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砖瓦工业大气污染物治理:砖厂脱硫不单单是塔的事

添加时间:2019-04-30 16:23:10   浏览次数: 次    【 】   打印   关闭窗口

【作者】 袁东海

【出版日期】2016-01-01

【摘要】随着GB 29620-2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》的实施和《中华人民共和国环境保护税法》(草案)的审议,砖厂环保治理很是紧迫,其中治理烟气的脱硫塔成为关注的重点.如果仅仅上一座脱硫塔就能解决问题,那还会引起行业的恐慌吗?显然事情没那么简单.砖厂脱硫治理是一个系统工程,涉及到诸多方面,比如对政策的理解是否深刻到位,对脱硫概念的认识是否清晰,还有砖厂设备配置、原材料、燃料、生产工艺等因素,都对脱硫效果产生至关重要的影响.鉴于此,笔者对砖厂大气污染物的治理提出自己的看法,提醒业界同仁,砖厂脱硫不单单是“塔”的事.

【刊名】砖瓦世界

随着GB 29620-2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》的实施和《中华人民共和国环境保护税法》(草案),砖厂环保治理的话题很是紧迫,其中为治理烟气上脱硫塔更首选。如果仅仅上一座脱硫塔就能解决的问题还会引起行业的恐慌吗?恐怕事情没那么简单。所以才有了写此文的想法,谈一谈笔者对砖厂大气污染物治理的一些浅显看法,提醒同仁砖厂脱硫不单单是“塔”的事。

一、对政策的理解

2016年7月1日正式实施的颁布之初,就有行业人士赋予了他“世上最严”标准的定性,呼吁要降低标准,给砖瓦企业一条生路。但这种呼吁没有得到一丁点的支持,恰恰相反,《中华人民共和国环境保护税法》(草案)2016年8月底又摆在了全国人大的桌面上去审议。两个文件一前一后,相互叠加,时间之巧合,步伐之紧凑,就不难看出砖瓦行业要面临什么样一种局面。一个是强制性标准,另一个是排污费改税,这两个都是砖瓦企业不能触碰的红线,也是关系到企业生死存亡的关键。

难道国家真的要置砖瓦行业与死地吗?恰恰相反,我认为这是政府借助环保这面大旗,是对砖瓦行业的无序发展、低档次重复建设、产品质量低劣等现状的警告。从以下两张我们常见的烧结砖照片来看,砖瓦行业的现状就一目了然了。

砖厂脱硫不单单是“塔”的事

之所以用“常见”二字,表明一个阶段我们砖瓦企业带给社会的是什么样的产品。无序发展导致恶性竞争,低价格导致产品质量低劣,低档次建设消耗了大量的能源,没有控制的污染物排放给环境造成了负担。。。。。。所以,两个文件不只是砖瓦环保的问题,其中的内涵很多,包含了行业的规范、有序、良性发展要求,也是目前砖瓦行业治“乱”的良药和契机。

这次砖瓦行业环保“地震”,不但是砖瓦生产企业的事,从设计、装备、工艺、技术、产品等各个环节都是一次根本观念的冲击,通过这次洗礼,我们才能是真正的砖瓦人。面对这样的形势,砖瓦企业要生存发展就不是一座脱硫塔能解决的。

二、对脱硫塔的看法

我们习惯将烟气治理设备简单的称作“脱硫塔”,本文也是如此。习惯可以改变,但真正的要花真金白银上脱硫塔时,还得从两个方面仔细考虑一下才对,否则,即使安装了脱硫塔,还是被关停,这样的例子已经有了,所以,提醒企业要谨慎,要充分了解脱硫塔的功能和砖厂的实际。目前的脱硫塔均来自电厂、锅炉常使用的脱硫设施,对这些只利用热量的企业来讲,脱硫效果能达到要求,如果直接搬运到砖厂,就要考虑考虑了。砖厂设计各有特色,可以讲五花八门,没有国家和行业规范,再加上原料不同,工艺设备、施工安装质量、员工操作技能高低等因素,每条生产线都有各自的特点,这种情况下,所有的砖厂都把一种产品当成救命稻草肯定是不现实的。脱硫塔进入砖厂也就是这两年的事,加上脱硫塔设计、生产企业对砖瓦行业没有针对性的研发,只是简单的照搬,其效果就不言而喻了。砖厂和电厂、锅炉的最大区别是:一个只是利用了热,另一个是利用热生产产品,两者的区别很大。

