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关于砖瓦窑烟气检测中 氧含量超标问题的严重性与解决方案 一、问题的提出 2014年颁布的《砖瓦工业大气污染物排放标准》GB29620-2013中，第4.7条规定“基准过量空气系数为1.7，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”。各地环保执法收严后，众多砖瓦企业经现场取样检测，外排气体中SO2浓度数据符合标准要求，但按标准基准过量空气系数折算，烟气中氧含量基准数为18%，实测烟气污染物排放浓度，应换算成基准氧含量条件下的排放浓度，并以此作为判定烟气污染物是否达标。如此一来，绝大多数的砖瓦企业外排污染物全部不达标。 举例说明：实测某砖厂外排污染物SO2为50mg/m3，但同时检测仪显示实测烟气中含氧量为19.5%，经换算成烟气基准氧含量18%后，其计算过程与结果如下： 1、实测排烟筒中大气污染物排放浓度按下述公式换算为基准氧含量状态下的基准排放浓度，并以此为作为判定排放是否达标的依据：
公式： 式中：C—大气污染物基准氧含量排放浓度（mg/m3）； C′—实测大气污染物排放浓度（mg/m3）； O2—基准氧含量（%）； O2′—实测的氧含量（%）； 2、 例1——按基准过量空气系数为1.7，实测的大气污染物排放浓度应换算为基准过量空气排放浓度。折算系数公式为：标准空气含氧量21%÷（标准空气含氧量21%-实测烟气含氧量19.5%）÷1.7=21%÷1.5%÷1.7=8.235，实测烟气中SO2浓度50mg/m3×折算系数8.235=411.8mg/m3，超过允许排放排放标准300mg/m3。 3、 例2——实测某砖厂外排污染物SO2为50mg/m3，但同时检测仪器显示实测烟气中含氧量为20.5%，经计算折算系数为：21%÷（21%-20.5%）÷1.7=21%÷0.5%÷1.7=4.2÷1.7=24.7，实测烟气中SO2浓度×折算系数24.7=1235mg/m3 4、 例3——实测某砖厂外排污染物SO2为50mg/m3，但同时检测仪器显示实测烟气中含氧量为18%，经计算折算系数为：21%÷（21%-18%）÷1.7=21%÷3%÷1.7=4.12，实测烟气中SO2浓度×折算系数=50mg/m3×4.12=206mg/m3，满足排放标准。 从上述几例在烟气中氧含量的变化不同，不论实测烟气中SO2浓度多么低，当废气中氧含量超过18%，经折算后，在检查报告单上填写的SO2浓度均超标，不能达到GB29602-2013标准。 二、氧含量超标原因解析 对于砖瓦窑排放废气的基准氧含量为18%的指标制订，并不是针对砖瓦行业而设置。之前二十年，对工矿燃煤锅炉、燃煤电厂早已设置，分别为9%、10%，其目的为防止企业，通过用空气对烟气进行稀释排放达标。如果采用空气稀释烟气达标，对其它燃煤工业炉有可能，控制操作也十分方便，属于一种有意违规。但砖瓦工业的主要生产设备——隧道窑由于其烧结工艺的大不同，干燥工段是低温大风，焙烧工段是前拉后推——前拉是窑头的排潮风机，后推是窑尾的冷却风机，大风操作满足了砖瓦的烧结工艺制度，获得合格的产品数量与质量，但导致外排烟气中空气过剩系数过高，从而使检测仪器显示烟气中氧含量高，导致折算后的烟气外排污染物不达标。 降低隧道窑烟气氧含量的难点在于：砖瓦隧道窑烧结技术与窑结构的工艺特点，与其它工业炉窑完全不同，其表现在： 1、内燃烧结制砖工艺特点——掺配在砖坯中的煤矸石的燃烧，不同于工业炉的煤炭直接燃烧，由于其砖坯的结构对燃烧的阻碍，其燃烧需要氧气更多，时间更长，过剩空气系数更大（5—8）。 