作者简介：陈荣生，1972年参加工作，高级工程师，分别从事过材料研究、建材工艺设计、科技信息管理、建材机械制造及营销、烧结砖企业管理等方面的工作，主持的两项烧结砖工厂设计，获得中国勘察设计协会优秀设计二等奖。在《砖瓦》等国内专业刊物，发表过论文数十篇。 

王竹茹，毕业于武汉理工大学机械设计制造及其自动化专业。在西安墙体材料研究设计院做电气设计工作，主要参于并独立完成的项目有：寻甸先锋硅藻土开发有限公司年产2万吨CDE复合型沥青改性剂生产线；焦作市中铝新型建材有限公司年产1.2亿块烧结空心砖生产线；孟加拉国年产1亿块粘土烧结砖生产线；平朔公司年产1.2亿块煤矸石烧结砖生产线；刚果共和国马夸陶瓷工业园日产10000平方米陶瓷釉面地砖生产线等数十家大型项目的电气设计工作。

摘要：烧结空心砖生产中排放的烟气，面临环保部门除抽检外并实施在线监测的要求，对此，生产工艺必须围绕原料、燃料、窑炉结构、产品规格、生产运行和烟气净化设备性能等等环节，以满足国家标准要求，减少污染物排放为目标。否则，企业将会因污染物排放超标而受到停产整顿或高额罚款的处罚。

关键词：大气污染物排放标准、烟气治理措施、脱硫设施；

国家标准GB29620——2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》于2014年元月1号正式实施，标准中对污染物种类做了明确的规定，其中，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物（以NO2计）、氟化物（以总氟计）的排放值做了限定。标准实施两年来，烧结砖企业对污染物的防治，根据现有环保设备的性能，主要采取布袋收尘器、脱硫塔等环保设施，对原料破碎粉尘、烧成及干燥烟气进行了污染物防治。特别是新建烧结砖企业，针对污染物排放的治理环节比较完善。标准的实施，推动了烧结砖生产环境质量的改善，提高了企业形象。

国内大部分地区，随着冬季供暖燃煤数量增加、汽车尾气排放、一般工业生产污染和扬尘，加之秋冬季不利天气条件，雾霾危害现象越来越普遍，越来越严重。在重度污染情况下，政府及环保部门，除采取汽车限行、停止建筑施工、停止工业生产等措施外，部分地区政府还对属于一般工业生产的烧结砖企业，采取了关停取缔的措施。同时，环保部门根据《砖瓦工业大气污染物排放标准》的要求，除对烧结砖企业干燥、焙烧系统烟气排放进行定期抽检外，还对该系统进行在线监测。烧结砖大气污染物排放在线监测的实施，将推动企业，不仅需要对燃料、干燥、焙烧系统进行严格控制，还需要完善生产工艺全流程，必须围绕原料、燃料、产品规格、参数控制、窑炉结构、生产运行和脱硫设施性能等等环节，在规模化生产条件下，以减少污染物排放为主要目标，实现砖瓦工业大气污染物的达标排放要求。

1、排放标准

《砖瓦工业大气污染物排放标准》中对现有企业和新建企业的大气污染物排放分别进行了规定。同时规定，自2016年7月1日起，现有企业同样执行新建企业大气污染物排放限值。大气污染物排放限值见表   1、表2

尤其重要的是，标准规定，实测大气污染物排放的浓度，应换算为基准过量空气系数的排放浓度。基准过量空气系数规定为1.7（在此基准过量空气系数条件下，基准氧含量为8.65%）。

此外，标准还提出对污染物排放监控位置，须设置规范的永久性测试孔、采样平台和排污口标志。

值得注意的是，2010年颁布实施的《陶瓷工业污染物排放标准》（GB 25464-2010）中，除对污染物排放值做出规定外，同时提出，大气污染物排放浓度，应换算为基准含氧量8.65%条件下的排放浓度，并以此作为判定排放是否达标的依据。

然而，该标准在实施过程中，正是其基准含氧量8.65%数值低于欧洲部分陶瓷生产国家标准，使得国内陶瓷行业在生产实践中，干燥和烧成污染物难以实现达标排放。对此，2014年12月12日，国家环境保护部对《陶瓷工业污染物排放标准》（GB 25464-2010）提出修改单，部分修改内容如下：

“将4.2.7条修改为：喷雾干燥塔、陶瓷窑烟气基准含氧量为18%，实测喷雾干燥塔、陶瓷窑的大气污染物排放浓度，应换算为基准含氧量条件下的排放浓度，并以此作为判定排放是否达标的依据”。

