一次码烧隧道窑砖厂的蓝烟问题探讨

摘要：详细分析了砖厂排放蓝烟的形成原因，蓝烟主要是高硫煤在燃烧过程中产生了较多的SO₂、SO₃和NO_X，与水分及细微的烟尘颗粒物化合成一种气溶胶颗粒，这些颗粒在光线折射下呈现出蓝色或黄色的烟雾。蓝烟的消除需要从窑炉结构、原料及燃料的构成、内掺料、干燥介质的利用等方面开展工作。

关键词：隧道窑；蓝烟；大气污染；脱硫

1蓝烟—标准中没有规定但又必须认真面对的问题

GB29620-2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》中，对砖瓦行业有四项指标要求，即：烟尘颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、氟化物。《标准》中对排烟的混浊程度没有具体要求。但是，目前一部分砖厂排出的是一种蓝色或灰白色的烟雾，虽然经过湿式脱硫除尘器的处理，四项指标也都达到了新国标的要求，但混浊的烟雾造成了很强的视觉污染。这个视觉污染混浊到什么程度算合格，什么程度算不合格，标准里面有没有规定。过去施行的《工业窑炉大气污染排放标准》中有一项关于排烟黑度的指标，叫作林格曼黑度，分为三级，用来控制排烟黑度的。黑烟主要是由烟尘颗粒物组成的，新标准中对烟尘颗粒物有很严格的具体规定。只要烟尘颗粒物达标，是不会有黑烟排出的。所以新实施的标准中没有了林格曼黑度这一项。

一些用高硫煤矸石作原料或是使用高硫醚做燃料的砖瓦企业，会排出一种混浊程度很高的蓝烟，或黄烟或者是与干燥室内的潮气混合而成的蓝白色或灰白色的混浊烟雾。这个混浊的烟雾，视觉污染严重，很难看。虽然经过了脱硫除尘器，各项排放指标都达到了新标准的要求，但这个视觉污染给人的感觉实在是太差了。加上现在环保形势的压力，不仅环保部门不认可，附近的老百姓不认可，连我们砖厂老板自己也觉得无法认可。这个混浊的烟雾，成了一个标准里面没有规定，但比标准更严，更硬性的标准。一些砖厂就是因为这个原因被环保部门叫停的。

2蓝烟现象危及砖瓦企业的生存

新标准中，只是对所排烟气的成分作了详细的规定，但对所排烟气的颜色没有规定。这中蓝烟，给人造成的视觉污染是很严重的。有些砖厂认为，安装了脱硫除尘器后，这个问题就解决了。但实际情况是，在有蓝烟污染的企业，安装了脱硫器后，虽然已经到；达标排放，但是有用蓝烟没有消除，排气烟囱还在向外排着滚滚浓烟，砖瓦企业附近的老百姓不干，环保局也没法向群众交代。

安装了常规的脱硫除尘器后，这个问题并没有得到解决，只是把原来的分散排放（无组织排放），变成了集中排放。经过脱硫处理后，原来很呛人的硫磺味没有了，但烟的颜色依旧没有变，有的甚至于更严重了。经过脱硫除尘器后，原来分散的蓝色烟雾，变成了蓝色的或者是灰白色的滚滚浓烟，从烟囱排出后，久漂而不散。如果遇到雾霾天，漂上云天的烟雾，与大气中的雾霾溶成一体，给人一种感觉，天空的雾霾，就是你这个烟雾造成的。这点在一些周围是山的川道里的砖厂表现尤为严重。陕西渭南地区有一家砖厂，只是一条宽3.6断面的的一烘一烧隧道窑，日产量不过10多万普通砖。这样的隧道窑在我们砖瓦行业来说，只是一个很小的企业。但就是这样一个小企业，在2014年，被陕西省列为32家重点污染企业之一。这32家企业中，不乏大型电厂，大型焦化厂，就是这个小小的砖瓦厂，在排烟污染这个问题上，和这些大型企业是齐名的。

