《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB29620-2013)新建改建企业于2014年1月1日开始实施。新标准为砖瓦行业大气污染物的排放管理、改造以及环境治理提供了标准依据,但由于排放限值增加严重,加之《中华人民共和国环境保护税法》于2016年12月25日在全国人大会议上的通过,随着国家环保风暴的侵袭,2017年开年以来,无数砖瓦企业举步维艰,在“关停”的风口浪尖上受着冲击。隧道窑
全国共有6万多家砖瓦生产企业,生产未达到环保标准的不在少数。但这次砖瓦行业的环保“风暴”,不单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,通过环保政策落实执行,行业必将进行新的一轮洗牌。
1 砖瓦工业大气污染物排放标准的修订
1.1 标准颁布
表1 《砖瓦工业大气污染物排放标准》中大气污染物排放限值
生产过程 | 最高允许排放浓度/(mg/m3) | 污染物排放 监控位置 | |||
颗粒物 | 二氧化硫 | 氮氧化物(以NO2计) | 氟化物(以F计) |
车间或生产 设备排气筒 | |
原料燃料破碎 及制备成型 | 30 | - | - | - | |
人工干燥及焙烧 | 30 | 300 | 200 | 3 |
规定基准过量气体系数为1.7(氧含量8.6%),实测的大气污染物排放浓度应换算为基准过量空气系数排放浓度。生产设施应采取合理的通风措施,不得故意稀释排放。
2016年上半年,墙材革新工作委员会为调研砖瓦行业烟气排放现状,联合相关墙改部门组织有资质的检测机构对甘肃省14家烧结砖隧道窑排放的烟气进行跟踪检测。检测数据显示,14家企业的烟气排放都很难达到标准的要求。毋庸置疑,上述标准堪称世界上同行业中最严格的标准。
1.2 标准修改单(征求意见稿)
为进一步完善国家污染物排放标准,适应目前烧结砖行业工艺生产特性,结合烟气排放现状,环保部决定修改《砖瓦工业大气污染物排放标准》中的部分内容,并于2017年6月13日颁布了标准修改单(征求意见稿),内容如下:
(1)修改基准过剩空气系数和大气污染物排放限值
大气污染物排放限值按表2规定,自修改单发布之日起执行。
表2 大气污染物排放限值
生产过程 | 最高允许排放浓度/(mg/m3) | 污染物排放 监控位置 | |||
颗粒物 | 二氧化硫 | 氮氧化物(以NO2计) | 氟化物(以F计) |
车间或生产 设备排气筒 | |
原料燃料破碎 及制备成型 | 30 | - | - | - | |
人工干燥及焙烧 | 30 | 150 | 180 | 3 |
规定基准过量空气系数为7(氧含量18%),实测的大气污染物排放浓度应换算为基准过量空气系数排放浓度。
(2)增加大气污染物特别排放限值按照表3规定。
表3 大气污染物特别排放限值
生产过程 | 最高允许排放浓度/(mg/m3) | 污染物排放 监控位置 | |||
颗粒物 | 二氧化硫 | 氮氧化物(以NO2计) | 氟化物(以F计) |
车间或生产 设备排气筒 | |
原料燃料破碎 及制备成型 | 20 | - | - | - | |
人工干燥及焙烧 | 20 | 100 | 150 | 3 |
执行大气污染物特别排放限值的地域为京津冀大气污染传输通道城市(“2+26”城市),预计自2017年10月1日执行。
规定基准过量空气系数为7(氧含量18%),实测的大气污染物排放浓度应换算为基准过量空气系数排放浓度。
(3)增加无组织排放控制要求
分一般地区和重点地区无组织排放控制要求,从原料燃料控制、破碎及制备成型、干燥及焙烧、除尘灰、地面硬化等几个方面提出要求。新建项目自修改单发布之日起实施;现有企业自2019年1月1日起实施;“2+26”城市自2017年10月1日起实施。
1.3 标准与修改单对比解读
从表1和表2排放限值的表面数据看,不考虑氧含量变化的情况下修改稿似乎更加严格,但是将数据换算为基准过量空气系数排放浓度时,实则相反。一般地区大气污染物最高允许排放浓度扩大倍数见表4(将表1和表2换算对比)。
表4 一般地区大气污染物最高允许排放浓度扩大倍数