当基准含氧量为18%时，基准过量空气系数达到7.0。

如将陶瓷工业与烧结砖行业相比较，陶瓷工艺水平较高、装备性能完善，焙烧窑炉采用宽断面轨道窑，工厂制造、现场组装，窑炉密封性能良好，燃料以煤气、天然气为主，过量空气系数较低。而烧结砖行业正相反，特别是隧道窑，现场砌筑，窑炉断面大，产品干燥焙烧数量较高，窑炉密封性能较差，燃料以燃煤为主，其次还利用煤矸石、锅炉渣或粉煤灰等工业废弃物中的残余发热量作为燃料，因而，在焙烧过程中过量空气系数较高。陶瓷工业与烧结砖行业之间的技术水平差距还很大。

 陶瓷工业与烧结砖行业的比较，以及《陶瓷工业污染物排放标准》（GB 25464-2010）修改单的提出，目前正在实施的《砖瓦工业大气污染物排放标准》中基准过量空气系数1.7（在此基准过量空气系数条件下，其基准氧含量为8.65%）的规定过于严格。

2、烧结砖烟气监测

贵州省某县烧结砖企业，采用页岩、煤矸石为原料，生产烧结普通砖，一次码烧工艺，两条2.5×70m干燥隧道窑和三条2.5×90m烧成隧道窑，2015年普通砖产量达到7000万块。生产工艺中烧成隧道窑烟气由送热风机全部送入隧道干燥室，热交换后，经风机送入水平脱硫装置，尾气进入高70m烟囱排放。

2015年12月，地区环境监测站对该厂干燥、焙烧系统进行了烟气监测，监测及计算结果见表3。

表3            烟气排放实测参数及计算

监测报告结论为：按照《砖瓦工业大气污染物排放标准》排放限值评价，该厂二氧化硫排放浓度和颗粒物排放浓度均超过排放标准限值的1.14倍和0.10倍。

根据评价结论意见，地区环境监测站要求该厂进行整改，如不能实现污染物达标排放，将采取排污罚款的行政处罚。

该监测报告结论的计算，采用氧含量计算过量空气系数公式，计算过程如下。

实测时烟气氧含量：13.8%；

实测时二氧化硫浓度:1058mg/Nm³；

实测颗粒物排放浓度：64.1mg/Nm³；

实测时过量空气系数α'=21&pide;(21-13.8)=2.917≈2.92；

折算系数为2.92&pide;1.7（标准中基准空气过量系数）=1.7176；

折算二氧化硫排放浓度：1.7176×1058=1815mg/Nm³；

折算颗粒物排放浓度：1.7176×64.1=110.0mg/Nm³；

二氧化硫排放浓度对标计算：

（1815mg/Nm³-850mg/Nm³）&pide;850mg/Nm³=1.135≈1.14，超过标准1.14倍。

 颗粒物排放浓度对标计算：

（110.0mg/Nm³-100mg/Nm³）&pide;100mg/Nm³=0.10，超过标准0.10倍。

一般而言，仅采用烟气中氧含量计算过量空气系数的方式，误差较大。应同时检测氧含量和二氧化碳含量，然后计算过量空气系数，其结果较为准确，可作为监测部门评价烟气中有害物含量及对环境污染的计算依据。

3、烟气达标排放的措施分析

烧结砖行业中，干燥及烧成隧道窑是砖瓦工业大气污染物排放的重点，也是环保部门监测的重点环节，烟气能否达标排放，毫无疑问，首要条件是原料和燃料中硫化物成分越低越好，其次，窑炉结构形式和燃烧条件决定。此外，新建企业配备性能较好的脱硫设施，也是烟气达标排放的必要措施。

3.1原料和燃料性能选择

烧结砖产品特性表明，采用的原料和燃料，主要是页岩、煤矸石、粉煤灰和原煤等粗级材料或工业废弃物。资料显示，这些用于制砖的原料和燃料中，均含有数量不等的黄铁矿、有机硫化物和硫酸盐成分，在砖坯焙烧过程中，含硫化合物分解。多数情况下，页岩原料中的含硫化合物成分相对较低，产品焙烧过程中，原料内部分解的部分SO 2，会与原料中含有的碱土金属氧化物发生反应，生成硫酸盐，留在烧结砖坯体内，成为成品烧结砖泛霜的因素。

根据资料，煤产生的SO2与其含硫量和热值相关，煤发热值越高，则SO2排放量越低，而烧结砖焙烧工艺中，采用的煤或煤矸石，其含硫化合物成分普遍较高、热值较低，能够分解数量较多的SO2、SO3有害气体。