这说明了两个问题：① 砖瓦企业在排烟污染这个问题上，不再是过去所认为的在国民经济中无足轻重的小企业。你所产生的污染，已经和电厂、焦化厂、水泥厂等污染企业相提并论了；②这个在《标准》中没有规定的项目，实际上已经是一个考核砖瓦企业的标准外的标准了，而且是一个考核砖瓦企业的硬指标。这个被列入重点污染企业的小型砖瓦企业，之所以能够和这些大型污染企业相提并论，不是它有多大的经济效益，也不是它对本地的经济发展有大的的贡献，而仅仅是它排出的蓝烟造成严重的视觉污染。

3蓝烟产生的原因分析

产生蓝烟的砖瓦企业，大多数都是采用高硫煤矸石做原料的煤矸石砖厂，或者是使用高硫煤作燃料的黏土砖厂或者是用高硫煤作燃料的页岩砖厂。那么，这个蓝烟是怎么形成的呢？有人认为，蓝烟是烟气中的so₂造成的，只要安装了脱硫除尘器，这个问题就能解决。世家情况如何呢？根据目前砖厂的运行情况来看，湿式脱硫除尘器对于蓝烟基本是没有效果的。安装了脱硫除尘器以后，只有小部分砖厂蓝烟有所减轻，大部分砖厂蓝烟照旧。还有一小部分砖厂不但没减轻反而加重了。这个蓝烟现象不仅在砖厂存在，一部分电厂也存在这种现象，但是没有砖厂这么严重。目前可查到的资历表明，国外一些电厂，在经过了湿法脱硫处理后烟囱排出的白色水雾消散后，还会拖一条长长的蓝色烟羽。

近年来，内外的环保专家们，对此类现象做了很多研究。目前可查到的资料表明，造成蓝烟的元凶，主要是高硫煤在燃烧过程中产生了较多的so₂、so₃和NO_X,  与水分及细微的烟尘颗粒物化合成一种气溶胶颗粒。这些气溶胶颗粒物在光线折射下，呈现出蓝色或黄色，形成视觉污染，如果与低于露点温度的水雾结合一起排出，则形成浑浊度很高的蓝白色烟雾或灰白色烟雾。也就是气溶胶颗粒物与水雾滴结合到一起，形成了浓雾霾，久漂不散。

研究表明，气溶胶颗粒的产生，一般情况下在以下三种情况下发生：1是在燃烧过程中有较多的so₂,SO_3,NO_X产生；2是在燃烧过程中燃煤有不完全燃烧的现象存在；3是烟气中同时含有水分及细微烟尘颗粒物。

砖厂蓝烟的产生，与电厂有近似的地方，上面谈到的那个上了污染榜的砖厂，地处陕西的渭北地区，烧砖用的燃煤含硫量较高。原来用轮窑烧砖时，排出的烟基本上看不到蓝烟或是能看到也比较轻微，而在同一地方，使用同样的原料，使用同样的燃料，把轮窑改成隧道窑后就会出现较重蓝烟。这个厂原来是轮窑，从风机排出的烟基本看不到。（这里先不说是否达标仅就视觉污染这一项来说）。而现在隧道窑排出的烟气蓝色很浓。分析二者的差别，烧结砖用的黄土原料相同，内掺的煤矸石相同，外投的燃料煤都没有变，但烟气的颜色相差极大。分析原因在焙烧工序中不同的地方有三点：1轮窑焙烧时，焙烧后的烟气直接排向大气，基本不含水分。而隧道窑焙烧后的烟气，要送到干燥室里去干燥砖坯，排出时含有大量水分；2火行速度相差较大，轮窑的火行速度大约是1m/h -1.2 m/h,而隧道窑的火行速度达到4m以上，隧道窑内的高温保持时间相对较短；3内燃料掺配有差别，轮窑焙烧时内掺的燃料只需满足砖坯烧成所需的热量，而隧道窑焙烧时，内掺的燃料  不仅要满足焙烧的热量需求，还需满足干燥的热量需求，而这个热量是前者的1.8-2倍。

