姚茂宏

湖南省芷江縣環(huán)保局，湖南芷江 419100

芷江位于湖南省西部，懷化市中部，舞水中游，湘黔鐵路320國道、上瑞高速公路、包茂高速公路貫穿縣境，芷江機(jī)場(chǎng)座落在縣城東南，全縣省道、縣鄉(xiāng)公路四通八達(dá)，交通便捷。全縣共轄9個(gè)鎮(zhèn)9個(gè)鄉(xiāng)，全縣總?cè)丝?8萬余人。全縣總面積2094.63km2，以山地為主，占總面積的61.7%，非金屬礦產(chǎn)儲(chǔ)量大，有著豐富的頁巖資源。城鄉(xiāng)居民的人均居住面積由2010年19.7m2提高到25m2。建筑市場(chǎng)不斷擴(kuò)展，磚瓦需求量不斷增加，磚瓦行業(yè)企業(yè)得到大力發(fā)展。

1 磚瓦行業(yè)企業(yè)簡(jiǎn)介

為保護(hù)耕地和生態(tài)環(huán)境，芷江縣在上世紀(jì)末就已全面禁止生產(chǎn)粘土磚瓦，境內(nèi)磚瓦行業(yè)均以頁巖為主要原料生產(chǎn)頁巖磚。芷江縣對(duì)工業(yè)開展供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，經(jīng)過產(chǎn)能和環(huán)保違法違規(guī)建設(shè)項(xiàng)目清理整治，2017年全縣境內(nèi)生產(chǎn)頁巖磚的磚瓦行業(yè)企業(yè)共有9家，均以頁巖礦山為依托建在三面環(huán)頁巖礦山的山地，設(shè)計(jì)每年總產(chǎn)能達(dá)到36000萬塊折標(biāo)磚，各磚廠年設(shè)計(jì)年產(chǎn)范圍

在3000～6000萬塊（折標(biāo)磚），主要以頁巖、煤矸石或煤為原料。每年消耗頁巖約70萬t，煤或煤矸石約31萬t。生產(chǎn)工藝分隧道窯和旋轉(zhuǎn)窯2類，其中隧道窯有6家，旋轉(zhuǎn)窯有3家。工藝流程均為頁巖、煤或煤矸石→篩分→破碎→攪拌→陳化→制坯→干燥、焙燒→成品。產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)主要在隧道窯（旋轉(zhuǎn)窯）的焙燒環(huán)節(jié)。

2 磚瓦行業(yè)企業(yè)采用廢氣處理設(shè)施的基本情況

2.1 廢氣處理設(shè)施的方法及原理

芷江縣9家磚廠均采用雙堿濕法除塵脫硫系統(tǒng)，對(duì)窯爐廢氣進(jìn)行脫硫除塵。雙堿濕法除塵脫硫系統(tǒng)由堿液（NaOH）pH值調(diào)節(jié)池、供液泵、HQSTL-Ⅱ型脫硫除塵塔組成，其中脫硫除塵塔內(nèi)由4級(jí)堿液（NaOH）噴淋層、2層除霧層組成。其工作原理：堿液（NaOH）pH值調(diào)節(jié)池內(nèi)的堿性吸收液經(jīng)供液泵、供水管道在閥門的控制下以適當(dāng)壓力和流量進(jìn)入脫硫除塵塔內(nèi)各級(jí)噴淋層。窯爐廢氣進(jìn)入HQSTL脫硫塔后在脫硫除塵塔內(nèi)設(shè)置的迷宮裝置導(dǎo)向板控制下以特定的流速、角度、方向前進(jìn)與布水裝置（噴頭）逆流噴出的堿性吸收液反復(fù)旋切、碰撞使液體適度霧化，液體表面積擴(kuò)大，使有害粒子被霧狀堿性液滴吸附，經(jīng)4級(jí)凈化后煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆料物等物質(zhì)被有效脫除，凈化后的濕煙氣經(jīng)脫硫除塵塔后部的除霧層液氣分離后通過脫硫除塵塔排氣口排出。

2.2 脫硫塔對(duì)煤質(zhì)含硫量的要求

各磚廠脫硫除塵設(shè)計(jì)方案中設(shè)計(jì)條件明確規(guī)定：所用煤質(zhì)含硫量＜2%。采用氫氧化鈉加入法產(chǎn)生堿性吸收液，堿性吸收液體pH值為12～13時(shí)，脫硫效率可達(dá)到90%以上。

