随着我国对粘土实心砖限时禁用政策的实施, 各地利用煤 矸石 、页岩等工业废渣替代粘土生产烧结空心砖的建设项目越 来越多 。然而这些废渣在焙烧过程中释放出的 SO2 、HF 等有 害气体, 严重影响人体健康 、动植物的生长, 破坏生态环境, 给 国民经济造成了巨大的损失 。据有关资料介绍, 砖瓦行业应对 因排放 SO2 而引起的酸雨污染负有 40 %的责任 。我国对这些 有害气体的排放有明确的控制指标, 国家标准 GB9078 -1996 《工业窑炉大气污染物排放标准》中, 对二类区内砖瓦行业窑炉 排放烟气中要求 SO2 浓度 <850mg/m3, 氟化物浓度 <6mg/ m3, 随着国家对环保的重视, 排放标准在未来几年将更为严格 。

1、 目前我国砖瓦行业烟气排放及治理的特点

a.烟气中尘的含量相对较低, 一般为 200 ～ 300mg/m3, 接 近国家排放标准, 因此在湿法脱硫过程中就可以将尘的含量降 到国家标准以下, 不用单设除尘工艺, 也不必像工业锅炉湿法 脱硫除尘技术那样设有占地面积和投资都较大的灰水沉淀池 。

b .烟气成分复杂, 废气中以无机污染物为主 。制砖主要的 原材料煤矸石 、页岩中不同程度地含有硫和氟等, 在焙烧过程 中可逸出相当的有害气体 :SO2 、HF 、NOX 、CO 、HCl 等, 其主要 污染物是 SO2 、HF 气体 。烟气中 SO2 和 HF 浓度随原材料的 含硫量 、含氟量的不同有很大不同 。有的煤矸石含硫量超过了 6 %, 其排放烟气中 SO2 浓度高达 10000mg/m3 ;而有些页岩 、煤 矸石 、尾渣矿中氟化物含量却很高, 超过了 0 .15 %, 氟化物排放 浓度高达 280mg/m3 。      窑炉

c.单窑烟气排放量小, 但窑炉分布面广, 烟气总排放量大, 治理难度大 。一方面部分厂家环保意识不强, 很多厂家使用的 是劣质的高硫煤, 或是高硫煤矸石, 却未能对排放烟气进行处 理 。另一方面, 由于投资砖瓦行业的企业相当一部分是厂矿 、 集体和民营企业, 经济实力无法与电厂相比, 能用于脱硫 、脱氟 设备的资金少 。

d .砖瓦行业的特殊性, 一方面资金紧张, 对环保设备的投 资少 ;另一方面产品附加值和利润率低, 要求环保设备运行费 用低 。总体上, 要求烟气治理设备性价比相当高 。

e .砖瓦行业脱硫, 特别是氟化物控制技术难度大, 环保设 备厂设备制造费用高, 销售价格低, 服务费用高, 导致大部分从 事烟气治理的环保企业对砖瓦行业污染重视不够 。综上所述, 目前我国砖瓦行业烟气脱硫 、脱氟工作才刚刚 起步, 必须开发出适合本行业的高性能脱硫 、脱氟设备 。

2、 国内外控制二氧化硫 、氟化物污染的主要技术

2 .1 烟气脱硫技术简介

SO2 污染的控制技术可分为3 类 :燃烧前脱硫, 燃烧中脱 硫和燃烧后脱硫( 即烟气脱硫 FGD) 。其中最成熟 、应用最广泛的是烟气脱硫技术 。

烟气脱硫的方法很多, 大约有 200 多种, 这些工艺按用水 量的不同, 可分为湿法 、干法 、半干法三种 。按脱硫剂的不同, 又可分为再生法和非再生法 。按脱硫产物处置方式的不同, 又 可分为抛弃法和回收法 。

湿式脱硫工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作为吸收剂, 主要有石灰( 石灰石) -石膏法、双碱法( 钠-碱双碱法和钙 -钙双碱 法) 、亚钠循环法 、氧化镁法 、海水洗涤法和磷铵肥法( PAFP) 等。其 中用石灰( 石灰石) 作为脱硫剂的湿法脱硫技术是目前世界上使用 最为广泛的脱硫技术。经统计 1992 年末, 湿法脱硫工艺占已安装 FGD 机组总容量的 81 .8 %。其特点是脱硫反应速度快, 效率可达 90 %以上, 脱硫剂利用率高, 工艺成熟。该技术在我国的应用中, 还存在腐蚀、结垢和堵塞等方面的问题 。而我们所采用的高效 XP 板结合钙 -钙双碱法很好地解决了这些问题 。

半干法脱硫技术是 20 世纪 70 年代中后期发展起来的, 主 要有旋转喷雾干燥法( SDA) 、循环硫化床法( CFB -FGD) 等, 大多数用在中低硫煤的中小容量机组上 。

干法脱硫有电子束照射( EBA) 和脉冲电晕法( PPCP) 等方 法, 该法应用较少, 仍有许多技术问题有待解决 。如提高脱硫 率和脱硫剂的利用率, 简化结构, 降低投资成本和耗电量, 加速 大功率电子加速器的研制等 。