从干燥室里排出的废气，与轮窑烟气相比，有三个不同，1排烟温度低，热烟气在排烟过程中热量已经传给了砖坯；2烟气湿度大，热烟气在干燥过程中充分吸收了砖坯的水分；3废气中含氧量高，在烟气送入干燥室时，为了满足工艺上的需求，送入的不仅是焙烧产生的高温烟气，还有窑尾冷却带来的余热。同时，还可能有从窑门、管道、接口等各漏风点漏进去的干净空气及为了调整干燥室内温度而掺进去的干净冷空气。

根据电厂和研究资料和砖厂实际情况分析，一次码烧隧道窑产生的蓝烟的原因可能由以下几个因素形成：1因火行速度快，内燃料掺配量大，砖坯内部的燃料不能充分燃烧，这点如果观察产量比较高的隧道窑烧成的成品砖可以得到验证，成品砖摔成两半后，可以发现成品转的内部存在着没有烧透的黑心，和还没有充分燃烧的细小煤颗粒；2高硫煤在燃烧过程中产生的so₂和so₃ 较多  ，在吸收了砖坯中的水分后，形成了雾状的H₂SO₄和H₂SO₃并与烟气中的细微颗粒结合，变成了蓝白色或灰白色的雾霾；3隧道窑焙烧后产生的烟气，与余热带的干净空气混合，增加了烟气中的含氧量，利于SO₂的形成，加上被湿砖坯吸收掉热量后，同时吸收了砖坯中的水分，降低了烟气的温度，形成了较多的硫酸气溶胶颗粒。

4消除蓝烟的方法初探

综合以上分析，可以这样认为，湿式脱硫器可以消除烟气中的气相的SO₂,而对已经形成的硫酸气溶胶颗粒和硝酸气溶胶颗粒基本是无效的。从国内外电厂的蓝烟处理方式来看，湿式脱硫除尘器不但无助于蓝烟的消除，反而可能加重蓝烟的产生。也就是说，砖厂在干燥室后面排废气的地方安装了湿式脱硫除尘器，对消除蓝烟基本是没有作用的。目前，许多砖厂在干燥室尾部安装湿式脱硫器的实际情况也证明了这一点。

对于电厂的这种蓝烟，国外一般采用干法脱硫或半干法脱硫工艺，效果是很明显的。干法脱硫工艺目前大部分是采用干石灰粉作为脱硫剂，用来吸附气溶胶颗粒及中和酸雾。据报道，这种方法在国外使用效果很好，可有效的消除蓝色烟雾。同时，因为没有水分的掺入，不会产生白色水雾，也不会产生一般电厂烟囱的石膏雨或酸雨现象。经过干法脱硫处理的烟气从烟囱排出时是无色透明的。从视觉上看不到烟气排出。但这种干法脱硫装置结构复杂，造价很高，运行成本也很大。这种装置需要在吸收塔内设置复杂的喷粉吸收系统  ，在排放前还要设置强力的粉尘分离系统，再加上电收尘净化系统及石灰粉回收再利用系统，在我国的砖厂设计安装这么一套复杂的系统，还有许多工作要作，有许多困难要克服。据了解_，目前我国已经有好几家企业在作者方面的探索，也取得了一些初步成果。

笔者认为，要解决砖厂的蓝烟问题   ，用头痛医头，脚痛医脚的方法是下策。应该根据隧道的具体情况做出相应的技术方案。前面的分析表明，蓝烟的产生主要因素：1燃烧不完全；2高硫煤；3水分 。所以，要解决砖厂的蓝烟问题，应该从这三方面综合解决。即首先应该从窑炉改造及内燃料掺配入手，并延长高温保持时间，解决燃烧不完全的问题。第二是从燃料或原料入手解决高硫问题。如果原料和燃料是不可替换的，则应该从燃料或原料入手，可以采用一些燃料中脱硫的手段，即在砖坯掺加内燃料的同时加入一些可削减so₂和so₃的产生的材料，来减少燃烧过程中so₂和so₃的产生 。第三则要求已经产生的 so₂和so₃，NO_X不要与含尘水雾混合，减少硫酸气溶胶的产生。所以，蓝烟的消除应该是一个综合治理的过程。