上脱硫塔前也要了解政策、标准的内容,《砖瓦工业大气污染物排放标准》对砖厂污染物监测的内容有四项,分别是二氧化硫、烟尘颗粒物、氮氧化物、氟化物,而《中华人民共和国环境保护税法》是按这四项中最高的前三项计税,实际是任何一项都必须进行严格的控制,没有侥幸的余地,所以,在选择脱硫塔时,考虑要全面,不是单单的脱硫,是烟气污染物综合治理设备。

三、砖厂生产工艺对脱硫塔效率的影响

我们砖瓦行业常讲的一句话:没有相同的窑,没有相同的工艺。隧道窑烧结工艺区别不大,但其干燥媒介的来源却不同,这也决定了排潮(烟)方式的不同:有两个排烟(潮)装置的,就是焙烧窑的烟气排放和干燥窑的潮气分别排放;有一个排烟系统的,是利用烟气、余热集中进入干燥窑,然后集中排潮(烟);还有就是烘烧一体的,更是简便,全窑就是一个排潮(烟)风机。以上这些设计基本代表了目前国内已有的生产线特点,这些“不同”能用“一种”设备来完成“同样”的任务吗?显然是不行的。

所以不同的设计,也决定了脱硫方案不同和难度不一,简单的讲有很大一部分生产线不单单是上不上脱硫塔的事,还有另外一项工程——对窑炉及附属设施进行改造,以满足脱硫塔正常工作,达到检测条件——不是达到检测标准,是检测的条件,如果没有这个条件,就没有检测的基础。先说说大风量:焙烧不需要很大的风量,但干燥就必须大风,这个大风就成了检测的难点,因为标准中有一项:基准过量空气系数1.7,也就是实际测得的数据要换算成基准系数来计量的,当烟气中空气的含量超出一定数值后,就无法取得检测数据,会直接判定严重超标。不采用大风,干燥窑就无法干燥砖坯,这就是矛盾。再说说烟气温度的问题:烟气温度高,脱硫塔脱硫效果好,温度低效果差,烟气温度的影响很大。砖厂烟气直接排放,其烟气温度一般为100~120℃左右,这时的脱硫的效率很高;当烟气进入干燥窑经过利用后,排潮(烟)温度一般为40~50℃,脱硫的效果就很差,两者可以相差30%以上。还没有谈到烟气“湿”的问题,就单单一个大风和低温就”难“住了脱硫塔。砖厂正常生产,按常规操,即使安装了脱硫塔,环保还是不达标;满足了脱硫塔,达到环保要求,就不能正常生产。

所以,一部分砖厂不但要安装脱硫塔,还要改造工艺,不但要保证正常生产,还要给脱硫塔低成本、高效脱硫创造条件,这样才能维持下去。所以,砖厂脱硫不单单是“塔”的事。

四、砖厂清洁生产工艺理解

在《砖瓦工业大气污染物排放标准》解读中,有一个词叫“清洁生产”,简单词面解释,就应该知道污染治理不单是烟气治理,是生产全过程的综合治理。也就是说,要把污染治理纳入生产全过程,最终达到污染物最低排放的清洁生产。

脱硫有三种方式,分别燃烧前、燃烧中和燃烧后,脱硫塔是燃烧后烟气治理设备。如果将治理工作融入到制砖过程的事前、事中、事后的所有工序中,其效果肯定会远远大于单一的脱硫塔效率。

事前控制工作:目前很多砖厂没有条件上天然气,热源主要为煤、煤矸石,这些燃料在提供热源的同时,也伴生着硫。控制燃料的含硫量是最有效的手段,也被称作提前控硫。燃料控硫的方法很多,概括起来有物理法、化学法和生物法,但砖厂在这些方法面前都无能为力,原因就是成本高,工艺复杂。所以砖厂从燃料这一关控硫的主要手段就比较单一了,可以从两方面入手,一是选,二是配。选是在采购燃料时,对燃料质量要有一个严格的控制。以前我们注重的是热值,现在要加上含硫这一项了,并且要严格检控,不能马虎,一旦硫含量超出可控范围,进入到生产线,就会给后续脱硫工作造成被动局面。砖厂选购煤炭时,要走出一个误区,就是认为热值高的煤含硫量低,热值低的煤含硫量高。煤中的含硫量和热值不成比例,没有直接关系,之所以建议选择高热值的煤,是考虑热值高的煤可以减少使用量,从而减少因煤带入硫的含量。也有砖厂准备用电厂、锅炉煤渣替代煤的,道理很简单,因为这些经过高温烧结的废弃物有一定的热值并且含硫量很低,是很好的替代燃料,但使用前一定要了解上游企业的燃烧及脱硫工艺如何,如果采用的是石灰(石灰石)固硫工艺,最好先尝试使用,观察成品砖的泛霜情况。也有砖厂选择洗煤厂的矸石和煤泥替代,这些燃料虽然价格低廉,但硫的含量一般很高,因为洗煤厂的主要任务是洗去煤中的硫,所以要引起重视。

