1、重庆市建筑材料研究设计院,重庆400020; 2、重庆市洲乐堂科技有限公司,重庆40000 ;3、重庆市郎丰机电有限公司,重庆400030; 4、重庆市春禄环保设备有限公司,重庆402368)
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染物防治法》,加大大气污染防治力度,进一步完善国家污染物排放标准,环境保护部决定对《钢铁烧结,球团工业大气污染物排放标准》等20项国家污染物排放标准进行修改。
修改内容中包括《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB29620-2013)。其修改单:①标准排放限值中的二氧化硫最高允许排放浓度调整为150mg/m3,即降低一倍。其余三项不变;②将烟气基准含氧量由8.6%调高为18%(即基准过量空气系数由1.7%调高为7%),实测大气污染物排放浓度应换算为基准含氧量18%条件下的排放浓度,并以此作为判定排放是否达标的依据;③对需要特别保护措施的地区,增加了“大气污染物特别排放限值”;④增加了“无组织排放控制措施”,措施分为一般地区无组织排放控制和重点地区无组织排放控制两类。执行时间:新建项目无组织排放控制措施要求自修改单发布之日起执行。现有企业无组织排放控制措施要求自2019年1月1日起执行。其中京津冀大气污染传输通道城市自2017年10月1日起执行。
目前多数砖瓦厂建设在一般地区,处于该地区的砖瓦厂无组织排放控制内容为:
(1)原料,燃料控制
①.煤矸石,原料储存于储库,堆棚中,或设置不低于堆存物高度1.1倍的围挡,并采取洒、水覆盖等控制措施;
②.黏土页岩等堆场设置不低于堆存物料高度1.1倍的围挡、或采取覆盖等措施;
③.粉状物料转运应密闭输送,其它物料转运应在产尘点设置集气罩,并配备除尘措施;
④.原料陈化应在封闭储库中运行。
(2)破碎及制备控制
①.各种原料,燃料的破碎筛分过程应在封闭厂房中进行,配备除尘设施;
②.页岩,煤矸石,煤等破碎筛分应在设备进出料口等产尘点设置集气罩,并配备除尘设施;
③.配料及混料过程产尘点应设置集气罩,并配备除尘设施。
(3)干燥和焙烧控制
①.干燥室,焙烧窑应有组织收集,经污染治理措施处理后经排气筒排放。加强干燥室和焙烧窑的密封,保证进出车即生产时无烟气外溢;
②.窑顶外加煤应密闭储存,窑顶投煤孔不操作时应及时关闭;
③.窑车表面结构保持整洁,码放砖坯前进行维护清扫。防止粉尘带入室内。
(4)除尘灰控制
①.除尘器应设置密闭灰仓并及时卸灰,除尘灰不落地;
②.如采用车辆运输,在除尘灰装车过程中应使用加湿系统,并对运输车辆进行覆盖,除尘灰输送返回原料系统。
(5)路面硬化厂区道路、原料、燃料堆场路面应硬化,并定期清扫,洒水保持清洁。
对砖瓦厂而言,《污染物排放修改单》规定了两大内容:一是控制无组织排放,二是控制砖瓦窑烟气集中排放的污染物。
作为砖瓦人,不但要做到为祖国的建设事业添好砖、加好瓦,而且要做到生产绿色砖瓦,尽最大的努力不向外界排放污染物。为此,必须在生产过程从头到尾的各个环节把好关。
对无组织排放控制的措施,在“标准”中写得很清楚,只要严格执行即可。
而对砖瓦窑集中排放烟气的污染物治理问题,由于各窑的烟气排放量、烟气中污染物含量等诸多因素存在差异,治理做法也应有不同,其中技术含量较高。虽然在“修改单”中将烟气基准含氧量有所调高,为砖瓦窑烟气治理排放达标降低了一些难度,但是降低一些难度并不等于没有难度。如果脱硫工艺设计不合理,脱硫系统没有配备自动控制,对烟气治理不能做到精细化管理,其结果必然是:治理成本高,治理效率低,烟气仍然难以达标排放。
笔者认为,为了使砖瓦窑烟气能高效,精准脱硫净化,应做到以下几点:
(1).认真测定和合理确定基本参数
这些参数的获得可以为正确选择脱硫工艺及其设备打下基础。参数包括:
1)、烟气的流量(Nm3/h);
2)、烟气中含硫量(mg/Nm3);