例如前面所讲的陕西那家上了重点污染榜的企业，采用了改造窑炉的方案。在这里向大家作一个简单的介绍。首先，在隧道窑上把高温烟气、低温烟气和窑尾余热空气、夹层换热空气分开，各走一条道。窑尾余热空气及夹层换热空气内不含烟气成分，把它直接送入到干燥室内去干燥砖坯。低温烟热没有利用价值，把它直接送入到脱硫除尘器中去净化排放。高温烟热则通过一个换热器，把热量置换成干净热空气与余热空气一道送入干燥室。经置换后的高温烟气则与低温烟气一同送入到脱硫除尘器中去作净化处理。隧道窑经过这样改造后，进入干燥室的不再是烟气，而是干净的热空气  。应为没有烟气的掺入，排出的则是无色无味的干净空气，或者是纯白色的水蒸气，不再需要进行净化处理。而低温烟气和经过置换后的高温烟气则一同送入到脱硫除尘器中去作净化处理。

这样做的好处：1烟气处理量大大降低，大约只有原烟气的一半不到，脱硫除尘器运行成本下降；2送入脱硫除尘器的纯粹是焙烧所产生的烟气，没有掺入的冷空气，烟气中的含氧量下降，折算系数降低，有利于《标准》中的各项指标达标；送入脱硫除尘器的热烟气不吸收砖坯中的水分，阻断了硫酸气溶胶和硝酸气溶胶的基础条件。如果做到这三条，蓝烟的产生应该会大幅度下降。

经过改造的这个砖厂，到现在投入运行已经有半年多了。运行情况基本良好，干燥室里排出的是无色无味的干净空气，脱离除尘器烟囱在冷天排出的是白色的水蒸气，热天排出的是略带一点轻微蓝色的烟气，是一种不仔细看就看不出的烟气。消除了原来滚滚浓烟的现象。从环保这个角度看，无疑是成功的。

目前这个厂存在的问题是：窑炉经过改造后，高温热烟气的利用还有不足之处。如果高温热烟气不作利用，仅靠窑尾冷却带的余热和窑顶夹层的换热，其热量不足以干燥砖坯。而高温烟热的换热器目前做的不理想，高温烟热的利用不足，需做进一步改进。

5 结论、设想与建议

砖厂的蓝烟与燃料煤及煤矸石的品质有极大的关系，高硫煤或高硫煤矸石因不完燃烧，以及烟气中的细微颗粒与干燥室的水分及燃烧过程中产生的SO₃、NO_X凝结成的气溶胶颗粒是形成蓝烟的主要原因。

大部分燃煤燃烧后产生的烟气，如果与水分不接触其中包含的SO₂及SO₃与水分不化合，为有味但无色的气体，对风机，管道等设备没有腐蚀作用，不产生视觉污染。因此以高硫煤矸石作燃料或原料的一次码烧隧道窑产生的含硫烟气不应再作为干燥砖坯的介质。

蓝烟的消除是一个综合治理工程，要解决砖瓦厂的蓝烟，即烟气视觉污染问题，不能仅仅从烟气处理着手，应该从窑炉结构、原料及燃料的构成、内掺料、干燥介质的利用等方面开展工作。

应该开展隧道窑高温烟气换热器的研制，开展太阳能换热器的研制，做到用干净空气去干燥砖坯，使烟气不再进入干燥室。焙烧产生的烟气不与水分接触化合，同时对烟气采用干法脱硫，避免气溶胶颗粒的凝结，既可以减少蓝烟的产生，还可以减少风机、管道等设备的腐蚀损坏。

以上是笔者就目前砖厂一次码烧隧道窑的蓝烟问题作的一点线索，正确与否，请各位专家及同仁多提意见，共同探讨。

参考文献：

【1】   马果骏.燃煤电厂环保新问题蓝烟黄烟现象的研究及其对策.

【2】   魏宏鸽，程雪山，马彦斌，朱跃.燃煤烟气中SO₃的产生与转化及其抑制对策探讨.互联网

【3】   陈炎，许月阳，薛建明.燃煤烟气中SO₃成因、影响及减排对策.互联网

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