轮窑烟气的脱硫除尘处理技术和工艺.docx

轮窑烟气的脱硫、除尘处理技术和工艺姬广庆张锡忠（甘肃省墙材专业委员会，甘肃兰州730000）（兰州市砖瓦协会，甘肃兰州730000）摘要：通过年产4.5万m3空心砖生产线烟气治理试点项目，将其他行业的脱硫除尘工艺经过试验、技术改造、检测后应用于轮窑生产，总结出适合轮窑生产、经济性高的除尘脱硫工艺及设备，同时在砖瓦行业 推广轮窑烟气治理、节能减排技术，促进新型墙体材料企业清洁生产和发展。中图分类号：TU522.064 文献标识码：A 文章编号：1001-6945（2011）11-0044-03Technology and process for desulfurization and dedust ofgas in annular kilnJI Guangqing ZHANG XizhongAbstract： Through a pilot project of an annual output of 450 thousand cube hollow brick production line,the paper concludes the suitable process and equipment of desulfurized and dedust for annular kiln by learning and improving from other industries.轮窑自砖瓦行业使用以来，烟道排出的烟气一直没有经过除尘、脱硫等处理，直接排放到大气中，烟气 中的粉尘、SO2 达不到 GB 9078工业窑炉大污染物排 放标准的规定，对环境造成了一定程度的污染。轮窑烟气处理并不是不可能的，其他行业已有很 成熟的脱硫、除尘技术。 但由于轮窑的结构特点，在增 加除尘脱硫设施以后，烟气阻力太大而使烧砖的产量 严重降低故无法使用除尘脱硫设施。 一些企业也有增 加风机功率的做法， 但功率增加太大 ， 生 产 工 艺 不 稳 定，成本增加很高，企业实际都没有正常使用，导致脱 硫除尘设施仅仅成了应付环保检查的摆设，环境污染 的问题没有根本上解决。甘肃省墙改办、墙材专业委员会为了促进墙体材 料 改 革 、 支持新墙材企业的发展 ， 开展了针对砖瓦 气质量都达不到工业窑炉大污染物排放标准，给环境造成很大的污染 ， 急 需 治 理 ， 但没有一种适合轮窑 结构特点的烟气处理设施。目前砖瓦行业烟气排放及治理的特点单 窑 排 放 量 小 ， 但窑炉分布面广 ， 烟 气 总 排 放 量 大，治理难度大，烟气治理方面投资缺乏。 一方面，部 分砖瓦生产厂家环保意识不强，使用的是劣质的高硫 煤或高硫煤矸石，却未能对排放烟气进行处理；另一方 面， 由于投资砖瓦行业者相当一部分是个体 、 集 体 和2民营企业，经济实力差，用于脱硫措施的资金少。全国近 10 万 家 砖 瓦 企 业 ， 轮 窑 占 90 以 上 ， 缺 乏 烟 气 治理设施。砖瓦生产排放烟气中的含尘量相对较低，但废气 成分复杂，SO2 含量相对较高，废气中以无机污染物为 主。 制砖主要原材料 煤矸石、炉渣、页岩等物料中 不同程度地含有硫和氟等有害物质，在焙烧过程中可逸出的有害气体有 SO2、HF、NO、CO、CO2 等，其主要污 染物是 SO2 气体，因此，烟气净化重点是脱硫。砖瓦行业对污染治理的重视不够。 由于砖瓦行业的特殊性， 一方面砖瓦企业大多数在农村 ， 环 保 要 求 没有城市高。 另一方面，产品附加值和利润率低，要求环行 业轮窑烟气治理的专项技术、工艺的研究工作。从2008 年 4 月2010 年底近 3 年的试验工作，探索出了一种适合砖瓦行业轮窑烟气除 尘 脱 硫 技 术 ， 完 成 了 年 产 4.5 万 m3 空心砖生产线烟气治理试点项目 ， 下面 对 该项目中轮窑烟气治理的技术进行介绍 ，行参考。供 同砖瓦行业轮窑烟气排放的现状兰州市对 47 座轮窑烟气 粉 尘 、SO2 进 行 监 测 ， 烟1保设备运行费用低。这两方面因素造成企业和从事烟 2011Brick & Tile 44气治理的环保企业对砖瓦行业污染治理重视不够。 目前，国内还没有成熟、经济的轮窑烟气除尘脱硫工艺。另外，轮窑烟气治理还存在一些技术问题。 轮窑 烟道负压端过长， 造成系统阻力大且不稳定 ， 烟 气 处 理对轮窑的工艺稳定影响很大，这也是烟气治理上需 要解决的重大技术问题。 