煤的品种选择对脱硫的影响:硫的释放和温度有很大关系,有机硫在较低的温度下开始释放,而无机硫者需要较高的温度,煤的品种决定了煤中有机硫和无机硫的不同。有机硫析出一般在500℃~560℃,而硫铁矿则在630℃~700℃释放,最后才是那些结构复杂、难分解高分子量的有机硫释放出来。一般我们可从煤的燃点判断,选用适合自己窑炉的燃煤,这样不但能提高产量,也利于硫的集中治理。

以煤矸石为原料的砖厂由于原料选择的余地不大,控硫的手段可从配料和工艺中摸索办法。“配”是添加没有或硫含量低的原料来控制,例如黏土、页岩等。还有就是检测煤矸石中硫存在的形式,然后进行一些工艺上的改进,以达到控硫减硫的目的。例如:利用黄铁矿石硬度高,不易粉碎特性,对筛分原料进行硫测试,如果筛上料含硫较高,就直接剔除不用,只使用筛下料生产。有煤矿对排放的煤矸石进行水冲排放,从煤矸石山脚下排出的水呈黑黄色可以知道,水冲也是一种脱硫方法。

配料还有一种方法,就是固硫技术。固硫技术较简单,成本低,易操作,固硫效果很好,是目前国家推广的洁净煤项目,如果能运用到砖厂,是可喜的技术。砖厂运用固硫技术的难点是产品泛霜,由于硫和钙的反应可转化成硫酸钙类物质,在固硫效果显著的同时,这种物质会导致砖瓦泛霜,影响产品质量。如果我们能找到解决泛霜的低成本有效办法,固硫技术是可以引进到砖厂的,当然,目前这只是一个设想,没有成熟的技术和经验给大家。

事中控制工作:原料经过破碎进入生产工序,就无法人为的干扰了,这个阶段我将他列为中间控制,其建议如下:

1、合理调配原料的颗粒级配。调配的目的是降低砖坯的干燥敏感系数和干燥敏感性,保证砖坯在快速脱水干燥过程中不会对产品质量产生影响,同时利于烧结。这个看似和脱硫没有多大关系的建议,主要来源于国外砖坯快速干燥技术,有资料显示,国外砖坯干燥的时间只有短短的几个小时,完全违背了我们认为的二、三十个小时的干燥理论,之所以能这么短的时间实现砖坯干燥,除干燥器具外,其中一点就是对原料颗粒级配的调整,这一点值得我们思索。

2、降低成型水分。干燥窑的工作只有一项,就是排除砖坯中的水分,任务很单一,砖坯水分不但是成型工序的重点,也是下道工序的难点。砖坯成型水分低,原料的热值就可以降下来,相应的硫含量也就减少了。

3、调整码坯方式。在码坯时留置纵向风道的码法要改改了,风道通风量大,直接影响数据的检测。留置风道的错误还可以从干燥后的砖坯残余水分和烧结后“黑心”得到印证:砖垛内部、底部的砖坯干燥残余水分大于两侧和顶层,黑心、压花严重的都出现在砖垛内部。黑心砖是不合格产品,也是砖厂脱硫的大忌,理论上就不多说了,大家了解一下木材变木炭的原理就明白了:烧炭工艺就是将有害质随烟气排出,留下洁净的碳。我们把砖烧成黑心也是这个道理:硫随烟气走了,热值没利用上,所以,必须纠正不合理的码坯方式。

4、砖坯静停干燥。静停储坯是利用自然环境对砖坯进行脱水干燥。有条件的生产线可利用其它人工的办法进行低温干燥,例如风机、风扇、简易储坯室人工干燥技术等,目的是提前预干燥,减轻干燥窑的压力,以减少“大风”对检测的影响。