生产过程 | 最高允许排放浓度/(mg/m3) | 污染物排放 监控位置 | |||
颗粒物 | 二氧化硫 | 氮氧化物(以NO2计) | 氟化物(以F计) |
车间或生产 设备排气筒 | |
原料燃料破碎 及制备成型 | 7.3(8.6%)现标准 | - | - | - | |
30(18%)修改单 | - | - | - | ||
扩大倍数 | 4.11 | ||||
人工干燥及焙烧 | 7.3(8.6%)现标准 | 73 | 49 | 0.7 | |
30(18%)修改单 | 150 | 200 | 3 | ||
扩大倍数 | 4.11 | 2.05 | 4.11 | 4.11 |
由表4可以看出,修改单对于大气污染物排放浓度限值的要求有所降低。原为基准过量空气系数为1.7(基准氧含量8.6%)改为基准氧含量为18%,根据内燃烧结特点把基准过量空气系数从1.7回归至7,根据砖瓦企业干燥、烧结工艺等现有情况,让砖瓦企业烟气排放及环保检测放更有实际操作性。
2 砖瓦工业大气污染物来源分析
烧结制品的生产工艺主要分为原料破碎、成型、干燥、焙烧四个工段,每个工段生产会产生相应的污染物,根据环保标准要求,对砖瓦企业的排放检测主要有以下几项:
(1)颗粒物:我们人为将颗粒物分为粉尘和烟尘两种。粉尘主要由原料运输、破碎、成型、卸砖等环节产生,一般具有粒径大、易沉降、干燥、数量多等特点;烟尘主要来自于焙烧窑的烟气,一般具有粒径小、易吸附、潮湿、数量少等特点。
(2)二氧化硫(SO2):主要来自于煤矸石、煤等热值原料,原料中的含硫量高低不同,烧结过程中的二氧化硫排放值也会随之不同。
(3)氮氧化物(NOx):依据氮氧化物的生成机理,可以分为热力型、燃料型和快速型三类。热力型是指烧成温度1350℃以上时,空气中的氮气被氧化成NOx,但在温度低于1300℃时,几乎没有热力型NOx;快速型NOx是燃烧时空气中的氮和燃料中的氮氢离子团等反应生成,生成量很少,可以忽略不计;燃料型是指燃料中的有机氮化物在燃烧过程中生成。
(4)氟化物:原料中的氟在黏土矿物发生脱羟基作用时开始逸出,温度约为600℃,主要逸出发生在800℃至砖坯产生明显烧结时间的范围内。
由于砖瓦企业数量众多,单个企业大气污染物排放量小,但整个行业总的排放量较大。早在2010年的数据曾显示,砖瓦行业烟尘和二氧化硫的排放量分别达到了91.6t和177万吨,分别占全国各自排放总量的11.0%和8.1%。对砖瓦行业的污染物排放采取限值措施对环境保护具有非常重要的意义。
3 砖瓦行业大气污染物达标排放的控制措施
3.1 砖瓦行业大气污染排放治理现状
从上述解读中看出,标准对砖瓦企业二氧化硫排放浓度要求有所宽限,但从目前行业内污染物治理现状来看,并不意味着就容易达标。
近些年砖瓦产量突飞猛涨,企业数量众多,又缺乏针对性的行业标准,环境污染问题没有引起砖瓦行业的足够重视。虽说部分企业在原料破碎工段采用了袋式除尘器,在焙烧窑排烟处安装了脱硫塔,但还有部分企业竟然未采用粉尘收集、烟气净化与脱硫措施。原因如下:
砖瓦行业在执行标准过程中并不到位;旧轮窑、隧道窑投资小、产量低,如增加脱硫设备,会使得总投资大幅增加,脱硫设备在总投资中占比较大,部分商人理念、观念落后,利益至上,不愿在烟气处理设备上增加投资;烟气处理的建设和运行过程中,存在着走过场、忽悠的现象,有的上了烟气处理设备,但并不能正常运行;有的只在政府检查时运行,检查一结束就停。
自标准实施以来,砖瓦企业纷纷上马烟气处理设备,然而砖瓦行业现有的烟气处理设备却良莠不齐,由于经济和技术的原因,绝大多数都不能达到真正的烟气处理效果,使得行业内好多企业花了冤枉钱还没落到实处。修改单的发布又增加了无组织排放要求,所以砖瓦企业要想实现达标排放,不单是烟气治理,是生产全过程的综合治理。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。
3.2 砖瓦行业大气污染物排放控制措施
3.2.1 颗粒物
控制砖瓦工业颗粒排放采取的措施主要是安装除尘设备,治理粉尘传统常用除尘器有旋风除尘器和布袋除尘器两种;治理烟尘常用新型湿(电)除尘器。