3 影響脫硫塔運(yùn)行效果的因素分析

3.1 不同類型原料燃料對(duì)脫硫效果的影響

芷江縣磚瓦行業(yè)企業(yè)的原料燃料主要是原煤和煤矸石，芷江縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站對(duì)磚瓦行業(yè)企業(yè)使用不同種類原料燃料的窯爐廢氣經(jīng)脫硫塔處理后排出的廢氣進(jìn)行測(cè)試(折算濃度)。結(jié)果如表1、表2所示。

表1 原煤原料的窯爐廢氣測(cè)試結(jié)果（mg/m3）

表2 本地釩礦原料的石煤或煤矸石的窯爐廢氣測(cè)試結(jié)果（mg/m3）

由表2得出如使用煤矸石和本地小型釩礦石煤，磚廠窯爐廢氣經(jīng)HQSTL脫硫塔處理后排放的二氧化硫?qū)⒊瑯?biāo)10倍以上，脫硫塔無法處理高濃度二氧化硫，對(duì)煙塵處理起到一定作用，但效果不好，可能是原料煤中氮氧化物含量較低造成的。

3.1.1 原料燃料的種類來源

磚瓦行業(yè)企業(yè)的原料燃料種類有煤、煤渣、煤矸石。各原料燃料與頁巖一同破碎、攪拌、制坯后碼入窯爐中焙燒，在焙燒過程中產(chǎn)生窯爐廢氣。煤渣來源于貴州大龍火電廠，只1～2家磚廠使用過且用量少因此不作分析，原煤主要來源地為懷化市辰溪縣和貴州省，煤矸石主要來源于懷化市花橋煤礦和芷江縣小型釩礦的矸石，其含硫量遠(yuǎn)大于2%。原料燃料來源一覽表如表3所示。

表3 原料燃料來源一覽表

3.2 堿液噴頭的影響

芷江縣磚廠不能做到全年不停地生產(chǎn)，當(dāng)磚廠短期停產(chǎn)又復(fù)產(chǎn)時(shí)，運(yùn)行處理設(shè)施達(dá)不到處理效果，原因是現(xiàn)噴頭無法噴出堿液霧，噴頭被堿液結(jié)晶堵塞所至（芷江縣監(jiān)測(cè)站在監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)過有類似情況發(fā)生）。HQSTL型脫硫除塵塔內(nèi)有四層逆流堿液噴屋，共有48個(gè)噴頭，噴頭的直徑約8mm，噴頭噴出的堿霧pH值大于11。在實(shí)驗(yàn)室用直徑類似的移液管，和pH值相同的氫氧化鈉溶液實(shí)驗(yàn)，當(dāng)移液管移取氫氧化鈉溶液后放置4h后移液管的頂端就出現(xiàn)結(jié)晶堵塞移液管的出口，用常溫的水注入玻璃管內(nèi)氫氧化鈉結(jié)晶，結(jié)晶無法溶解自動(dòng)流出。若立即清洗消除氫氧化鈉殘留，就不會(huì)發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。芷江縣磚瓦行業(yè)企業(yè)年設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)間300d，因市場(chǎng)需求、設(shè)備的檢修、旋轉(zhuǎn)窯移窯、電力供應(yīng)等發(fā)生停產(chǎn)、停電，實(shí)際年生產(chǎn)時(shí)間8～10個(gè)月。停產(chǎn)期間脫硫塔就會(huì)暫時(shí)停運(yùn)，噴頭就會(huì)堵塞，噴頭的清洗更換十分麻煩，如不清洗噴頭就無法噴出堿霧，無法再運(yùn)行，無法處理排放的煙氣。

3.3 窯爐煙囪出口冒白煙的分析

冬季磚廠在脫硫除塵塔正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，煙囪會(huì)出現(xiàn)白色煙柱。煤經(jīng)過燃燒后所產(chǎn)生的煙含有一定量的二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物，經(jīng)采用“濕式脫硫除塵”時(shí)，高溫酌熱的煙氣通過水噴淋過濾掉其中顆粒物（煙塵），會(huì)產(chǎn)生大量的水蒸氣。當(dāng)外界溫度較低時(shí)，煙氣中的水蒸汽一經(jīng)排出，立即會(huì)凝結(jié)成極細(xì)小水滴，即“冒白煙”現(xiàn)象。芷江縣各磚廠均依山而建處于三面環(huán)山的特殊地形位置，冬季氣溫低煙囪內(nèi)外溫差大、濕度大、氣壓低大氣擴(kuò)散能力降低，至使“冒白煙”現(xiàn)象顯著，其是對(duì)著太陽看時(shí)，由于光的折射作用，看起來白煙較濃，造成污染加重的錯(cuò)覺。