2、隧道窑为一贯通式结构，砖坯的干燥、烧结、成品冷却均在同一通道内依次完成。隧道窑的制品烧结虽然要一定的风量，以保证氧化气氛，但不需要过大风量，而干燥工段则不一样，它需要低温大风，这个大风的作业要满足三分之二为正压，和将潮气带走的两个作用。而经干燥后排出的烟气含湿量大，温度低，如果烟气净化治理设备设置在干燥段排潮口处，检测十分难以达标，所以隧道窑的烟气环保达标难题，就是必须满足干燥工艺要求，这个无法避让的现实。 3、隧道窑的无组织漏风点多，窑墙、伸缩缝、窑顶加煤口、吊顶板与窑墙间隙、窑底密封、窑车侧板砂封、窑车之间的凹凸槽密封、窑门设计简化无密封，或者无进出窑门装置等多点，都会造成因抽风而增大窑内风量。炉窑漏风在以前看来都是小问题，只要不影响隧道窑运行，只要能烧出砖都不会引起砖厂业主重视。但在今后一旦装设在线监测后，一个小小的漏风点都会造成烟气的含氧量大增，从而导致废气排放不达标的大问题。 4、单就隧道窑而言，日常已投入运行的窑炉监控系统有温度和压力监测仪器，但燃烧所需要的空气（氧气）量是否合理，还没有仪器监控，也没有数据和经验可循，完全靠现场操作人员凭观火经验而定。当烟气含氧量过大，也就是大风抽取烟气，此时烟气温度表现较高，高温烟气不仅代表热量浪费，也预示着烟气检测数据超标。烟气温度过低，则预示窑内缺氧，燃料燃烧不充分。 5、隧道窑的工艺设计与配套的烟气环保净化工艺设计脱节。隧道窑的结构设计只考虑砖的干燥、烧结、冷却的热工工艺，没有考虑烟气的环保净化设计，近几年来，由于环保执法力度加大，不少省市开始摸索烟气环保净化的配套工艺及设施。但由于不能改动原炉窑结构，一般均在窑头或排潮口设置烟气净化设施，是否有用，是否合理，没有一个理论与实践的科学结论。再加上各种非标准建设的山寨窑炉、断面不一、长短不齐、燃料配方复杂、工艺随意这一砖瓦业现状，要想解决烟气达标治理，看似简单，单就上述烟气中氧含量这一个指标就成为当下砖厂与环保治理公司一个十分头痛的难题。 三、隧道窑烟气净化达标的解决办法 由于国家环保执法力度加大，现有砖瓦企业2019年元月一日～2019年12月31日大气污染物排放标准中二氧化硫浓度限值为150mg/m3，但2020年元月一日起，将收严为二氧化硫排放限值为50mg/m3。 根据中央要求，各地砖厂陆续安装了在线监测，一方面是地方政府彰显环保执法决心，另一方面也是为下一步即将实施的环保税征收工作打下数据基础。在线监测传输的数据信息是砖厂生产排放烟气污染物的实际数据，这些数据不仅决定砖厂的关、停，而且也决定今后能否承受环保税费的巨大压力，总之达到排放是广大砖厂所面临的一个重大考验。 为了尽量降低烟气中的含硫量，不少砖厂已开始不惜远途运输，采购低硫煤、低硫煤矸石；对老窑、旧窑、热工性能差、漏风点多的窑进行技改整修；或则推倒重建，使其尽量实现合理用风，杜绝错误风、减少无用风。 但如前所述，烟气中的含氧量与用风量关系密切，而合理的用风量又与砖厂的产品产量、质量密不可分。因此仅从用风量来考虑降低烟气污染物排放量困难巨大。是否在保证现行隧道窑烧结工艺不做大的改动，又不影响砖厂产品质量前提下，寻找一种可以降低外排烟气中氧含量的工艺方案值得研究。 我司重庆新华陆帆在长期隧道窑烟气环保净化处置中，不断探索、工程实践、结合窑炉热工制度，提出了一套解决方案，近期即将在一日产20万匹矸石内燃砖厂展开施工，力图在此领域开创一条节能、减排、达标的光明之路。
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