，本文通過正常生產的真實工況的檢測數據的分析，不達標的主要原因是基準空氣過量系數太低，不適合隧道窯工藝的實際，分析各種促進達標的技術、工藝措施，煙熱分離利用和處理是比較切合實際的技術措施，能促進排放達標。

燒結磚行業面臨巨大的環保生存壓力，雖然現有的隧道窯大多數都通過環評和環保驗收，實際情況是真實工況排放的指標不達標，即現在的脫硫除塵技術方案，不能穩定滿足隧道窯實際生產工藝。我們在對蘭州市14家隧道窯企業承諾不作為各級環保部門執法依據的前提下，為環保標準的修訂，對已經正常生產、脫硫除塵改造完成在正常工況下，專門進行的原始數據收集的檢測。

在檢測完成后，又連續進行了一年的真實檢測，對同一企業的同一生產線在不同風量下，煙氣排放量在變化，和排放指標變化，進行檢測和分析，通過對隧道窯煙氣實際工況檢測數據縱向分析，通過變化風量、調整燃燒狀態，在保證產量、質量的前提下，探討如何能降低排放。有些極端數據是為了檢驗只要不滅火，能不能達標的測試，下面結合真實檢測分析隧道窯生產工藝煙氣排放數據，了解了燒結磚行業的真實排放水平，分析煙氣排放不達標的主要原因，總結出治理方向及促進排放達標的措施。現介紹給大家，拋磚引玉，供參考

一、隧道窯煙氣排放真實工況檢測簡介

1、環保標準的修訂檢測及2016年全年真實檢測

由中國磚瓦工業燒結技術中心公益支持、全國墻材革新工作委員會組織的由中國環境科學研究院等單位組成的專家組，于2016年4月對《磚瓦工業大氣污染物排放標準》的修訂工作在甘肅省進行了調研，專家組與蘭州市皋蘭、永登、榆中縣的燒結磚企業、省、市、縣墻改主管部門、縣環保局、省、市墻材協會、環保裝備制造企業等共同座談，征求修訂建議。對蘭州市14家隧道窯企業承諾不作為各級環保部門執法依據的前提下，為環保標準的修訂進行實際工況的檢測，隨后連續對2016年全年進行真實檢測，基本情況如下。

2、環保檢測數據介紹

為了讓大家對燒結磚行業大氣排放有系統的認識，下面結合實際檢測和企業的基本情況對應進行分析：

表1、環保設施基本情況：窯爐基本情況：窯的種類、隧道窯（長X寬X高)、產品類型。原、燃料種類及用量：原料類型、燃料類型、燃料含硫量。窯環保設施情況：有無環評、環保投資、除塵方式、脫硫方式、噴淋層數、脫硫劑種類。

表2、環保設施運行情況：環保運行費用：耗堿量、耗石灰量、人工、水費、電費、脫硫劑費、其他費用

表3、隧道窯企業煙氣實際工況檢測數據縱向分析。

注：為了不給企業造成不必要麻煩，表中單位名稱做了處理，但數據真實

說明：1、《磚瓦工業大氣污染物排放標準》GB29620-2013要求的指標：顆粒物：30mg/m3、二氧化硫（SO2）：300mg/m3、氮氧化物（NO2）：200mg/m3、氟化物（F）：3 mg/m3。基準過量空氣系數為 1.7(折算煙氣含氧量約8.65%)。

2、環保指標的折算公式

3、其中有背景色的為不達標的指標。

二、測試數據結論及分析

同一條生產線，正常生產時實心磚生產時排放小還是空心磚排放小？風量大排放濃度低？還是風量小有利于達標？這是企業關心的問題。為了明確同一企業的同一生產線在不同風量下，煙氣排放量在變化，我們對重點幾家企業采取由同一檢測公司在不同時間、不同風量、不同工況下進行多次測試。由于我們檢測對實心磚、多孔磚、空心磚產品區別排放的檢測數據少，還無法得出結論。但有一個觀點很明確：標準要求合格的指標是排放濃度，不是排放量。不是風量越小，排放濃度越低，重點要控制煙氣中的含氧量對達標更有利。

1、含氧量大于19%

無論隧道窯采用焙燒、烘干分體、烘燒一體工藝，目前生產工藝正常生產時煙氣中的含氧量大于19%。如果要降低含氧量，實際生產中采取對隧道窯窯門封閉、降低引風機轉速等措施，這些措施對干燥效果、產量、質量等都有影響，即在目前窯爐工藝沒有更改的前提下，降低含氧量是以犧牲產品質量、產量和改變生產工藝為代價，要降低含氧量就要改進隧道窯生產工藝。

