摘要：目前隧道窑烟气排放不达标的主要原因是基准空气过量系数不适合隧道窑工艺的实际，本文重点通过隧道窑结构和工艺计算，分析烟热分离处理和利用的可行性，促进烟气达标排放。

砖瓦行业面临巨大的环保生存压力，虽然现有的隧道窑具有脱硫除尘设施，大多数也都通过环评和环保验收，但真实工况排放大多数的指标不达标，即现在的脱硫除尘技术方案，不能稳定满足隧道窑实际生产工艺。主要原因是《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB29620-2013)规定的基准空气过量系数没有考虑生产工艺的特性，不切合实际，在没有修订标准之前，为了达标排放，不得采取一些降低空气过量空气系数的措施，不能怨天尤人，需要行业共同努力、寻找自救措施，促进隧道窑达标排放。

本文通过隧道窑结构和工艺计算旨在说明烟热分离处理和利用是可行的，有利于烟气达标排放。但由于行业在此之前重点考虑的是热量的利用，没有对烟热分离处理和利用进行测试，数据很少，能量的消耗要高于混合排放，但如何分离烟气与窑尾余热气体？生产中如何控制二者的比例？烟气热量不利用浪费的能源有多少？增加成本的比例？需要实际测试验证，更需要对改造后的生产线进行系统测试。建议行业开展烟热风分离处理基本数据的测试、工艺改造和相关研究。

下面探讨采取隧道窑烟热分离处理和利用的技术措施，促进排放达标的可能性。抛砖引玉，供参考。

一、隧道窑烟热分离处理和利用要解决的问题？

目前大多数隧道窑都是采用将隧道窑所有的烟气、干燥空气、水蒸气等混合后，进行烟气脱硫除尘后排放，造成烟气处理量大、烟气过量空气系数高等问题，环保检测标准中为了防止稀释排放，规定了远低于砖瓦生产实际的基准过量空气系数，因此造成隧道窑烟气排放不达标。

隧道窑烟热分离处理和利用：是将隧道窑混合气体中的预热段混合烟气、余热空气分离，预热段混合烟气重点脱硫、除尘处理，余热空气干燥砖坯后重点除尘，“烟热分离”后的预热段混合烟气中的空气减少，降低了烟气的含氧量，解决目前隧道窑烟气排放因空气过剩系数高无法达标的问题，促进隧道窑气体排放达标，另一方面可使脱硫设施投资和烟气处理成本的降低，但能耗增加。

特别说明：隧道窑烟热分离处理和利用，从利用能源、生产工艺方面来说不是节能技术和合理工艺，仅仅是从环保方面为了解决国家标准中基准过量空气系数不适应行业实际的要求采取的措施，这是我们探讨的前提。

二“隧道窑总烟气”的组成：

由于环保要求集中排放和余热利用达到节约能源，烧结砖生产中总烟道排放的气体（我们习惯上说的“隧道窑烟气”）是燃烧烟气、冷却产品的热风、水蒸气、干燥产品的空气等混合气体，都通过总烟道集中排放（不同于锅炉、工业窑炉等直接燃烧产生的烟气）造成含氧量过高，并不是企业为了稀释排放。

为了不表述混乱，本文暂这样定义：

1、燃烧烟气：燃料燃烧产生的气体称为燃烧烟气。

2、预热段混合烟气：预热段抽出的气体称为预热段混合烟气，包含燃烧烟气、水蒸气、挥发份等。

3、余热空气：经冷却段冷却产品后抽出的热空气称为余热空气。包含热空气、挥发份等。

4、隧道窑混合气体：把预热段混合烟气和余热空气干燥砖坯后的混合气体称隧道窑混合气体。从成份上讲包括两大部分：一是燃料燃烧产生的燃烧烟气（主要包括CO、CO2、NOx、N2、O2、H2O等）和预热段蒸发的水蒸气（H2O）、分解的结构水水气（H2O）、挥发份等，二是来自冷却段加热的“热空气”。

5、隧道窑烟热分离处理和利用：是指将隧道窑混合气体中的预热段混合烟气、余热空气分离，分别进行处理和利用。

6、隧道窑混合气体组成示意图，（见图1）：

三、隧道窑烟热分离处理和利用的可行性

1、规范建设的隧道窑可以做到烟热分离处理利用。

众所周知，早期的砖瓦工业的隧道窑的烟道和余热烟道是分离和独立的风闸控制。（见图2是比较早的隧道窑设计）。隧道窑结构上是可以做到烟热分离治理和利用，正规设计的隧道窑也是烟道和余热烟道是可以分离的，在此探讨的前提是规范的隧道窑。

