王志勇　謝永霞　閆韶娟安陽市環(huán)境科學(xué)研究所

木炭生產(chǎn)行業(yè)污染防治淺析

王志勇謝永霞閆韶娟
安陽市環(huán)境科學(xué)研究所

1　引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的高速發(fā)展，木炭的需求量不斷提高。木炭是廣泛應(yīng)用于食品、制藥、化工、冶金、國防、農(nóng)業(yè)及環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)燃料。生產(chǎn)機(jī)制木炭的原料充足，價(jià)格低廉，取之不盡，用之不竭，且國家對(duì)利用廢料為原料生產(chǎn)機(jī)制木炭的企業(yè)給予極大鼓勵(lì)。但是其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染問題不容忽視。

2　生產(chǎn)原料及能源消耗

木炭生產(chǎn)主要原料為鋸末、木屑、秸稈、樹皮、板條等，不同地域生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源可進(jìn)行原料的配比改變。生產(chǎn)過程中主要使用能源為電力，和自身原料產(chǎn)生的熱量。其本身產(chǎn)生的熱量除滿足生產(chǎn)需要外，還可進(jìn)行充分利用，通過余熱鍋爐發(fā)電，供熱等。

3　主要生產(chǎn)設(shè)備

木炭生產(chǎn)行業(yè)主要生產(chǎn)設(shè)備有篩選機(jī)、烘干爐（以廢炭塊為燃料同時(shí)利用余熱）、流水線制棒機(jī)組、炭化爐、冷凝木焦油吸收器、余熱鍋爐、儲(chǔ)液池（儲(chǔ)存木焦油和木醋液）粉碎機(jī)等。

4　生產(chǎn)工藝

木炭行業(yè)生產(chǎn)工藝主要包括兩個(gè)步驟：以鋸末、木屑、秸稈、樹皮、板條等為原料生產(chǎn)機(jī)制碳棒、以碳棒為原料生產(chǎn)木炭。另外還包括炭化室尾氣的凈化和利用。

采購本地區(qū)的鋸末等原料，由運(yùn)輸車輛運(yùn)至廠區(qū)，運(yùn)輸車輛加蓋苫布，卸載到原料庫。通過粉碎設(shè)備將秸稈等原料粉碎成設(shè)計(jì)尺寸的顆粒，為木炭成型機(jī)生產(chǎn)原料。粉碎后進(jìn)行篩選，原料由人工送料到篩選機(jī)，去除秸稈中未粉碎完全的秸稈并將之返回粉碎工段。進(jìn)廠原料一般含有水分，因此需要對(duì)原料進(jìn)行干燥處理。烘干溫度為140~200℃，加熱爐以廢木炭為燃料，燃燒產(chǎn)生的熱氣經(jīng)風(fēng)機(jī)引入原料輸送管道內(nèi)對(duì)原料進(jìn)行烘干。原料烘干后通過旋流器沉降后由螺旋推進(jìn)器輸送入制棒機(jī)。

制棒機(jī)由電機(jī)、殼體、壓力軸承、螺旋推進(jìn)器、成型筒、加熱圈、折棒器、溫控表等器件組成。在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，推進(jìn)器高速旋轉(zhuǎn)，用自身的螺旋將原料帶入成型筒，成型筒通過加熱圈加溫至140~160℃，使原料中的木質(zhì)素成分軟化粘合能力增強(qiáng)，再加之推進(jìn)器頭道螺旋的高強(qiáng)度擠壓，最終得到高密度高硬度的成型碳棒。

成型碳棒在炭化爐內(nèi)通過自身缺氧燃燒產(chǎn)生熱量，在高溫高壓環(huán)境下進(jìn)行干餾炭化，炭化時(shí)封閉以隔絕空氣。干餾是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，包括脫水、熱解、脫氫、熱縮合、炭化等，自然式炭化爐從開始到完全炭化分為三個(gè)階段：干燥階段、炭化初階段、全面炭化。

碳棒完全炭化后停止加熱并關(guān)閉炭化爐進(jìn)出氣口。木炭在炭化室內(nèi)自然冷卻72小時(shí)后出窯。出窯需先通風(fēng)后出炭，防止一氧化碳中毒。出窯的木炭需在水中浸泡并應(yīng)在室外放置8小時(shí)以上，防止死灰復(fù)燃，產(chǎn)生火災(zāi)。

5　產(chǎn)污環(huán)節(jié)

木炭生產(chǎn)行業(yè)污染物主要為廢氣、固廢和危險(xiǎn)廢物。廢氣主要為原料粉碎、篩選過程中產(chǎn)生的粉塵，木煤氣在余熱鍋爐燃燒室燃燒產(chǎn)生的廢氣，烘干物料在風(fēng)力作用下產(chǎn)生的粉塵，木焦油和木醋液在儲(chǔ)液池中揮發(fā)的有機(jī)廢氣。危險(xiǎn)廢物主要為炭化過程中產(chǎn)生的木焦油和木醋液。固廢主要為除塵器收集的除塵灰，以及員工辦公生活產(chǎn)生的生活垃圾。

