宜昌陶粒生产现状及大气污染治理对策

宜昌陶粒生产现状及大气污染治理对策

陈维军

宜昌市夷陵区环境保护监测站     湖北 宜昌 443100

摘要：论文通过本地陶粒生产现状，结合环境污染治理要求，提供科学的陶粒生产大气污染治理对策。

关键词：陶粒；现状；大气污染；治理

一、陶粒生产现状

陶粒由于特殊的生产工艺，现在被越来越多的行业所应用。目前，除建材行业作为隔热、防火、轻质骨料以外，也被园林绿化、污水处理、海绵城市透水蓄水砖、耐火材料等广泛使用。

宜昌有着丰富的页岩资源，页岩是生产高性能陶粒的天然原料。宜昌先期最早三家陶粒生产企业均在宜昌夷陵区，刚刚新建一家在长阳县，本文重点探讨早期投产三家陶粒生产企业的生产现状及大气污染治理对策。

陶粒厂生产工艺简单，均利用页岩破碎到粒径10mm-30mm后，利用生物质燃料稻谷壳烧成，冷却成型。

宜昌三家陶粒企业由于建成早，投产年代长。在大气污染治理设施上投入不足，只有简单的沉灰库沉降和烟道喷淋。运行不能确保稳定达标排放，主要在烟尘和二氧化硫排放不稳定，而且由于喷淋后无捕滴器除水雾，烟气排放含水很高，影响正常监测，冬天易形成浓白雾，感观不是很好。无组织破碎车间和沉灰库也无收尘装置，无组织粉尘影响也大，厂区周围树木等上面结灰严重。

二、环境治理要求

由于三家陶粒厂均位于城区近郊，距离城区不到10公里，随着人们对环境质量的要求越来越高，单纯的达标已不能满足城区空气环境质量管理的要求。

按照生态环境部、国家发展和改革委、工业和信息化部、财政部关于印发《工业炉窑大气污染综合治理方案》的通知（环大气〔2019〕56号）要求，各地要加强工业炉窑大气污染综合治理，协同控制温室气体排放，促进产业高质量发展。

实施工业炉窑升级改造和深度治理是打赢蓝天保卫战重要措施，也是推动制造业高质量发展、推进供给侧结构性改革的重要抓手。我们不能只把目标锁定在《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB 9078-1996）这个排放标准，必须做出优于该排放标准的“超净”治理方案，我们从实际出发本次治理方案设计和实施要求烟气中主要污染物烟尘排放浓度≤50mg/m3、二氧化硫排放浓度≤100mg/m3。

三、治理对策与实施方案

1、治理对策

炉窑烟气治理必须从污染源的特性，包括浓度、含湿量、烟温等各方面综合考虑以后确定治理方案。因此，我们在方案设计初期，委托检测公司对原烟道喷淋前进口烟气和喷淋后烟气进行了烟温和含湿量检测，便于指导设计方案。三个陶粒厂我们分别在沉灰库、喷淋后设点监测，陶粒烧成后在沉灰库烟温在300℃-340℃，含湿量在14%-18%;喷淋后烟温在60℃-80℃，由于喷淋后没有捕滴器含水量太大无法检测含湿量。

本次方案设计与实施原则：（1）采用国内外已成熟的适用的先进工艺和技术，确保烟气处理系统长期、安全、稳定地连续运行，降低能耗，以取得较高的经济效益；工程建成投产后主要技术经济指标达国内先进水平；（2）设计结合现场的场地条件，力求使工艺流程和设备布置紧凑、合理，系统顺畅，节省占地，节省投资；（3）贯彻“以防为主、防治结合”的环境保护原则，对烟气治理也推行清洁生产，从源头控制污染物的产生量，做到节能降耗，增效减污。