2 .2 烟气脱氟技术简介

含氟废气中的主要氟化物为氟化氢和四氟化硅, 此外还有 四氟化碳等少量杂质 。目前主要有三类治理方法 :窑内固氟 、 湿法( 吸收法) 、干法( 吸附法) 。

窑内固氟法是在制品原料中加入石灰或金属氢氧化物, 砖坯在焙烧过程中, 石灰等与逸出的氟化物相结合, 生成较稳定 的氟化钙或金属氟化物, 从而减少气态氟化物的排放 。但在焙 烧温度较高的情况下, 固氟效果不明显 。此法应用较少, 大部分处于试验阶段, 我国尚无此方面的研究 。

湿法( 吸收法) 烟气脱氟通常利用碱液 、石灰水 、氨水等作为吸收液, 在板式塔 、喷淋和洗涤设备中对烟气中的气态氟化 物进行化学吸收, 生成稳定的氟化物 。该法效率高, 成本低, 在 制砖行业中应用最为广泛 。据有关报道, 国外砖瓦厂湿法脱氟 效率一般在 90 %以上 。    隧道窑

干法( 吸附法) 利用工业氧化铝白色粉末与烟气大面积接 触, 吸附气态氟化物, 生成表面化合物, 返回电解槽电解生产较 高浓度的 HF 气体, 再生后的氧化铝可循环使用, 净化后的烟气 排入大气 。在砖瓦行业中, 干法一般向窑内或烟道喷石灰浆, 生 成较为稳定的氟化钙, 而在下游安装布袋除尘器 。该法存在石 灰利用率低, 投资大, 需要增加除尘设备等缺陷, 应用不广。

3 、砖瓦企业选择脱硫 、脱氟设备应注意的问题

a.分析出原材料中的含硫量 、含氟量, 由此估算出排烟中 SO2 、氟化物的浓度和年排放量 。最好请相关部门测定排放烟 气中主要污染物的浓度 、烟气量 、烟气温度和烟气湿度等数据, 以便选择合适的脱硫和脱氟设备 。

b.查阅相关资料和咨询有关专家, 了解当前脱硫 、脱氟技 术的应用情况 。总体上看, 湿法脱硫脱氟技术最为成熟, 脱硫 剂利用率高, 脱硫效率高, 但有些技术存在一定的二次污染 、堵 塞和设备腐蚀等问题 。半干法脱硫技术虽有较好的应用前景, 但在我国技术尚不成熟, 大部分研究还停留在试验阶段, 特别 是对高浓度二氧化硫烟气处理效果较差 。

c.应对投资和运行成本作综合考虑, 在一次投资较为合理 的情况下, 应尽量减少运行成本 。运行成本核算中, 不仅要考 虑到年总运行成本, 每吨硫的脱除成本也是一个很重要的参 数 。

d.应对各种脱硫 、脱氟技术所采用的脱硫剂进行综合比 较 。相对而言, 石灰或石灰石作为脱硫剂是最便宜的价格大约 150 ～ 200 元/t, 来源广泛 ;MgO 价格大约 400 ～ 500 元/t, 但产 地集中在我国辽宁 、山东等少数几个省份 ;用火碱或纯碱作脱 硫剂, 成本昂贵, 一般砖瓦厂无力承担 。

e.应考虑到国家窑炉排放标准会进一步提高, 所选择的脱 硫 、脱氟设备能否同样满足要求 。

f.在处理制砖隧道窑烟气时, 如果原材料含硫量大于 1 %, 不仅要对焙烧窑烟气进行处理, 而且要对干燥窑烟气进行处 理 。处理工艺中, 应考虑干燥窑烟气的高湿度对脱硫设备及工 艺的影响, 以及对风机和管路的腐蚀 。         窑炉

g.隧道窑烟气处理中, 最好选择两台风机, 一台用做隧道 窑窑内排烟, 一台用来提供脱硫或脱氟系统所需压力, 这样可 以避免脱硫 、脱氟系统对窑炉自身工况产生影响 。选择干燥窑 排潮风机时特别要注意, 应尽量选择防腐型风机, 因为干燥窑 烟气湿度相当大, 当烟温降低时, 凝结出的稀硫酸和 HF 酸对 风机叶轮有极强腐蚀作用, 曾有厂家每半月要更换一次排潮风 机 。

h.如果窑炉烟气中, 氟化物含量较高, 必须对烟气进行脱 氟处理, 氟化物对人体危害极大, 易造成煤烟型氟中毒 。此外, 氟化物含量高对设备的防腐性要求更高, 因为 HF 比 SO2 有更 强的腐蚀性 。

i.综合考虑本地的实际情况, 如地理位置 、水资源 、脱硫剂 资源和周围生态环境等情况 。如北方冬季应考虑设备防冻, 工 业用水较紧张的地方, 应考虑脱硫 、脱氟水能循环使用, 设备补 充新水少 。

j .鉴于目前脱硫 、脱氟设备较多, 产品质量良莠不齐, 建议 各厂家和单位多调研 、多比较, 最好是在没有设备制造厂家人 员陪同的情况下, 对其设备进行考察, 了解其真正的运行效果 。

4、结语

我国砖瓦行业窑炉烟气中二氧化硫和氟化物污染已到了 非治理不可的地步, 应引起各位专家和各位同行的高度重视 。本文中, 我们结合多年从事烟气脱硫 、脱氟的实际经验, 谈了自 己对本行业烟气脱硫 、脱氟的一些体会和教训, 并简单地介绍 了我们的产品, 希望对制砖厂在选择此类设备时有所帮助 。本文来源《砖瓦》杂志，作者：卢来印、扬文奇、朱乐学、毛 琨、童志权