轮窑生产中烟道负压端过长（一般 100 m 250 m），抽风口多（行业叫哈风口，以下 称哈风口），一般轮窑有 20 80 个哈风口，甚至有的轮 窑哈风口达到百个以上 ， 生产时不固定使用 ， 实 际 生 产中只有 4 10 个哈风口轮流使用，其余由风闸关闭。 随着生产时部火数不同 、 內掺燃料的变化 ， 甚 至 天 气 的变化，哈风口的使用数量、位置也要相应变化，这导 致风量、烟道的长度也在变化。 以 32 门轮窑为例，采 用窑外风机时，烟道长度 175 m，最近与最远时烟道长 度差别是 80 m 以上， 严重影响烟气 的 流 速 、 压 力 ， 影 响轮窑生产的工艺稳定性。 这就是轮窑采取烟气处理 难度大的原因。国内虽然进行了大量的试验，将其他行业应用成 熟的除尘、 脱硫烟气处理装置应用于轮窑生产 ， 但 由 于没有在轮窑的结构上采取改造，烟气处理装置对生 产工艺稳定性影响较大 ， 导 致 产 量 下 降 ， 风 机 功 率 增 加等， 因此， 绝大多数企业都没有正常使用烟气处理 等地调研、 考察， 同时邀 请 湖 南 、 江 苏 、 湖 北 等 省 及 省内兰州、白银等地的环保设备厂家对烟气治理提供方 案，经多方论证，确定了目前采用的除尘脱硫工艺。 又 对轮窑的烟道结构重新进行设计，并委托风机厂重新 设计了针对轮窑除尘的专用风机。 项目实施后，通过 兰州市环境检测站检测，烟气排放质量达到国家标准 要求。轮窑烟气治理技术特点从烧结多孔 砖 、 空 心 砖 的 原 料 、 成 型 、 干 燥 、 烧 成 全过程针对排放物进行 研 究 ， 对 内 燃 、 外 投 燃 料 进 行 控制， 重点对轮窑结构 进 行 改 造 ， 解决负压端过长导 致的系统阻力大且不稳定，影响产量和工艺稳定等问 题，同时要求烟气处理技术要有较高的经济性。烟气处理系统由轮窑内烟道 、 内 烟 道 闸 板 、 外 烟 道、外烟道闸板、前后烟道分隔板、公共烟道、风机、除 尘器进风烟道、 冲激水洗槽、 除尘 器 室 、 过 滤 清 灰 池 、 储水池、加药池、喷淋水泵、喷淋管、挡水板等组成。4湿法脱硫除尘经过多年的摸索试验，从成本、可靠、高效率的角 度考虑，用石灰、烧碱或工业废碱性材料为原料，采用 湿法的化学方法 （即碱性离子与硫化物生产硫酸盐） 脱硫，同时洗净烟气中的粉尘，达到脱硫除尘的目的， 这是一种比较成熟、合理的轮窑烟气处理方法。4.1装置，仅仅用于应付环保检查。轮窑烟气治理要做到既要保证产量，又要脱硫除尘，同时还要运行费用低，难度较大。改造轮窑结构在轮窑的内外烟道上设置 4 8 个烟道闸板，将传 统轮窑的烟道分割成 4 8 段，生产时轮窑排风系统仅4.2轮窑烟气治理试验的过程我们于 2008 年 5 月开始调研论证，3同时派相关仅抽取其中的 1 2 段，减少了系统阻力。烟气除尘脱硫系统示意图。图 1 为轮窑人 员到山东、 陕西、 山西等省及省内武 威 、 白 银 、 兰 州采用冲激式水洗槽让风机出口高压端高速气流进入冲激式水洗槽， 使烟气与水充分搅拌、接触，烟气经过水洗，使粉尘进 入水中， 烟气中的 SO2 也与水中的碱离子发生化学反 应生成硫酸盐进入水中，达到除尘、脱硫的目的。喷淋管喷淋二次洗涤烟气由喷淋水泵将储水池的碱性水通过喷淋管喷淋到烟 气上，上升的烟气与碱水二次接触，更进一步的洗去粉尘， 与烟气中的 SO2 又进行了二次反应，提高了除尘、脱硫效率。该项目主要的技术创新 是从轮窑结构上进行改 4.34.4 2011Brick & Tile 45技 术 交 流2011 年第 11 期2011 年第 11 期造， 缩短、 稳定轮窑烟道长度， 使风机的阻力减小 ， 保证轮窑生产工艺的稳 定 ， 不 影 响 产 量 ， 相 同 产 量 的 风 机电机功率比同类型的减少 15 % 60 ，减少电力消 耗，同时避免现有砖厂增加烟气净化设施后增加变压 器容量的问题，减少投资。由于对轮窑本身结构进行了改造，使烟道内的风 量、风压稳定，减少除尘器的阻塞，同时由于采用冲激 和喷淋除尘、脱硫技术，烟气净化效率高。 该技术成熟 度、可靠性、经济性是目前轮窑除尘、脱硫技术中综合 性较好的技术。助于探索面向墙材企业的节能减排技术和管理机制，为今后的工作奠定基础。