图2、  隧道窑热风利用系统示意图（窑下平衡系统略）

但是、改革开放后市场上有很多由“能人”建造的隧道窑的烟热是无法分离，也有很多隧道窑没有抽余热设计，空气全部经过焙烧段燃烧后从烟道进入干燥室，这一类的烟气处理以后再专题讨论。

2、预热段烟气占隧道窑混合气体的比例

由于隧道窑燃烧、烟气的产生、干燥过程中受不同原料、燃料、气候、海拔高度等条件的影响因素太多。这里仅仅是利用现有的经验公式进行定性的分析，不一定正确，可通过实际检测数据验证。通过计算不同情况下，燃料燃烧、预热段水分和挥发成分估算、干燥热风温度的不同，预热段烟气占隧道窑混合气体的比例小于50%，供参考，详细计算见表1。

1 、在工业中计算，一般情况下，燃料燃烧的过量空气系数以辐射室的1.1~1.3。实践表明，过量空气系数每降低0.1，加热炉的热效率可提高1.3% 。

2、计算公式来自《烧结砖瓦工业热工设备及热工产量》p121，王家泰主编，1988年6月

对流干燥1kg水在140℃温度空气入，100℃度排出时需要66.7kg空气，折52标立方米（标干）。

对流干燥1kg水在120℃温度空气入，70℃度排出时需要55.6kg空气，折43标立方米（标干）。

对流干燥1kg水在130℃温度空气入，70℃度排出时需要41.7kg空气，折32.2标立方米（标干）。

对流干燥1kg水在140℃温度空气入，70℃度排出时需要37kg空气，折28.6标立方米（标干）。[黄列武《湿空气的湿度计算及在干燥热工中的应用》《砖瓦》2010年6期p29-34中：干燥1kg水需要空气，折31.63立方米（标干）。]

对流干燥1kg水在150℃温度空气入，70℃度排出时需要31.3kg空气，折24.2标立方米（标干）。

四、计算结论分析

1、进入隧道窑的残余含水量对预热段混合烟气的产生量影响大。

在砖坯的残余含水率6％时，预热段混合烟气占隧道窑混合气体总排放量37%左右的。

如果残余含水率降为4％时，预热段混合烟气占隧道窑混合气体总排放量29%左右。

残余含水率降为2％时，预热段混合烟气占隧道窑混合气体总排放量21%左右。

降低入窑残余含水率可大量减少预热段混合烟气的量，减少热量的损耗。

2、理论煤燃烧烟气占隧道窑混合气体总排放量的比例随干燥空气排出温度不同变化，但低于10%。

3、分离处理后，根据干燥室排出烟气温度不同，预热段混合烟气（需要脱硫除尘）仅是原来隧道窑混合气体不到一半的量。根据干燥室排出烟气温度的不同，占总烟气的33-47％。

五、隧道窑排放气体的建议处理方案

根据结构分析和近似计算，建议促进达标的隧道窑排放气体的建议处理方案如下：（系统示意图见图4）

1、对冷却段的余热空气经过袋收尘（或电收尘）进入干燥室，用余热空气烘干砖坯，排潮气不再脱硫和除尘[根据部分企业的实际测试采用低硫煤的隧道窑混合烟气的硫含量相对比较低，冷却段余热空气的硫含量应该更低，由于烟热分离之前应用少，测试数据少，需要更多的测试确定。]，直接排空，因为不是燃烧的烟气，不再受燃烧烟气空气过剩系数1.7折算标准的限制。由于烟热分离之前应用少，测试数据少，需要更多的测试确定。

2、对预热段的预热段混合烟气进行布袋除尘后通过换热器，再进入脱硫塔脱硫排放，通过换热器后的热空气与余热空气共同进入干燥室干燥砖坯。

根据部分企业的实际测试采用低硫煤的隧道窑混合烟气的硫含量相对比较低，冷却段余热空气的硫含量应该更低，由于烟热分离之前应用少，测试数据少，需要更多的测试确定。

六、结语

1、烟热分离处理能促进达标排放，分离处理后，需要脱硫除尘的预热段混合烟气仅是隧道窑混合气体不到一半的量,但生产能耗要增加。

2、隧道窑排放气体的建议处理方案：

1）、对冷却段的余热空气经过袋收尘（或电收尘）进入干燥室，用余热空气烘干后直接排空。

2、对预热段的预热段混合烟气进行布袋除尘后通过换热器，再进入脱硫塔脱硫排放，通过换热器后的热空气与余热空气共同进入干燥室干燥砖坯。