6　污染防治

6.1廢氣

木炭生產(chǎn)行業(yè)廢氣主要為粉塵、烘干廢氣和有機(jī)廢氣。

企業(yè)進(jìn)夠的原料等大塊物料需要進(jìn)一步粉碎后方可進(jìn)行制棒，粉碎量占總原料量的20%。粉碎機(jī)在對(duì)物料進(jìn)行粉碎和篩分會(huì)有粉塵產(chǎn)生。參考《美國環(huán)保局空氣污染物排放和控制手冊(cè)》對(duì)鋸木粉塵的產(chǎn)生系數(shù)調(diào)查，按0.175kg/t原料計(jì)算產(chǎn)塵量；參考《逸散性工業(yè)粉塵控制技術(shù)》對(duì)谷物過篩和清理時(shí)的粉塵產(chǎn)生系數(shù)調(diào)查，按2.5kg/t原料計(jì)算產(chǎn)塵量。由于進(jìn)料含有一定的水分，因此其產(chǎn)生的粉塵會(huì)在短距離內(nèi)下落到地面，在車間密閉及加裝封閉裝置和除塵器的情況下進(jìn)行生產(chǎn)，粉碎機(jī)產(chǎn)生的粉塵能夠滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)無組織排放限值要求，對(duì)車間外環(huán)境影響不大。

烘干爐每天運(yùn)行12小時(shí)。木炭成分基本不含硫、氮，灰分小于5%。烘干過程溫度為140~160℃，在此溫度下空氣中的氮?dú)獠粫?huì)轉(zhuǎn)化為氮氧化物，因此木炭燃燒不會(huì)產(chǎn)生SO2和NOX。

有機(jī)廢氣主要為木醋液和木焦油在儲(chǔ)液池中存在呼吸排放，儲(chǔ)液池為地下封閉池，一般儲(chǔ)液池設(shè)有一個(gè)取樣口（平時(shí)封閉）和兩個(gè)通氣口（平時(shí)開放）。呼吸排放是由于溫度和大氣壓力的變化引起蒸氣的膨脹和收縮而產(chǎn)生的蒸氣排出，它出現(xiàn)在罐內(nèi)液面無任何變化的情況，是非人為干擾的自然排放方式。

6.2固廢和危險(xiǎn)廢物

木炭行業(yè)產(chǎn)生的固廢主要為炭化工序產(chǎn)生的木焦油和木醋液、除塵器捕集的除塵灰、職工生活垃圾。

根據(jù)《美國環(huán)保局空氣污染物控制和排放手冊(cè)》（美國環(huán)境保護(hù)局編），木炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的焦油量為200kg/t產(chǎn)品、木醋酸量為116kg/t產(chǎn)品。則本項(xiàng)目木焦油產(chǎn)生量為4000t/a、木醋液產(chǎn)生量為2320t/a。根據(jù)《木醋液的成分分析》（徐社陽，陳就記，曹德榕 - 《廣州化學(xué)》.2006年），木醋液中主要成分為水、乙酸、酚類、酮類等化合物。焦油主要成分為烴類、酚類、酸類等化合物。木焦油和木醋液存在于炭化爐尾氣中，經(jīng)冷凝過濾分離出進(jìn)入儲(chǔ)夜池進(jìn)行暫存，收集到一定數(shù)量后轉(zhuǎn)入液體儲(chǔ)罐進(jìn)行儲(chǔ)存。在儲(chǔ)罐內(nèi)由于物質(zhì)比重不同靜置約10天左右自然分層從而使木焦油和木醋液分離。木焦油在《危險(xiǎn)廢物名錄（2008年版）》中屬于HW11精（蒸）餾殘?jiān)瑥U物代碼900-013-11。木醋液未被列入《危險(xiǎn)廢物名錄（2008年版）》。炭化工序產(chǎn)生的木焦油和木醋液儲(chǔ)存在液體儲(chǔ)罐內(nèi)，定期委托具有相應(yīng)資質(zhì)的危廢處置單位回收進(jìn)行綜合利用。企業(yè)需嚴(yán)格按照《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18597—2001）的規(guī)定對(duì)木焦油和木醋液進(jìn)行暫存和管理。暫存區(qū)地面進(jìn)行防滲處理，周圍設(shè)置圍堰，并掛有明顯標(biāo)志。

7　結(jié)語

通過對(duì)相關(guān)企業(yè)調(diào)查、研究，并結(jié)合驗(yàn)收監(jiān)測(cè)，木炭生產(chǎn)行業(yè)在嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保相關(guān)要求，安裝相應(yīng)環(huán)保設(shè)施情況下，該行業(yè)相關(guān)污染物可以得到妥善處理和充分利用。