2、基準過量空氣系數不符合燒結磚生產工藝是排放不達標的主要原因

燒結磚生產的過量空氣系數高不是企業稀釋排放,是制定的標準不符合行業的實際，有失行業公平。

3、二氧化硫能達到新標準

只要燃料采用低硫煤[ 注：GB/T15224.2《煤炭質量分級 第2部分：硫分》:低硫煤含硫量:0.51-1.00%，動力煤；低硫煤含硫量:0.51-0.9%]（含硫量<1％），煙氣處理采用脫硫除塵一體化、濕法、雙堿法工藝，SO2指標折算后大多數都能達到新標準，采用2－5層噴淋層對脫硫效果的影響差別不大。但不采用低硫煤（無論噴淋層多少，SO2指標折算后基本都不達標）

4、顆粒物指標達不到新標準

煙氣處理采用脫硫除塵一體化、濕法、雙堿法工藝，顆粒物實測平均濃度大多數都不高；但折算后全部不達標，需要改進除塵工藝。

5、氮氧化物[ 氮氧化物（NOx）：包括：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。隧道窯煙氣中NOX主要以NO、NO2的形式存在。NOx分：

燃料型NOx；燃料中的固定氮生成的NOx

熱力型NOx；高溫下N2與O2反應生成的NOx；

瞬時NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO

隧道窯生產時排放以瞬時NOx和燃料型NOx為主，即：NO]不能達標，要注意選擇燃料

實測平均濃度大多數在50(mg/m3)左右，折算后多數超標。由于燒結磚行業是低溫燃燒（燃燒溫度大多數低于1100℃），高溫下N2與O2反應生成的熱力型NOx量不大，主要是燃料燃燒產生的瞬時NOx和燃料中的固定氮生成的燃料型NOx，注意選擇燃料，已達到或接近限值，再配合控制含氧量，可能達標。

6、氟化物和原料、煤的含氟量有關

由于甘肅省的土壤含氟量各地差異大，蘭州市原來測試過幾家都合格，這次僅復測一家平均為3.2－3.7(mg/m3)，其余都沒有測，還需要其他地區的測試數據驗證。

7、脫硫除塵一體塔具有所謂的“負除塵”特點

當煙氣除塵處理達到一定程度后，采用脫硫除塵一體化、濕法、雙堿法工藝處理后，顆粒物濃度不但沒有降低，反而增加，即脫硫除塵一體塔具有所謂的“負除塵”，特別注意。由于測試工作量大，我們僅測試幾家，希望引起行業重視，分析產生的主要原因，待有更多測試驗證，提醒有關環保裝備企業注意煙氣處理的方法。

8、燒結磚生產工藝中煙氣過量空氣系數高不是稀釋排放

1）、燒結磚的燃燒方式需要高的過量空氣系數

目前的燒結磚瓦工藝為了提高產量、利廢、節能，大多數采用內燃燒磚，燃料和原料混合后在燒結磚產品內，與空氣接觸的面積小，需要大量的空氣才能保證燒結磚內的燃料才能燃燒。不同于鍋爐、其他工業窯爐的燃料和空氣混合后才燃燒，因此需要高的過量空氣。

2）、燒結磚工藝需要過量空氣將產品氧化為紅色

燒結磚瓦工藝的要求和人們傳統的觀念，空氣不僅為燃料燃燒提供氧氣，還需要多余的空氣將產品氧化，保證其中的含鐵氧化物全部成為Fe2O3才能使燒結磚瓦產品為紅色。

3）、燒結磚工藝要求需要大量的空氣冷卻產品

燒結磚瓦的工藝要求，在產品燒結完成后，需要空氣冷卻產品，含氧量中有一大部分是冷卻產品的空氣，僅部分參與燃燒，大多數并沒有參與燃燒過程。

4）、燒結磚工藝要求大量空氣帶走干燥過程中的水蒸氣

為了節約能源，燒結磚瓦的煙氣又進入干燥室對磚坯干燥提供熱源，由于干燥一方面需要溫度、同時還需要大量空氣帶走水蒸氣，煙道排出的煙氣中包括煙氣、水蒸氣、干燥磚坯的空氣，造成混合氣體的含氧量高。

