內(nèi)墻磚生產(chǎn)引起的大氣污染及防治措施

王才梅　張　渝

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

內(nèi)墻磚生產(chǎn)引起的大氣污染及防治措施

王才梅張渝

河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002）

內(nèi)墻磚生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大氣污染物主要為噴霧干燥塔和窯爐產(chǎn)生的煙塵、SO2、和NOX以及破碎、壓制、磨邊等工序產(chǎn)生的粉塵。這里針對(duì)以天然氣為燃料的內(nèi)墻磚生產(chǎn)過程中大氣污染物的產(chǎn)生情況，結(jié)合對(duì)現(xiàn)有企業(yè)的調(diào)查情況，提出合理可行的防治措施。

內(nèi)墻磚；大氣污染；防治措施

0　前言

建筑陶瓷是建材工業(yè)的重要組成部分，是美化生活環(huán)境不可缺少的建筑裝飾、裝修材料。建筑陶瓷包括外墻磚、內(nèi)墻磚、地板磚、廣場(chǎng)磚、錦磚、玻璃磚、陶管磚等，是房屋建筑內(nèi)外墻面、地面的重要裝飾材料。建筑陶瓷產(chǎn)品具有無毒、無味、防火、防老化、耐腐蝕、耐熱、易于清潔等特性，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)建筑裝飾市場(chǎng)中占有不可替代的重要地位。隨著人們對(duì)各類建筑陶瓷的需求越來越大，建筑陶瓷生產(chǎn)過程中的污染物排放也越來越嚴(yán)重。由于建筑陶瓷種類較多，各類建筑陶瓷的生產(chǎn)工藝也略有不同，這里僅針對(duì)以天然氣為燃料的內(nèi)墻磚生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大氣污染物防治措施進(jìn)行探討分析。

1　內(nèi)墻磚生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

內(nèi)墻磚生產(chǎn)所用的原料主要為長(zhǎng)石、石英、黏土。塊狀物料經(jīng)破碎后卸入原料堆棚。

原料堆棚中物料經(jīng)計(jì)量稱重后落入配料斗下方皮帶運(yùn)輸機(jī)，再由皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送到球磨機(jī)進(jìn)料口上方進(jìn)料斗，之后進(jìn)入到球磨機(jī)內(nèi)球磨。出磨泥漿經(jīng)過篩、除鐵后放入裝有慢速攪拌機(jī)的泥漿池進(jìn)行陳腐。

通過陳腐后的泥漿由泥漿柱塞泵打入到噴塔內(nèi)霧化干燥，制備好的粉料出塔過篩，然后入皮帶運(yùn)輸機(jī)、斗式提升機(jī)送至鋼料倉內(nèi)，由葉輪給料器、皮帶運(yùn)輸機(jī)和斗式提升機(jī)送至壓機(jī)料倉內(nèi)供成型使用。成型合格的坯體由磚坯輸送線送至素?zé)伒栏G進(jìn)坯機(jī)上準(zhǔn)備進(jìn)窯。

內(nèi)墻磚生產(chǎn)采用二次燒成工藝，即素?zé)?釉燒。坯體先經(jīng)1 100～1 120℃素?zé)?，將坯體中大部分碳素和有機(jī)物質(zhì)燒盡，可有效避免釉燒時(shí)出現(xiàn)棕眼、釉泡等缺陷，并可增加坯體強(qiáng)度，利于后續(xù)施釉、轉(zhuǎn)運(yùn)操作，減少破損。經(jīng)檢驗(yàn)剔除不合格素胎后，進(jìn)行施釉。施完釉的坯體由磚坯輸送線送至噴墨打印工序，然后噴墨打印圖案。噴墨打印后的坯體通過磚坯輸送線送至釉燒窯內(nèi)在1120～1150℃下釉燒。

采用磨邊機(jī)對(duì)燒制成品規(guī)格尺寸進(jìn)行修整，使產(chǎn)品規(guī)格尺寸一致，外觀漂亮，便于敷貼。

經(jīng)磨邊后的成品通過輸送線進(jìn)行檢查、分級(jí)，外觀由人工進(jìn)行檢查，由機(jī)械進(jìn)行包裝，包裝后的產(chǎn)品放在木托架上，由叉車運(yùn)送入庫。

內(nèi)墻磚生產(chǎn)工藝流程圖見圖1。

圖1　內(nèi)墻磚生產(chǎn)工藝流程圖

2　內(nèi)墻磚生產(chǎn)引起的大氣污染及防治措施

1）原料破碎粉塵

破碎車間主要是將來料為塊狀的石英、長(zhǎng)石等破碎成粒徑約3 mm的細(xì)料。破碎過程粉塵產(chǎn)生濃度較高，如顎式破碎機(jī)出料口粉塵濃度3 000～3 200 mg/m3［1］，采用袋式除塵器處理，粉塵排放濃度可小于30 mg/m3，破碎機(jī)粉塵排放濃度能滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）的要求。