3.4 沉渣的處置分析

芷江縣磚廠廢氣處理設(shè)施處理用水全部進(jìn)行循環(huán)使用，不定期進(jìn)行補(bǔ)水。沉渣不定期清理后全部用于制磚，回收利用，不外排。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)語

芷江縣磚瓦行業(yè)企業(yè)使用雙堿濕法除塵脫硫系統(tǒng)暨HQSTL-Ⅱ型脫硫除塵塔處理窯爐廢氣，在使用煤矸石作為原料燃料，或短期停產(chǎn)又復(fù)產(chǎn)的情況下，處理效果不佳，無法做到達(dá)標(biāo)排放。

4.2 建議

4.2.1 采用HQSTL-Ⅱ型脫硫除塵塔處理窯爐廢氣

當(dāng)煤矸石作為原料燃料時(shí)，二氧化硫濃度大幅度提高，脫硫塔無法達(dá)到原有處置效果，企業(yè)無法做到達(dá)標(biāo)排放。因此，企業(yè)要禁止使用煤矸石作為原料燃料。如要使用煤矸石需對(duì)現(xiàn)有處理設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)升級(jí)改造，提升處理設(shè)施對(duì)含硫量的適用范圍。

4.2.2 增加堿液噴頭的沖洗裝置

由于市場(chǎng)因素和芷江縣電力供應(yīng)情況，磚瓦行業(yè)企業(yè)常有間歇性停產(chǎn)和突發(fā)性停產(chǎn)情況發(fā)生，會(huì)造成脫硫塔突然停運(yùn)，堿霧噴頭堵塞，恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)脫硫塔無法正常運(yùn)行。建議增加堿霧噴頭在停產(chǎn)狀態(tài)下的沖洗裝置，確保堿霧噴頭在停運(yùn)時(shí)沖洗干凈，不堵塞，保證正常再運(yùn)行。堿霧噴頭沖洗裝置建議由清水池、儲(chǔ)電池（瓶）、閥門組成；工作原理：當(dāng)脫硫塔停運(yùn)時(shí)堿液池的出口閥門關(guān)閉，清水池的出口閥門打開，啟動(dòng)儲(chǔ)電池（瓶）作為動(dòng)力，使清水經(jīng)原堿液供水管道流至堿液噴頭噴出清水霧對(duì)堿液噴頭進(jìn)行沖洗，沖洗時(shí)間約5～10min。

4.2.3 加高煙囪或增加除霧層

對(duì)現(xiàn)有煙囪適當(dāng)加高減少煙囪內(nèi)外溫差提高大氣擴(kuò)散能力或在脫硫除塵塔后部增加除霧層提高除霧效果。

4.2.4 企業(yè)提高環(huán)保管理

企業(yè)要提高環(huán)保認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)廠區(qū)內(nèi)部管理，提高環(huán)保管理水平。對(duì)負(fù)責(zé)操作運(yùn)行處理設(shè)施的工作人員進(jìn)行定期培訓(xùn)，提高工作人員工作能力，完善并嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)環(huán)保規(guī)章制度，增強(qiáng)環(huán)保主體責(zé)任意識(shí)。完善環(huán)保設(shè)施運(yùn)行管理臺(tái)帳，確保污染治理設(shè)施正常運(yùn)轉(zhuǎn)，做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

4.2.5 環(huán)保部門加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管

當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要采取定期檢查、不定期突擊檢查及明查暗訪等多種形式加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管力度。在窯爐廢氣處理設(shè)施未升級(jí)改造前，嚴(yán)禁各磚廠使用含硫量高的煤矸石作為原料燃料，同時(shí)有步驟的推進(jìn)企業(yè)安裝廢氣污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，與當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)24h在線監(jiān)控，監(jiān)督企業(yè)正常使用廢氣治理設(shè)施做到長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。