①旋风除尘器结构简单,设计制造方便,占地面积小,生产成本低廉,便于维修管理,并且净化处理粒径20~30µm尘粒的含尘气体,除尘效率可高达98%,广泛应用含尘气体的第一级净化(粗净化)处理。
②布袋除尘器主要用于处理小于20µm尘粒的含尘气体,除尘效率高达99%,净化后的气体通常符合国家规定的卫生标准,可直接排入空气或返回生产车间循环使用。
③目前大多数企业使用的一般湿式除尘器,对烟尘处理后排放浓度检测(折算后)结果看,基本上在50~100mg/m3,很难达到30mg/m3。湿式电除尘器是一种用来处理含湿气体的高压静电除尘设备,主要用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、臭味、PM2.5等有害物质,是治理砖瓦行业烟尘的理想设备。其主要工作原理:直接将水雾喷向放电极和电晕区,水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内核电后分裂进一步雾化,在这里,电场力、核电水雾的碰撞拦截、吸附凝集,共同对粉尘粒子起捕集作用,最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集,与干式电除尘器通过振打将极板上的灰振落至灰斗不同的是,湿式电除尘器则是将水喷至集尘极上形成连续的水膜,流动水将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。湿式电除尘技术,防止脱硫脱硝造成“石膏雨”以及“蓝烟”污染。烟热经过先脱硫再进入湿电除尘的方式(见图1)。
综上,选用适当的除尘器,粉(烟)尘排放浓度完全可以达到排放要求。
3.2.2 二氧化硫
实践证明,脱硫不仅仅是在烟气排放处安装一个脱硫塔如此简单,要从原料配方、半成品加工和干燥焙烧环节共同采取控制措施才容易达标排放。
①原料配方控硫主要是热值原料的选和配。用煤的企业尽量选用高热值且含硫量低的煤,虽然热值和含硫量并没有直接关系,但是高热值可以减少使用量,由此减少硫的带入量;也可采用炉渣、粉煤灰等替代煤当热值原料;采用煤矸石为原料的企业则可以根据热值情况掺配页岩、建筑垃圾等无硫或低硫的原料。
②半成品加工控硫主要是针对原料处理和成型工艺措施。合理控制原料处理的颗粒级配以提高原料塑性,降低成型含水率,热耗降低进而带动含硫量降低;合理的码坯方式会有合理的通风量,避免黑心砖的同时也提高热值利用率;
③干燥焙烧控硫主要从氧含量方面分析。采用余热预干燥系统,加快砖坯干燥速度,减轻干燥室排潮压力以降低干燥室排潮风量,提高脱硫效率;干燥室做好密封设计与施工,并正压操作,避免负压漏风带来的氧含量增加问题和干燥好的砖坯被冷风侵凉后进焙烧窑重新加热的问题;
④末端处理主要是安装脱硫除尘装置。通过上述综合控硫措施,采用国内常用的成熟脱硫工艺都能达到排放标准。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。
3.2.3 氮氧化物
从前述氮氧化物产生的来源分析来看,根据以往的检测数据显示,砖厂一般不会出现NOx排放不达标的现象,所以除原料及烧成工艺特殊外,烟气不需要脱硝处理。氮氧化物与水分形成的硝酸烟雾可利用上述湿电除尘器处理达标。
3.2.4 氟化物
湿电除尘器对氟化物有协同消除作用,一般去除效率可达90以上没,一般不需要单独处理;生产线尽量选用低氟原料;高氟原料地区可采用固氟或改进焙烧工艺。
3.3 无组织排放控制措施
按照标准修改单中无组织排放控制要求,逐一采取排放控制措施。
3.3.1 原料运输
进场原料运输车要求进行遮盖。在原料堆放区道路旁建立简易车间,用于清理进出厂车辆轮胎及清洁车身,底部设轮胎清洗池(类似降温池)对轮胎进行清洗。
3.3.2 原料推荐
原料、燃料堆存于原料棚内,原料棚密封设计或设置围挡(高度不低于原料高度的1.3倍),并采取洒水、覆盖等控制措施。原料棚顶部周围设计喷雾加湿系统,在门口设置离心加湿器,防止运输车开动及卸料造成的扬尘。
3.3.3 原料粉碎
粉碎设备布置在整体密封的破碎车间内,必要时可设单个设备。
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