2）噴霧干燥塔廢氣

噴霧干燥塔熱源采用天然氣，粉料干燥過程產(chǎn)生大量煙氣，主要污染物為煙塵、SO2和NOx。

噴霧干燥塔尾氣含塵的濃度一般較高，且其中的游離硅含量高，需要采取兩級(jí)除塵。第一級(jí)可采用旋風(fēng)分離器，除塵效率在80%以上。旋風(fēng)式分離器既作為除塵設(shè)備又作為收料設(shè)備。第二級(jí)可使用袋式除塵器，袋式除塵器的主要功能是對(duì)一級(jí)處理后無法達(dá)標(biāo)的廢氣作二次處理，總除塵效率99%。對(duì)現(xiàn)有陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，噴霧干燥塔尾氣含塵濃度約為2 000 mg/m3，經(jīng)除塵后粉塵排放濃度約20.0 mg/m3，顆粒物排放濃度能滿足《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25464-2010）及修改單30 mg/m3的限值要求。

SO2產(chǎn)生于燃料中的硫，由于天然氣含硫率極低，噴霧干燥塔SO2產(chǎn)生濃度一般均小于10.00 mg/ m3，直接排放即可滿足《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25464-2010）及修改單50 mg/m3的限值要求。

NOx有三個(gè)來源，分別為快速NOx、熱力NOx及燃料NOx?？焖貼Ox一般占總量的比例小于5%。燃料NOx生成量與燃料中氮含量密切相關(guān)。熱力NOx主要在燃料燃燒過程中生成，溫度低于1 400℃時(shí)生產(chǎn)速度較慢，高于1 400℃生產(chǎn)速度明顯加快。噴霧干燥塔采用燃天然氣熱風(fēng)爐，工作溫度600～800℃，熱量傳輸迅速、燃燒完全。NOx產(chǎn)生濃度約為30.00 mg/m3，直接排放即可滿足《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25464-2010）及修改單180 mg/m3的限值要求。

3）壓制成型粉塵

成型主要采用全自動(dòng)液壓壓磚機(jī)，屬于接觸型加壓形式，壓制成型工段會(huì)有粉塵產(chǎn)生。壓機(jī)廢氣中粉塵濃度約為700.00 mg/m3，經(jīng)脈沖袋式除塵器處理后，廢氣中粉塵濃度小于30 mg/m3，滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）的要求。

4）輥道窯廢氣

輥道窯燒制過程產(chǎn)生高溫廢氣，燃料采用天然氣，廢氣中主要污染物為煙塵、SO2、NOx和氟化物。

天然氣屬于清潔能源，廢氣中基本無粉塵產(chǎn)生。天然氣通入輥道窯進(jìn)行燒制，產(chǎn)生的高溫廢氣引入坯體干燥段作為烘干熱源，此過程中會(huì)從磚坯表面帶出極少量粉塵。輥道窯煙塵排放濃度一般小于5 mg/m3，可不經(jīng)處理直接排放。

廢氣中SO2主要來源于燃料中硫及原料中硫。高溫時(shí)，原料中一部分硫形成SOx釋放到窯爐廢氣中。內(nèi)墻磚生產(chǎn)原料中硫含量很少，有多大比例的硫形成SOx也不易確定。原料中含有CaO，CaO與SOx反應(yīng)可消除部分硫的排放，反應(yīng)產(chǎn)物留在坯體中。經(jīng)類比同類項(xiàng)目，SO2產(chǎn)生濃度小于15 mg/m3，可不經(jīng)處理直接排放。

內(nèi)墻磚生產(chǎn)過程中燃料型及快速型燃燒產(chǎn)生的NOx極少，可忽略不計(jì)，主要考慮熱力型NOx。輥道窯的燒成溫度在1 100～1 150℃，釉燒窯較素?zé)G略高，實(shí)際上，T＜1 400℃時(shí)，NOx的生成量非常少，因此，廢氣中的NOx濃度不高，一般均小于40 mg/m3，可不經(jīng)處理直接排放。

氟化物是陶瓷生產(chǎn)特征大氣污染物之一，主要來自于原料中的氟元素，但原料中含氟量極小，以現(xiàn)有陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，經(jīng)類比同類項(xiàng)目氟化物產(chǎn)生濃度小于1.0 mg/m3，可不經(jīng)處理直接排放。

以天然氣為燃料的輥道窯燒成產(chǎn)生的廢氣污染物濃度較低，遠(yuǎn)低于《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25464-2010）及修改單的限值要求，該廢氣可不經(jīng)處理直接排放。

5）磨邊粉塵

內(nèi)墻磚生產(chǎn)采用干法磨邊技術(shù)，內(nèi)墻磚的磨余量約為1%，磨余量全部成為粉塵被磨邊機(jī)集氣罩收集并經(jīng)袋式除塵器處理后達(dá)標(biāo)排放，收塵灰返回球磨工段回用。磨邊廢氣進(jìn)袋式除塵器粉塵濃度約為3 300 mg/m3，處理后粉塵濃度小于30 mg/m3，滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）的要求。

