目前我國(guó)有3000多家建筑陶瓷廠，據(jù)中國(guó)陶瓷工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)是目前大的陶瓷磚生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)和出口國(guó)。2009年中國(guó)建筑陶瓷磚產(chǎn)量超過(guò)68億m2，約占世界總產(chǎn)量的65%，出口6.88億m2，超過(guò)陶瓷磚貿(mào)易總量的42%。雖然我國(guó)是陶瓷生產(chǎn)大國(guó)但還不是強(qiáng)國(guó)。目前我國(guó)陶瓷行業(yè)存在著企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小、能耗高、污染嚴(yán)重等問(wèn)題。2009年我國(guó)陶瓷磚行業(yè)消耗的能源超過(guò)4000萬(wàn)t標(biāo)煤（以每m2陶瓷磚產(chǎn)品耗費(fèi)6kgce/m2計(jì)算），高能耗高污染的陶瓷行業(yè)對(duì)迅速發(fā)展起來(lái)的陶瓷產(chǎn)區(qū)及周邊地區(qū)的環(huán)境造成了很大的污染。
法庫(kù)陶瓷工業(yè)園位于沈陽(yáng)市法庫(kù)縣南部的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)內(nèi)，始建于2004年、2006年建成并投入運(yùn)行。現(xiàn)有42家陶瓷廠，共有73條窯爐生產(chǎn)線，其中17條采用清潔能源天然氣或科達(dá)循環(huán)流化床煤制氣（已脫硫），56條生產(chǎn)線使用兩段式煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤氣，造粒干燥塔和干燥窯工段產(chǎn)生的排煙無(wú)任何脫硫設(shè)施，不能達(dá)標(biāo)放；現(xiàn)有的除塵設(shè)施也不能達(dá)標(biāo)排放，急需采取措施對(duì)大氣污染物進(jìn)行治理，以滿足陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB25464—2010）修訂版要求（在空氣過(guò)剩系數(shù)為7的情況下，煙塵和SO2排放濃度分別≤30mg/m3和≤50mg/m3），實(shí)現(xiàn)煙塵和SO2達(dá)標(biāo)排放。
1 陶瓷行業(yè)大氣污染物產(chǎn)生及排放狀況分析
陶瓷生產(chǎn)是以長(zhǎng)石、高嶺土、石英砂石等為原料，以噴霧干燥造粒塔、輥道窯或隧道窯等為主要的干燥、燒成設(shè)備，以煤、自制煤氣或水煤漿為燃料，其生產(chǎn)工藝流程為：原料破碎→球磨→沉浮→噴霧干燥→壓型→施釉→燒成→產(chǎn)品檢驗(yàn)、出售。陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中的造粒和燒成兩個(gè)工序是排放大氣污染物的重點(diǎn)源。造粒工序是指陶瓷漿料以霧化的形式噴入噴霧干燥造粒塔內(nèi)，霧化漿料在塔內(nèi)熱源作用下，干燥成粒狀陶瓷原料。造粒塔干燥漿料所需的熱源來(lái)自于煤氣、水煤漿或熱風(fēng)爐的熱煙氣等；燒成工序主要是指陶瓷坯模在高溫下燒結(jié)，燒成所需的熱源來(lái)自于煤氣。法庫(kù)陶瓷生產(chǎn)中噴霧干燥塔熱源主要來(lái)自于熱風(fēng)爐的熱煙氣，而熱風(fēng)爐的熱煙氣由燃煤鍋爐制得；燒成工序所需的煤氣主要由兩段式煤氣發(fā)生爐制得。據(jù)統(tǒng)計(jì)陶瓷造粒塔的煙塵和SO2排放初始濃度分別為10000～30000mg/m3和50～300mg/m3；窯的煙塵和SO2排放初始濃度分別為100～1600mg/m3和500～2300mg/m3（以上數(shù)據(jù)基于燃料為水煤漿或重油）。沈陽(yáng)法庫(kù)陶瓷生產(chǎn)熱源以燃煤為主，以沈陽(yáng)法庫(kù)紅太陽(yáng)陶瓷有限公司為例，紅太陽(yáng)有3個(gè)噴霧干燥造粒塔和2條窯，每個(gè)造粒塔對(duì)應(yīng)一個(gè)煙囪，每條窯上從窯頭到窯尾也有多個(gè)排放口；噴霧干燥造粒塔熱源由燃煤鍋爐制得的熱煙氣提供，窯爐的熱源由自備兩段式煤氣發(fā)生爐制得的煤氣提供。企業(yè)為了節(jié)省資金，燃鍋爐的燃煤與煤氣發(fā)生爐的燃煤不同，煤氣發(fā)生爐所用燃煤熱值高和S份低；而鏈條爐燃煤熱值低和S份高。紅太陽(yáng)陶瓷有限公司的造粒塔和窯爐的排煙SO2濃度分別為542mg/Nm3和262mg/Nm3（空氣過(guò)剩系數(shù)為7）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，法庫(kù)陶瓷企業(yè)通常采用兩段式煤氣發(fā)生爐（直徑3.2m），每條生產(chǎn)線耗煤量約23t/d，每年運(yùn)行7個(gè)月（4～10月），共計(jì)214天，耗煤量約4922t/a煤，兩段式煤氣發(fā)生爐燃煤硫份按0.5%計(jì)，每條生產(chǎn)線大約排放39376t/aSO2。2 陶瓷生產(chǎn)排放大氣污染物減排措施