5）、燒結磚工藝要求利用預熱空氣干燥磚坯

磚瓦工藝中采取從冷卻段抽取一部分高溫空氣送到干燥室干燥磚坯，達到節能的目的，這一部分空氣量遠大于燃燒產生的煙氣量，造成煙道含氧量的增加。

6）、燒結磚工藝要求摻入空氣調節干燥溫度

燒結磚行業在干燥過程中為了使干燥溫度、濕度達到工藝要求，需要摻入空氣控制干燥室溫度、濕度，造成煙道含氧量高。

7）、隧道窯煙道排放的混合氣體不同于工業窯爐的煙氣

由于環保要求集中排放和余熱利用達到節約能源，燒結磚生產中總煙道排放的氣體是燃燒煙氣、冷卻產品的熱風、水蒸氣、干燥產品的空氣等混合氣體，都通過總煙道集中排放，造成含氧量過高，并不是企業為了稀釋排放，與其它工業窯爐排出的煙氣不同，應引起注意。

三、降低排放的技術措施

燒結磚隧道窯減少排放的措施從技術、工藝及管理兩方面分析。技術措施針對具體指標（顆粒物、SO2、NOx、氟化物）分項采取的不同措施分析：

1、降低顆粒物指標的措施

1）、脫硫除塵一體塔、雙堿法工藝顆粒物指標不達標，在此方面做工作效果不大，需要改進脫硫除塵工藝。

2）、減少粉塵的進入。要求對進入烘干室的坯體、窯車進行清掃，減少粉塵的進入。

建議采用比較成熟的、參考其它行業對煙氣除塵后進入干燥室，再進脫硫塔排放。即煙氣先除塵后濕法脫硫。

3）、脫硫塔循環水的干凈程度制約的顆粒物的降低。

要對石灰漿、產生的石膏沉淀物嚴格控制，加大沉淀池的容量和沉淀效果對降低顆粒物很有利，有條件的建一個大的沉淀池是最經濟的降低顆粒物的措施。

4）、正確應用循環液的pH值。當脫硫循環漿液的進口pH≥9時會結垢，堵塞除霧器、泵和管道，造成煙氣中顆粒物超標。

特別注意：目前燒結磚行業脫硫除塵一體塔的顆粒物超標，關鍵在脫硫塔循環液的清潔程度和Ca+和Na+的產物在循環液的狀態，已不是傳統概念的“灰塵、粉塵”。

5）、正確應用除霧器清洗系統。嚴格按工藝設計開啟清洗系統，及時沖洗掉除塵器上的附著物和堿液，否則顆粒物濃度增加，另一方面結垢形成后很難清洗掉，也加速結垢。

2、降低SO2指標的措施

1）、采用低硫煤，從源頭減少SO2進入隧道窯。

煙氣處理采用正規的脫硫除塵一體化、濕法、雙堿法工藝。只要燃料采用低硫煤（含硫量<1％）多數脫硫塔都能達到新標準。但采用高硫煤（含硫量>3％），無論噴淋層多少，SO2指標折算后大都不達標。

2）、采用2－5層噴淋層對脫硫效果的影響差別不大。按現有模式，增加脫硫層數是很難有效提高脫硫效率的，應重點增加第1、2層噴淋密度，提高前兩層的脫硫效率。

3）、嚴格脫硫塔的液氣比[ 液氣比（L/G）：是指洗滌每立方米煙氣所用的洗滌液的量，單位是L/m3]（L/G）。克服行業目前采用大噴頭、大水沖洗的現象，重點解決氣、液均勻的問題提高脫硫效率，不是水越大越好。

4）、正確應用循環液的pH值。經驗顯示：循環清水池為7.5～8.0左右最好。

再生池pH控制在9.0～10.0時，可使塔進口的硫酸鈣過飽和度降低到最接近1，大大降低了塔內結垢的可能性。

5）、過高的pH值與過低的pH值對脫硫系統及設備都有很大的危害。

氫氧化鈉溶液溶解度與溫度關系。氫氧化鈉溶液的溶解度隨溶液溫度的升高而升高。通常系統在正常運行情況下，塔內溫度為50-80℃。氫氧化鈉溶液在常溫下的溶解度為53%，當溶液pH值在10以上時，氫氧化鈉濃度過高。在溫度降低處，很容易出現結晶析出。一方面造成了藥劑的浪費，另一方面也很容易對管道及設備造成堵塞和腐蝕。也是顆粒物超標的原因之一。而在過低的pH值環境下金屬腐蝕是驚人的。

3、降低氮氧化物的措施

1）、簡單認識NOX

NOX：包括：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5。隧道窯煙氣中NOX主要以NO、NO2的形式存在。