对项目的总结在行业推广新技术时，必须选择行业有实力的企 业。 项目承担单位为兰州市沙井驿宏达砖瓦厂，该企 业为了更好地适应市场竞争的需要，不断地提高企业8的技术水平，一直致力于砖瓦行业的技术进步。该企业采用目前国内宽度最大（宽度 5.2 m 为国内之最，之前国内最大宽度 5.05 m）、 单 一 窑 室 容 积 最 大 （ 窑 室 长度 6.3 m） 的 40 门双通道直筒节能轮窑烧成 ， 热 耗 指标处于国内先进水 平 ， 烧成已经不用原煤 ， 全 部 采实施的效果该项目实施后，烟气主要指标通过了环保部门检 测标准。 该项目的完成获得了轮窑结构修改、烟道改 造、 专用风机定型、 除尘脱硫设施建设等完整的图纸 和技术资料，这些技术是国内砖瓦企业轮窑烟气治理 技术、 工艺的一种创 新 ， 已获得国家专利局授予的实 用新型专利（专利号 201020062312.2）。在实施该项目的同时在全省 推广行业内先进的 5用炉渣、烟道灰做全内燃料。半成品生产已采用国内先进的绞刀直径为 500 mm 的双级真空挤出机成型，主要生产以烧结多孔砖、空心砖及砌块为主的新型墙 体材料，年生产能力大于 4 500 万块（折普通砖）。企业如果没有一定的技术基础，则推广烟气净化新技术是相当困难的。 在推广新技术、新工艺时不能仅靠 工作热情，还要考虑企业的实际情况。推广新技术必须慎全内燃烧 砖 技 术 ，使全内燃烧砖技术得到进一步突 重，采用的技术在行业内必须是先进、成熟的技术。在环破， 使砖瓦企业做到 烧 砖 不 用 煤 ， 内燃料全部使用炉 渣。 实行内燃烧砖可以节约原煤，提高产品质量和产 量。 制砖原料中掺加含能工业废渣和废料不仅可以减 少资源的消耗，还可以减少能源的消耗。境保护方面，该企业一方面采用了目前行业内先进的全内燃烧砖技术，采用内掺炉渣、粉煤灰、烟道灰等工业固体废弃物为内燃生产以烧结多孔砖、 空心砖及砌块为 主的新型墙体材料的新工艺，做到了烧砖不用煤，既节约 成本、提高了产量，同时由于燃料是经过了一次燃烧的 炉渣，使排放的烟气中 SO2 等有害物大大降低，减少了环境污染；另一方面，采用的除尘脱硫装置是从轮窑结构上开始改造，从根本上解决问题。 推广新技术必须慎重，认真做好测试试验，不能仅靠推广单位的数据和宣传。在行业推广环保项目，政府相关部门还需要给予 相应支持。 砖瓦企业经济基础薄弱，对环保的认识不 足， 环保设施又要增 加 成 本 ， 环保项目不但没有经济 效益，而且还要投入，增加成本，只有社会效益。 因此， 要想推进新型墙材的 发 展 ， 治 理 环 境 污 染 ， 达 到 节 能 减排和清洁生产，还需要政府相关部门的支持。技术经济及社会效益分析环保治理项目主要减少了环境污染，社会效益明 显，但增加了生产成本。 主要增加的生产成本有：年 生 产 用 电 增 加 ： 风 机 功 率 增 加 20 kW， 年 运 行 210 d， 每度电平均按 0.70 元计算：20 210 24 0.8 0.70 5.6 万元；年生产用水增加， 每小时需要 100 kg 水：100 210 24 504 000 kg 500 t， 每吨水按 4 元计 算：500 4 2 000 元 0.2 万元； 年增加折旧：20 610 2 万元； 年增加石灰消耗材料、维修费等约4.8 万元；增加拉灰 、 管 理 人 员 1 人 ， 人 工 费 约 增 加2.4 万元。 合计年增加成本约 15 万元。社会效益显著。 在目前国内占砖瓦行业 90 以上 的轮窑生产工艺中通过改造轮窑结构，增加水浴脱硫 除尘器设备的试点， 对轮窑的烟尘进行除尘脱硫，使 烟气达达标排放， 社 会 效 益 显 著 ， 对促进新型墙体材 料的发展和砖瓦行业的发展有重大的实际意义。结语轮窑烟气治理的难度在于轮窑结构，不在于脱硫 除尘设备。 本项目在砖瓦行业推广除尘脱硫设施时， 先从轮窑结构进行改造，从根本上解决砖瓦行业长期 未能解决的除尘脱硫影响正常产量的问题，同时解决 了脱硫除尘设施功率增加需要更换变压器的问题。 轮 窑增加的功率是其他行业相同风量除尘脱硫设施的 1/3 或更低，除尘脱硫时不影响轮窑正常生产，采用的 技术处于国内同行业先进水平。在砖瓦行业推广烟气除尘脱硫技术，是推进新型 墙材的发展、治理环境污染、节能减排的重要举措，社 会效益显著， 建议政府相关部