 因而，燃料性能选择中，应优先采用工业废渣中粉煤灰、锅炉渣作为内燃掺配料，因为这些废渣已经经过燃烧，硫含量较低，再次燃烧后，烟气中SO 2的危害也较小。其次，应严格选择低硫、低灰分、高发热值的原煤，为烟气达标排放创造较好的条件。

煤矸石的应用，既可作为内燃掺配料使用，也可作为原料使用，然而，煤矸石成分复杂、灰分高，其中含硫化合物含量较高。是烟气不能达标排放的主要因素。本文被监测烧结砖厂，采用的煤矸石作为内燃掺配料，掺配比例为15%（重量比），煤矸石分析报告见下表。

表4            煤矸石分析报告

表中数据表明，煤矸石发热值较高，对稳定和提高干燥和烧成产量，作用较好，这也是该厂2015年普通砖产量达到7000万块的重要原因之一。然而，煤矸石全硫含量高达15.51%，较低含量达到5.92%，使得烟气中的SO2、有害气体排放浓度超出标准指标，不能实现达标排放。

根据《砖瓦工业大气污染物排放标准》规定，自2016年7月1日起，现有企业同样执行新建企业大气污染物排放限值，二氧化硫排放浓度均为300/Nm³，不再对煤矸石原料烧结砖提出其他排放浓度指标。就本文被监测烧结砖厂而言，即便基准过量空气系数假定为7.0（与陶瓷工业污染物排放标准相同，在此基准过量空气系数条件下，其基准氧含量为18%），此时，二氧化硫实测排放浓度

=0.42×1058=444mg/Nm³，与标准中300mg/Nm³指标相比，仍然超出0.48倍。由此可见，煤矸石作为烧结砖原料或内燃掺配料的应用，将受到极大限制。

  3.2 低的成型水分

烧结砖干燥工艺中，每蒸发1kg水需要热量为1100~1300kcal，当隧道窑余热烟气温度为100℃时，随着湿坯成型水分的提高，入窑干燥所需烟气量越多，而烟气量的增加，如不降低烟气温度，燃料消耗量将提高，有害气体含量增加，同时过量空气系数加大，必然降低脱硫设施脱硫效率，对二氧化硫实测排放浓度达标存在不利影响。

3.3好的干燥适应性

烧结砖湿坯在干燥过程中，其原料性能如能够满足较高烟气温度条件干燥，砖坯不会产生裂纹，此时，适当提高隧道窑余热烟气温度，当烟气温度由100℃提高到120℃时，干燥所需烟气数量将减少，进入脱硫设施的过量空气系数降低，有利于二氧化硫实测浓度达标排放。

3.4密封性能良好的窑炉系统

控制焙烧隧道窑空气过剩系数，能够有效低降低烟气总量，对烟气脱硫处理及达标排放较为有利。生产中，隧道窑过量空气系数的提高，主要原因是烧成隧道窑和窑车构成的窑炉系统密封状况破坏造成的，此外，也存在设计建造的隧道窑计算空气过剩系数取值较高的现象，达到3～4，某些情况下甚至超过4的现象。实际运行中，空气过剩系数达到6.0左右也较为常见。

为了降低过量空气系数，需要对窑炉系统密封进行细致检查，避免窑体漏气、窑车砂封漏气、窑车曲封漏气，同时，对隧道窑窑门、哈风闸的密封结构进行定期检查和维护，避免漏气。

3.5好的保温

根据烧结砖单位产品能耗限定值标准，能耗消耗范围为51~57kgce/t（357～399kcal/kg），见表5。超过该指标限定值范围，意味着外投煤或内燃掺配料增加，SO2有害气体排放浓度也随之提高。因此，需要保持窑炉系统的保温性能，保持窑炉余热系统管道保温，避免能耗提高、余热烟气温度降低，有利于二氧化硫实测浓度达标排放。

表5          烧结墙体材料单位产品能耗限定值

3.6减少焙烧坯体重量

烧结普通砖密度约为1700kg/m³，烧结多孔砖、多孔砌块砖、空心砌块等产品，密度指标范围为700∽1200kg/m³，与 烧结普通砖密度相比，或多孔砖与空心砌块相比，产品密度每立方米消耗的原料重量，高的密度相差多达1000kg，低的密度相差500kg。砖坯焙烧重量的增加，意味着燃料消耗的提高，SO2有害气体排放浓度也随之提高。二氧化硫处理难度增加。因此，在市场需求条件下，多组织生产低密度的空心砌块产品，能够有利于污染物达标排放。