3)、烟气中含尘量(mg/Nm3);
4)、烟气的温度不宜超过制作脱硫塔(吸收塔)有机材料的最高耐热温度。一般为:<90°C。如烟气温度过高,应对其进行水冷却。
5)、控制烟气的塔内流速为:≤3~3.5m/s;
6)、控制烟气在塔内吸收SO2区段的停留时间为:≥3S;
7)、确定塔的内径(m);
8) 、确定塔在吸收SO2区段的高度(m);
9) 、确定塔的顶端距地平面的高度为:≥15m(塔顶应预留污染物排放监测孔);
10)、确定钠碱与水的质量比(固液比)为:10:90~15:85;
11)、确定钠碱吸收剂(液)与烟气比(液气比)为:>5L/m3;
12)、确定塔内钠碱吸收剂(液)喷淋层数为:3~4层;
13)、确定塔内钠碱吸收剂(液)喷淋雾滴大小,在烟气流速不大的情况下,雾滴应适当小些,以利于增加钠碱雾滴与烟气接触面积,从而提高吸收SO2效率。但在烟气流速较大的情况下,过小的雾滴又会随气流带出塔外,不但会造成钠碱损失,而且会污染周边环境;雾滴应力求分布均匀;
14)、确定喷淋雾滴覆盖率为:200%~300%;
15)、控制经NaOH吸收剂吸收SO2后的循环液PH值为:5.0~8.0;
16)、控制经再生后的NaOH溶液返回塔的PH值为:9.0~11.0,(保持较高的碱性环境,以便对SO2有较高的吸收率);
17)、确定石灰脱硫剂的有关参数:
a有效氧化钙含量最好为:>75%,最低≮60%;(如用石灰石粉做脱硫剂,碳酸钙含量最好为:>90%);
b石灰浆液细度:200目筛余<10%;
c钙硫比:>1;
d在再生池中CaSO3氧化成CaSO4时间为:≥2h;
18)、塔内的除雾器应设置便于维修的冲洗装置,并定期冲洗,以免出现堵塞。经除雾器除雾后塔出口烟气中雾滴的浓度要求:<75mg/m3;
19)、石灰存储仓中石灰的存储量:≥7天;
(2)应“量身定做”脱硫塔
脱硫塔是脱硫系统的核心,塔内由SO2吸收区、浆液循环系统、除雾区、冲洗系统等组成。其规格尺寸和内部结构做法是有讲究的,是和脱硫效率及脱硫成本密切相关联的。
就塔的规格尺寸和内部结构而言,应通过烟气流量及在吸收区既定的停留时间等参数经计算和全面分析优化后确定。不要随意购置一台不合适的塔,更不要为了节省费用,购置内径过小,吸收区过短的塔。这样做的结果是不但吸收SO2效率低,而且会使NaOH溶液随气流带到外界,增加脱硫成本。
制塔材料也有讲究,尤其是烟气入口处材料,应耐腐蚀、耐磨损。耐烟气的温度。与脱硫后的湿烟气接触的烟道和烟囱应采取防腐措施,并设疏水装置。
每条窑宜独立配置一台塔,不要两条窑或多条窑共用一台塔,以免两股或多股烟气在塔内“顶牛”,增加动力消耗和降低塔的运行效率。
应该特别指出的是,循环泵是脱硫系统的主要动力消耗设备,应选择能效高、故障少、质量好的循环泵,以保证其长期稳定运行,并要有备用。为减少颗粒状物料对泵体磨损,在泵的入口处应安装过滤网。
(3)合理建设各个池子
池子是脱硫系统不可分割的重要组成部分。池子设计的容量、数量、材质、布置等应根据生产规模、防腐要求及相互关联等情况确定。
池子包括:
①、清水池(亦称碱水池),一般设1~2个。用于容纳:a从沉淀池上层溢流来的清液;b由钠碱泵补充来的新鲜NaOH溶液。二者混合后,通过回流泵送到塔内喷淋层的最上面一层(如喷淋层数为三层,则下面两层是由循环泵从塔底循环区抽送来的部分循环液,还有部分循环液分流至再生池);
②、沉淀池(亦称循环池、回水池),应设2个,并有足够容量,轮换使用。用于容纳再生池溢流来的经再生后的NaOH溶液。NaOH溶液在该池停留时间为5~10min,停留时间不宜过短,并应及时清除池底灰渣。以免导致CaSO3和部分被氧化的CaSO4沉淀不完全,灰渣沉淀不彻底,溢流到清水池进入脱硫塔区,造成结垢。其下层沉淀的泥浆用砂浆泵输送至真空过滤机进行固液分离,并将含有NaOH的液体泵送回沉淀池循环使用;