2、烟气脱硫除尘治理方案及原理

依据现场烟气的含湿量参数，我们在除尘设备上选型就首先否定了布袋除尘器，因为含湿量超过了13%临界点，选用布袋除尘器就会引起“糊袋”，影响生产，后期设备无法正常运行。从现场实际看，喷淋后烟气温度低于100℃，适合选用各种耐腐蚀的脱硫塔材料，对于建设脱硫塔会降低成本，我们选用了耐腐蚀的优质玻璃钢材质，具有强度大、耐腐蚀性好、使用寿命长、造价低等优点。由于陶粒生产灰尘大，除尘脱硫塔我们选用LP-型高效喷淋脱硫塔，该脱硫塔主要由主筒体、内部喷淋雾化装置、上部脱水除雾装置、除雾器冲洗装置、下部溢水孔、清理孔、检修孔等组成，其工作原理是：烟气从下部进入圆形筒体，四层雾化喷淋装置（四层喷淋雾化脱硫），二层折流板脱水装置（由于烟气与大量的水接触，含湿很高，通过折流板对其出口烟气进行脱水降低其烟气湿度的饱和率），二层折流板反冲洗装置（定期对其脱水板进行冲洗，防止长时间的使用造成积灰等堵塞现象）。在喷淋层，由于水泵的压力促使碱液从喷头处雾化使整个圆筒内壁形成三层水雾从上而下流动，烟气由筒体下部进入，在筒体内上升过程中，部分未处理净的烟尘及硫化物气体与筒体内的水雾发生接触，这样含尘气体被湿润，硫化物和碱性液滴充分反应。烟尘随水流到喷淋塔底部，从溢水孔排至循环水池，在筒体底部封底并设有水封槽以防止烟气从底部漏出，有清理孔便于进行筒体底部清理。处理后废水由底部溢流孔排出进入沉淀池，循环使用。净化后的气体，通过筒体上部二层脱水除雾折流板，有效除去烟气中的水雾和水汽，然后经设备上部锥体部分引出，从而达到净化目的。

脱硫塔喷淋水脱硫剂采用氢氧化钠（纯度>90%）加水碱液。利用NaOH与烟气中的SO

2反应，生成溶于水的Na2SO3、NaHSO3、Na2SO4，从而去除烟气中的二氧化硫。

为了减少烟气中颗粒物对大气环境的影响，项目对烟尘实施“超净”治理，窑炉产生的烟气脱硫处理后，需进行深度净化治理，进一步去除烟气中携带的细微粉尘、雾滴含量。我们在脱硫塔后再增加湿电除尘器，进一步去除细微粉尘、雾滴，除尘除雾后净化烟气从湿电除尘器顶部排出至烟囱达标排放，收集的液体及除尘器冲洗水落入污水池。湿电除尘器本体共一个电场，设1台一体化高压高频电源提供高压，阴阳极分别采用铅锑及导电玻璃钢材质，具有良好的防腐蚀性能，并保证良好的放电和收尘效果，达到超低排放要求。

湿电除尘器由高压静电装置和电除雾器本体组成，其工作原理一样，只是沉淀极采用管束结构，每个沉淀极管对应1根阴极电晕线。工作时利用高压静电装置对架设在除雾除尘器内的电晕线施加负的高压电，从而在电晕线和沉淀极管之间形成不均匀的高压静电场并且两个电极是同轴布置的，沉淀极管内各点的电场强度与该点和电晕线之间的距离成反比。在电场力的作用下，整个沉淀极管内部都形成电晕区，在电晕区内，高浓度的负离子(电子)从电晕电极源源不断地向沉淀极管做定向运动从而形成电晕电流。当含有水雾及其他污染物的烟气进入沉淀极管时，由于离子的碰撞和扩散，水雾和污染物荷电，然后在电场力的作用下迅速抵达沉淀极管的内壁并同时释放出电荷，在沉淀极管内壁形成液膜，液膜在重力作用下流到除雾器下部的集液槽中集中处理，从而达到捕集烟气中雾滴和其它污染物的目的。

湿电除尘器脱除的对象有粉尘和雾滴，但是由于雾滴与粉尘的物理特性存在差别，其工作原理也有所差异。从原理上来讲，首先由于水滴的存在对电极放电产生了影响，要形成发射离子，金属电极中的自由电子必须获得足够的能量，才能克服电离能而越过表面势垒成为发射电子。让电极表面带水是降低表面势垒的一种有效措施。水覆盖金属表面后，将原来的“金属-空气”界面分割成“金属-水”界面和“水-空气”界面，后两种界面的势垒比前一种界面的势垒低很多，这些都改变了电极放电效果，使之能在低电压下发生电晕放电。其次由于水滴的存在，水的电阻相对较小，水滴与粉尘结合后，使得高比电阻的粉尘比电阻下降，因此电除尘器的工作状态会更加稳定；另外由于除尘器采用水流冲洗，没有振打装置，所以不会产生二次扬尘。

采用上述治理以后，我们对3个企业的排放烟气进行监测，二氧化硫的浓度可以达到100mg/m³以下，颗粒物可以达到50mg/m³以下。

3、无组织污染物控制

项目实施时同时对原料、成品等散物料堆场进行全封闭；对粉碎、沉灰库等产尘点，利用小型布袋收集过滤；车辆道路实施喷淋洒水，减少企业无组织颗粒物的排放，满足无组织粉尘达到环保指标。

通过我们对3家陶粒企业污染治理的实施，对改善周边大气环境质量具有显著成效，也对周边类似企业的环境治理起到示范作用。