3.7规模化生产

烧结砖规模化生产，能够有效地提高产量和质量，降低单位产品能耗，实现节约能源消耗，减少污染物排放的目标。规模化生产不仅与原料、工艺流程、技术方案、设备性能、人员素质等已有条件相关，同时与生产管理、产品质量管理有关。以焙烧环节为例，当焙烧周期稳定时，烧成隧道窑预热带、高温带和冷却带三带相对固定，温度较少波动，窑车进车数量增加，产量提高，单位产品能耗降低。如焙烧周期频繁波动，三带变化较大，窑内温度不能稳定，此时，窑车进车时间延长，产量下降，能耗增加。随着燃料消耗的提高，有害气体排放浓度也随之提高。

生产工艺中，当采用全内燃焙烧，完全排除外投煤类似散煤燃烧的不确定状况，隧道窑预热、高温和冷却三带更为稳定，同时，避免外投煤不完全燃烧带来的有害颗粒物增加。采用全内燃焙烧，空气过剩系数焙烧可控制较低，有利后续脱硫设施对烟气的处理。

因此，加强企业生产、质量管理，实现规模化生产，不仅是保证烟气达标排放的重要措施，也是企业提高产量、提高效益的重要措施。

3.8  性能良好的脱硫设施

烟气中有害气体的治理，需要通过脱硫设施做最终的处理，是烟气在线监测达标排放的最后一道防线。因而，脱硫设施的选择及应用，其重要性不言自明的。

当前，烧结砖企业采用的脱硫设施种类较多，规格、结构、性能差异较大，脱硫系统的选择较少通过工艺设计，在应用中，出现脱硫效率低、处理烟气量少、系统阻力较大、脱硫剂消耗高、对干燥工艺影响严重、缺少对烟气、循环液pH值、水雾含量等重要参数的实时检测控制等弊病，部分砖厂的脱硫设施基本不能正常运行。

还有部分砖厂，烧成隧道窑预热带的烟气由风机抽出后，通过脱硫设施，进行脱硫。而由冷却带的余热烟气，由风机送到干燥隧道窑干燥，废气不经处理直接由烟囱排放。然而，这部分直接排放的废气，因FeS2能够在烧成隧道窑砖坯冷却阶段继续氧化分解，释放出含硫气体，使得余热烟气中仍然带有SO2、SO3等有害气体进入干燥室，从而出现污染物超标排放现象。这种情况，应该引起烧结砖企业重视。

性能好的脱硫设施技术要求较高、系统设施制造质量要求严格、检测控制要求及时准确。因此，脱硫设施的选择，需要关注以下几点。

脱硫系统运转能耗低；系统阻力低；允许烟气流速较高；较高的SO2脱除率；设备系统维护费用少；高效“液滴”分离，避免下游设备垢污沉淀和腐蚀，成套脱硫设备投资较低。

此外，烧结砖企业还可根据《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》中对脱硫设备的技术性能，结合企业的实际条件，选择脱硫方法与脱硫剂。

表6                脱硫装置主要技术指标

4、结束语

《砖瓦工业大气污染物排放标准》实施以来，由于其中排放指标低，基准过量空气系数仅为1.7，因此，烟气中二氧化硫排放浓度超标现象极有可能存在。在线监测条件下，超标排放的处罚，对现有企业的持续生产影响较大。

首先，烟气在线监测达标排放的措施，需要在砖坯焙烧的全过程中，严格控制全硫含量，严格窑炉系统结构密封性能及运行条件。

其次，通过对烟气流量、压力、烟气含硫量、脱硫剂性能等参数的检测分析，选择性能较好的脱硫设施。

第三，烧结砖企业应设立专门的烟气脱硫设施系统技术管理部门，高度重视脱硫系统的运行质量，避免超标排放现象。

同时，建议政府相关部门、墙材行业协会、科研院所、设计院、环保设备企业和烧结砖企业，共同对烧结砖大气污染物排放采用的脱硫设施设备进行专项研究，提出经济、适用和满足标准要求的规格较为统一的成套脱硫设施。避免企业盲目采用脱硫设施后，却不能满足排放标准要求的情况发生。

参考文献：

1、《脱硫工程技术与设备》郭东明编著、

北京：化学工业出版社 2007.6

2、《过剩空气系数计算公式的比较》傅忠诚、潘树源、徐鹏

《煤气与热力》2006年6月   

3、《应怎样测定和评价烧结砖原材料中的含硫量》吴双　  

《砖瓦》 2014年10月　

4、《我国砖瓦装备的发展和节能减排》徐鳴、王亚娟、邹积玉    

《砖瓦世界》2014.9