6）無組織粉塵排放

生產(chǎn)所需原料采用汽車運(yùn)輸進(jìn)廠，分類貯存于密閉原料庫內(nèi)，貯存過程揚(yáng)塵損失較小，一般不需考慮。無組織排放主要產(chǎn)生于卸料及向受料斗轉(zhuǎn)運(yùn)作業(yè)過程產(chǎn)生的少量粉塵。原料庫頂部設(shè)置霧化噴淋裝置，用于平時(shí)卸料及貯存過程的降塵處理。無組織排放的少量粉塵再經(jīng)庫房沉降，對(duì)外環(huán)境影響較小。

物料在通過輸送設(shè)備傳輸至生產(chǎn)設(shè)備及喂料過程中，由于外力或落差因素會(huì)產(chǎn)生粉塵。工程在設(shè)計(jì)時(shí)均采用全密封廊道輸送，應(yīng)選用密閉性能好的輸送和給料設(shè)備。另外，由于物料含水量較大，粉磨采用濕式球磨（含水量約35%），壓制磚坯時(shí)粉料含水量較大（6%～9%），生產(chǎn)車間均為全封閉，在車間內(nèi)布置吸塵器，及時(shí)清掃工作臺(tái)面及地面粉塵，這些保證了車間無組織排放粉塵達(dá)標(biāo)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成明顯影響。

3　大氣污染防治措施分析

1）廢氣環(huán)保措施可行性分析

袋式除塵器是目前治理粉塵的主要除塵措施，袋式除塵的濾料利用網(wǎng)孔阻留塵粒間產(chǎn)生 “架橋”現(xiàn)象及碰撞、攔截、擴(kuò)散、靜吸收和重力沉降等作用，使粉塵很快被纖維捕集，除塵效率極高，達(dá)99%。袋式除塵器具有附屬設(shè)備少、投資省、技術(shù)要求不高、性能穩(wěn)定可靠、對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行管理簡(jiǎn)便、適宜捕集細(xì)微而干燥粉塵的特點(diǎn)。

結(jié)露是袋式除塵器運(yùn)行中最常見問題，水分是濾袋結(jié)露的最大原因。造成濾袋含有水分的原因通常是低溫發(fā)生凝露，尤其在處理燃燒或高溫?zé)煔鈺r(shí)，當(dāng)濾袋表面的初始粉塵層含有水分，干燥后就會(huì)使粉塵凝結(jié)、板結(jié)［2］。破碎機(jī)、壓機(jī)、磨邊機(jī)廢氣含水量非常低，露點(diǎn)溫度也非常低，袋式除塵器運(yùn)行溫度遠(yuǎn)高于廢氣的露點(diǎn)溫度，因此不會(huì)出現(xiàn)糊袋現(xiàn)象。但是噴霧干燥塔廢氣中含水量較高，工藝控制不當(dāng)?shù)脑?，袋式除塵器濾袋即可能出現(xiàn)糊袋。噴霧干燥塔煙氣設(shè)計(jì)出口溫度為80～120℃，正常運(yùn)行情況下，噴霧干燥塔袋式除塵器不會(huì)出現(xiàn)糊袋。

綜上分析，項(xiàng)目噴霧干燥塔、破碎機(jī)、壓機(jī)、磨邊機(jī)等設(shè)備含塵廢氣采用袋式除塵器可以做到穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

2）無組織排放措施分析

無組織粉塵排放源主要有原料堆場(chǎng)、破碎車間、物料輸送、壓制車間以及磨邊車間。對(duì)于物料堆場(chǎng)，采取封閉措施，只留車輛出入口，堆場(chǎng)內(nèi)布置噴水裝置；對(duì)于物料輸送，采用封閉的皮帶輸送廊；對(duì)于破碎車間、壓制車間及磨邊車間，采取車間封閉并加袋式除塵器的措施。采用上述措施后，可減輕堆場(chǎng)揚(yáng)塵污染，減少各工序無組織粉塵排放，項(xiàng)目無組織排放防范措施可行。

4　結(jié)論

以天然氣為燃料的內(nèi)墻磚生產(chǎn)線主要大氣污染物為煙粉塵、SO2、NOx和氟化物。由于SO2、NOx和氟化物的產(chǎn)生濃度均遠(yuǎn)低于《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25464-2010）及修改單的要求，可直接排放，因此以天然氣為燃料的內(nèi)墻磚生產(chǎn)線大氣污染防治主要針對(duì)煙粉塵。在采用袋式除塵器對(duì)有組織廢氣進(jìn)行除塵處理，采取車間封閉、全密封廊道輸送對(duì)無組織排放廢氣進(jìn)行除塵處理的情況下，內(nèi)墻磚生產(chǎn)引起的大氣污染對(duì)環(huán)境影響較小。

［1］沈帥冰.淺談建筑陶瓷廠生產(chǎn)中的除塵措施［J］.山東陶瓷，2000，23（3）：29～31.

［2］汪波，劉晶.袋式除塵器運(yùn)行中常見問題淺析［J］.中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010：45～52.