2）、NOX的來源：固氮菌、雷電等自然過程；人類活動的燃料燃燒占90％，95％以NO形式，其余主要為NO2。

3）、NOx分類：

燃料型NOx；燃料中的固定氮生成的NOx

熱力型NOx；高溫下N2與O2反應生成的NOx；

瞬時NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO

隧道窯溫度低于1200℃，以燃料型NOx、瞬時NOx為主，即：NO為主。

4）、煤燃燒溫度與NOx形關系5）、隧道窯煙氣降低氮氧化物的措施：

a、采取選擇燃料，降低的固定氮生成的Nox

b、選擇燒成溫度低的原料，控制隧道窯的燒成溫度低于1050°

c、燒結磚企業如果要脫硝，從技術、經濟性上還有很多問題要解決，目前的市場情況還不如停產的經濟性好。

d、注意：鍋爐、工業窯爐等傳統的低NOX燃燒技術不適合燒結磚行業[ 如鍋爐行業廣泛采取的低NOX燃燒技術不適應隧道窯

1）、低氧燃燒技術：降低NOX的同時提高鍋爐熱效率，CO、HC、碳黑產生量增加。

2）、降低助燃空氣預熱溫度技術：燃燒空氣由27℃預熱到315℃，NO排放量增加3倍

3）煙氣循環燃燒技術：降低氧濃度和燃燒區溫度－主要減少熱力型NOX

4）、兩段燃燒技術：第一段：氧氣不足，煙氣溫度低，NOX生成量很小，第二段：二次空氣，CO、HC完全燃燒，煙氣溫度低

四、減少排放的工藝措施

在采取技術措施的同時，企業還要從加強脫硫設施運行、工藝管理等方面采取如下措施：

1、采用低硫煤。增加脫硫級數，加強脫硫除塵設備的應用。只有從源頭減少硫進入生產環節，才能達標排放。

2、煙熱分別處理和利用，改變干燥、燒成工藝使燒成煙氣以脫硫除塵為主，干燥熱空氣以除塵為主，降低排放氣體的過量空氣系數，促進達標排放。

3、促成修訂《磚瓦工業大氣污染物排放標準》。還行業一個公平，使基準過剩系數適應行業實際，促進行業發展。

4、采用清潔燃料

1）、采用清潔燃料才能從根本上做到達標排放，對目前燒結磚企業會大幅度增加投資和生產成本，在目前產能嚴重過剩、市場萎縮、產品售價越來越低的形勢下是雪上加霜，但個別地區已禁止燃煤企業生產，如果要生產燒結磚就得考慮清潔能源。

2）、雖然現在燒結磚行業不具備使用清潔燃料的條件，但主要是由于經濟原因，在美國等發達國家用天然氣燒磚是很普通的事。在我國的陶瓷行業，十幾年前也普遍使用燃煤，現在使用天然氣或煤制氣的企業占主流。因此，燒結磚行業的發展也需要與時俱進。現在京津冀及周邊城市都在進行燃煤總量控制，每年都需要減少煤炭的使用量，在這些地方的磚廠如果要生存，也有可能進行燃料替換。

5、嚴格工藝、加強企業管理

脫硫是化學反應的過程，必須保證按脫硫塔設計的參數足量的添加堿和石灰；除塵方面應采取減少粉塵進入窯內的措施（如窯車面鋪磚、不要用土面、加強砂封槽檢查、盡可能用內燃減少投煤等）；定期測試脫硫效率等保障措施，做到從工藝、管理上保障脫硫除塵實施的正常運行。

五、結語

1、《磚瓦工業大氣污染物排放標準》規定的的基準過量空氣系數不合理，磚瓦生產工藝要求要有高的過量空氣系數，不是企業為了稀釋排放，如果基準過量空氣系數不修訂，顆粒物達標困難，要改變磚瓦燒成工藝。

2、燃料采用低硫煤（含硫量<1％），從源頭減少SO2進入隧道窯，通過目前主流的煙氣處理工藝，SO2指標都能達到新標準。

3、雙減法脫硫除塵一體化模式的煙氣治理，具有“負除塵”特征。應注重一、二層噴淋效率，而不是增加更多的層數。

4、脫硫塔循環水的干凈程度制約的顆粒物的降低，強化沉淀效果很關鍵，正確應用除霧器清洗系統

5、煙熱分別處理和利用，改變干燥、燒成工藝使燒成煙氣以脫硫除塵為主，干燥熱空氣以除塵為主，降低排放氣體的過量空氣系數，促進達標排放

6、探索隧道窯采用清潔燃料，從根本上做到達標排放。

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