③、再生池(亦称反应池、置换池、搅拌池),应设2个,轮换使用。用于将可溶性Na2SO3、NaHSO3与Ca(OH)2进行置换反应,生产CaSO3,并使NaOH得以再生后的溶液溢流至沉淀池,重复使用。再生池在鼓风机和搅拌机的作用下(供氧),使CaSO3和氧气进行反应,生产CaSO4(石膏)副产品。注意事项:a、反应时间为2h;b、初始PH值适宜范围为5.0~5.5;c、适宜反应温度为50°C左右;d、搅拌强度宜为450r/min左右转速;e、曝气量既不宜过小,也不宜过多。以产生足够气泡,使气液充分接触为准。为了使CaSO3彻底氧化成CaSO4,在此期间应保持氧/硫摩尔比≥1.5,以免出现未氧化的CaSO3溶液流到沉淀池,再流入清水池,再送入脱硫塔,在塔内氧化成CaSO4沉淀,从而堵塞管道。固体含量低些则有利于提高CaSO3的氧化效果,一般选择固体含量为8%~10%。
副产品固体沉淀物中的主要成分是CaSO4(石膏),另外还有石灰中不能参与脱硫反应的杂质,以及Na2SO3被氧化成Na2SO4沉淀等。一般情况下,副产品中含CaSO4(石膏)量约为80%。应安排好副产品(石膏)的合理利用;
④、石灰制浆池,一般设1~2个。用于容纳石灰浆液,其容积应满足8h用量。
石灰制浆池应采取可靠的防腐措施,装设防沉积装置,如加装浆液式搅拌器等。石灰浆液管道上应有排空和停运后的冲洗设施。
(4)配置自动控制和在线监测系统
对脱硫装置实行全方位的自动控制。主要内容包括:吸收剂的浓度、PH值、液位;循环泵的电流;烟气的温度和流量;各种物料消耗量等。
多套脱硫装置宜合用一套自动控制系统进行集中控制。
在线监测:脱硫装置的入口和出口烟道应按《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》GB/T16157等要求合理设置检测孔,并配套建立永久性检测采样平台。
在线监测数据以每小时一次的频率上传到各级环保局网站,大家可以从环保局网站公开信息查看到实时在线监测数据。在线监测设施已成为各级环境管理部门实施环境监管的重要手段。因而在砖瓦窑脱硫系统设计中,应高度重视在线监测能够长期、稳定运行。
(5)注意事项
①、应采取自动加“药”,不采取人工加“药”
由于生产中的种种原因,砖瓦窑的焙烧制度需经常调整,因而烟气流量也随之有所变化。如采取人工凭感觉加“药”,往往造成加入的“药”量与烟气流量不匹配,甚至出现较大误差。为了使加“药”量准确无误,应采取自动加“药”;
②、应严格按照既定的“固液比”配制吸收液
不要为了节省钠碱,随意降低吸收液中的NaOH含量(浓度),更不要采取纯水喷淋;
③、选择烟气送往脱硫塔的风机,应能足以克服脱硫系统的阻力
防止对脱硫系统的阻力估计不足,选择的风机的风量、风压、动力偏小,烟气输送不畅。造成:a砖瓦窑生产能力下降;b脱硫系统不能正常运转;
④、按烟气的流量及其在吸收区既定的停留时间确定塔的规格尺寸
避免出现为了节省购置费用,选择了内径和高度偏小的塔体。导致烟气在塔内流速偏快,在吸收区停留时间偏短。其不良结果是:a吸收SO2效率下降;b排出塔外经净化过的烟气中含有大量NaOH溶液,必然造成经济损失和对周围环境的碱污染;
⑤、防止除雾器及有关管道堵塞
出现堵塞会造成系统阻力增大,使得脱硫工作无法正常运行,也牵连到砖瓦窑难以按正常的温度和压力制度焙烧。故要求:除雾器定时冲洗,有关管道保持畅通;
⑥、池子的容积和数量要足够
池子是脱硫系统的重要组成部分。如果池子的容量偏小,数量不足,池子的作用无法正常发挥,甚至造成互相介入和干扰。必然导致脱硫成本上升,脱硫效率下降;
⑦、应及时清除池中的脱硫渣
池中的脱硫渣堆积较多而不能及时清除,也就缩小了池子的有效工作容积,必将造成进入塔内的吸收液杂质增多,纯度下降,其不良后果是:a:降低了SO2的吸收率;b:易对系统造成堵塞。
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