5、密闭干燥窑。对干燥窑窑门、窑车碰头、隧道窑砂封、风道等进行密闭处理,减少外界低温对干燥干扰。这些工作是一般常规操作,在没有检测烟气硫含量时,只要能保证砖的质量,一般不会重视,但这些“漏点”在今后的操作中要引起重视了,因为密封不好会直接影响烟气检测数据。

6、完善干燥窑操作。这里要提到的一个误区是“大风干燥”,很多生产线都采用大风机排潮,认为潮气能及时排出,不会出现潮气聚集,这是一个错误的理解,起码是不全面的理解。干燥窑工作的条件除了大风外,还有一个条件,就是正压干燥,负压排潮,干燥窑的一半长度要处于正压才对。加大排潮是加大负压,会导致风流短路、漏气。现在回到脱硫上来讲,大风会导致烟气中的剩余空气系数过大,直接影响检测数据换算。

7、确保干燥窑出窑端正压,为烧结打好基础。干燥窑出车端为正压是基本正常操作,但由于错误的理解有砖厂将排潮风机加大,导致出窑端为负压,干燥后的砖坯温度很低,一般为常温。干燥后的砖坯没有温度,说明有两个失误,一是人为的缩短了干燥窑,压缩了干燥时间;二是冷砖坯和热砖坯对焙烧窑的影响是不一样的,20℃的砖坯和80℃的砖坯有60℃的温差,这些温差必须在焙烧窑升温段弥补上,消耗的不单单是热值,还有时间。焙烧窑预热带快速升温的对脱硫的好处是减少余热烟气中的硫含量。

8、焙烧窑的操作。以前烧砖不用考虑硫的问题,但在线监测后,考验烧窑师傅的不仅仅是烧砖技术,还有就是如何减少烟气中的硫或者能为脱硫打好基础的清洁烧结方法。这里涉及的面很广,从进车、密封、风机频率、用闸、闸型、烧结气氛、窑顶投煤等都要将硫的问题考虑进去。由于每条隧道窑都各自不一,操作手法也不尽相同,无法一一叙述,就以窑顶投煤和烧结气氛为例简单说明:

窑顶投煤:窑顶投煤改用清洁煤固硫办法,提前将煤和石灰拌混制成一定规格的型煤,能减少投煤产生的硫和粉尘。也可采用原料配到烧结所需热值的80%,后续的20%由窑顶投煤来完成,这样做除减少硫的释放外,对产品质量,特别是减少烧结砖黑心大有益处。

燃烧气氛的控制:缺氧燃烧为还原气氛,有氧为氧化气氛,这样一个简单的道理在隧道窑烧结中却很难控制,也没有引起烧砖人的重视。但烟气检测后,这一点就会形成重点,因为空气(氧)的含量是影响检测的重要数据,一旦烟气中剩余空气(氧)系数过大,会直接判定超污染排放或数据无效。如何控制既能满足烧结又符合环保检测是个难题,目前只能靠窑炉操作人员经验控制,还没有相应的检测仪器应用,建议在温度监控设备上予以弥补。

事后控制工作:最后控制就是脱硫塔的操作问题,脱硫塔的效率和脱硫剂的使用、员工的操作有很大关系,一物降一物,卤水点豆腐,没有卤水想吃豆腐不行,点的时机不对也不行。脱硫剂的消耗量很大,是脱硫成本占比最大的一项,所以脱硫剂的质量、使用和操作人员技能、责任心等息息相关。脱硫塔的运行成本很高,脱硫剂是最大一项,建议在选择脱硫工艺时应以石灰为脱硫剂为好,因为利用砖厂隧道窑可以烧出石灰,是降低脱硫成本的有效办法。

综上所述,面对环保压力,砖瓦人的观念应该转变了,砖瓦企业要想得到社会的认可、尊重,“严”一点是生机不是危机。当然这种残酷首先涉及的就是砖瓦企业,一些技术装备落后、产品低劣、改造无望的生产线会停火下马,而另外一些企业会涅槃重生,做大做强。砖厂环保表面是硫的问题,根本是砖瓦工业系统的一次革命,所以砖瓦企业要生存发展不是简单的脱硫问题,更不是一座“塔”能解决的事。


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