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目前,中國已成為世界最大的建筑陶瓷生產(chǎn)國,年產(chǎn)能近120億平方米。受環(huán)保意識及技術的制約,建陶行業(yè)對環(huán)境的影響和危害日益顯現(xiàn),環(huán)保治理迫在眉睫。
一、過量空氣系數(shù)與含氧量
過量空氣系數(shù)是指設備運行時的實際空氣供給量與理論空氣需求量的比值。建陶實際生產(chǎn)中加入的過量空氣,一方面可使燃料更加充分燃燒,另一方面也滿足了產(chǎn)品降溫的需要,但實際上卻對污染物產(chǎn)生了“稀釋”。因此,為了防止人為“稀釋”達標,須統(tǒng)一換算標準,故規(guī)定了“過量空氣系數(shù)”。
陶瓷實際生產(chǎn)中,含氧量一般在16-19%。為了確保排放標準的合理性及可操作性,環(huán)保部發(fā)布83號公告(修改單),將基礎含氧量由原來的8.6%(過量空氣系數(shù)為1.7)調(diào)整為18%(過量空氣系數(shù)為7)。
過量空氣系數(shù)與含氧量的換算:c=c’×( α'/α) α'=21/21-n
c—折算后排放濃度 c’—實測排放濃度 α'—實測過量空氣系數(shù) α—基準過量空氣系數(shù)n—實測含氧量
可見,含氧量n越大,α'越大,折算后的濃度c越大,越容易超過國家標準。實測的排放濃度,應折算為基準含氧量條件下的排放濃度,并以此判定是否達標。
二、污染物及來源
建陶窯爐煙氣中的污染物有SO2、顆粒物、NOx、氟化物、氯化物及重金屬(Pb、Cd)。
*SO2:①窯爐使用未經(jīng)凈化脫硫的燃料(如水煤氣等);②噴干塔熱風爐使用煤粉或水煤漿造成硫夾帶于粉料中;③坯體原料中的含硫礦物;
*顆粒物:坯體微塵、燃料夾帶、工況吸入;
*NOx:主要來源是熱力型NOx,即燃料燃燒時空氣中的氮氣(N2)在高溫下與氧(O2)發(fā)生反應生成NOx;
*氟化物:坯料及釉料中的含氟礦物,在高溫燒成時分解,以SiF4、HF的形式溢出;
*重金屬:坯體釉料中含有的Pb、Cd等重金屬;
結(jié)論:僅窯爐使用清潔燃料,并不能完全實現(xiàn)排放達標。
三、窯爐燃料成本比較
(按每平米地磚能耗計算)
能耗:26×500=13000大卡(磚重26Kg/㎡,500大卡/ kg,)
A、天然氣(8500大卡/m³,4元/m³)
成本:13000÷8500=1.53m³,1.53×4 = 6.1元
B、清潔煤氣(1350大卡/m³,0.33元/m³)
成本:13000÷1350 =9.63m³,9.63×0.33 = 3.2元
C、發(fā)生爐煤氣(煤6000大卡/ kg,轉(zhuǎn)化率65%,650元/噸)
成本:13000÷(6000×65%)=3.33kg,3.33×0.65 = 2.2元
結(jié)論:窯爐采用天然氣或清潔煤氣,與自制發(fā)生爐煤氣比較,以一條10000㎡/天的地磚生產(chǎn)線為例,每年(300天/年)成本分別增加1170萬元、300萬元。
四、建陶環(huán)保治理的總體思路
目前,建筑陶瓷生產(chǎn)線中80%的窯爐都采用自制水煤氣,而制粉工段基本都采用煤粉或水煤漿。我國將長期堅持以煤炭為主的能源戰(zhàn)略,針對建陶生產(chǎn)特點及現(xiàn)狀,在煙氣治理方面,單純改用清潔能源并不現(xiàn)實。
工業(yè)窯爐的環(huán)保模式分為燃燒前(如洗選煤等)、燃燒中(爐內(nèi)噴鈣等)、燃燒后(煙氣治理)三種模式,鑒于建筑陶瓷污染物多途徑產(chǎn)生的機理,最適宜的就是采用終端治理模式,即對燃燒后的煙氣中的污染物進行環(huán)保處理。
對于主要污染物硫的脫除,按照脫硫劑形態(tài),分為濕法(90%)、干法、半干法。濕法又分石灰法、鈉堿法、雙堿法、氨法等等。“石灰石-石膏法”俗稱“鈣法”,是世界上應用最廣泛的一種脫硫技術,日本、德國、美國的火力發(fā)電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。因此,建陶行業(yè)中采取成熟并得到廣泛應用的‘石灰石—石膏法’為佳。