法庫(kù)縣陶瓷工業(yè)園為減少企業(yè)生產(chǎn)排放的大氣污染物量，引入了沈陽(yáng)科達(dá)潔能燃?xì)庥邢薰?，公司投資8.5億元，建設(shè)了國(guó)內(nèi)大的循環(huán)流化床清潔煤制氣工程，在園區(qū)內(nèi)建設(shè)20臺(tái)104Nm3/h清潔煤氣化爐，煤氣供應(yīng)量480萬(wàn)m3/d，實(shí)現(xiàn)集中煤制氣，煙塵和SO2污染物集中治理。科達(dá)清潔煤制氣通過(guò)采用的循環(huán)流化床煤制氣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了杜絕含酚廢水（兩段式煤氣發(fā)生爐煤制氣時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)物）產(chǎn)生。2011年西氣東輸進(jìn)入沈陽(yáng)后管網(wǎng)鋪設(shè)到法庫(kù)縣，市區(qū)民用氣價(jià)格為3.3元/Nm3，工業(yè)用氣價(jià)格為3.9元/Nm3。沈陽(yáng)市政府為鼓勵(lì)法庫(kù)使用天然氣，提高清潔能源的使用比例，法庫(kù)天然氣的優(yōu)惠價(jià)格為2.6元/Nm3。兩段式煤氣發(fā)生爐制得煤氣熱值為1350kCal/m3，煤氣成本價(jià)為0.29元/m3；科達(dá)煤制氣熱值為1500kCal/m3，折算到同一熱值煤氣成本價(jià)為0.37元/m3；天然氣熱值為8300kCal/m3，折算同一熱值時(shí)，天然氣折算后價(jià)錢為0.423元/m3。每家企業(yè)大約有兩臺(tái)兩段式煤氣發(fā)生爐，每臺(tái)爐耗煤量23t/d，產(chǎn)煤氣量2800m3/t煤，每臺(tái)爐產(chǎn)煤氣量64400m3/d；全年214天，一家企業(yè)兩臺(tái)兩段式煤氣發(fā)生爐全年生產(chǎn)煤氣2756.32萬(wàn)m3，成本總計(jì)799.33萬(wàn)元；若改用科達(dá)煤制氣，同樣數(shù)量的煤氣需耗費(fèi)1019.84萬(wàn)元；若改用天然氣，同樣數(shù)量的煤氣需耗費(fèi)1057.65萬(wàn)元。3個(gè)成本相比，成本從高向低順序是天然氣、科達(dá)煤制氣和兩段式煤氣發(fā)生爐煤氣。從使用兩段式煤氣發(fā)生爐煤氣的成本與使用科達(dá)煤制氣的成本比較可以看出，若采用科達(dá)煤制氣陶瓷企業(yè)每年需多投入220.51萬(wàn)元。兩者資金的巨大差距使得陶瓷企業(yè)不愿意采用清潔煤制氣或天然氣，在國(guó)家沒有出臺(tái)淘汰兩段式煤氣發(fā)生爐的產(chǎn)業(yè)政策前，法庫(kù)大部分陶瓷企業(yè)準(zhǔn)備繼續(xù)使用兩段式煤氣發(fā)生爐，寧愿一次性投入近千萬(wàn)元對(duì)現(xiàn)有的除塵設(shè)施進(jìn)行升級(jí)改造和開展煙氣脫硫工程，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，也不愿意采用科達(dá)煤制氣和天然氣。因此，科學(xué)經(jīng)濟(jì)合理地選擇煙氣凈化工藝，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放至關(guān)重要。
3 煙氣除塵脫硫工藝選擇
按陶瓷生產(chǎn)工藝流程，生產(chǎn)線中的噴霧造粒塔屬生產(chǎn)線頭部位置，而燒成窯屬生產(chǎn)線尾部位置，陶瓷企業(yè)屬老廠，可供除塵脫硫改造工程使用的場(chǎng)地有限。若對(duì)兩段式煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)的煤氣中的H2S進(jìn)行脫硫，使兩段式煤氣發(fā)生爐的煤氣達(dá)標(biāo)，則煤氣H2S脫硫工序?qū)儆谛录尤胩沾缮a(chǎn)工藝中，且位于陶瓷生產(chǎn)工序中間環(huán)節(jié)，它的可靠性對(duì)陶瓷生產(chǎn)有很大的影響，因此，從維持陶瓷生產(chǎn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和脫硫工程場(chǎng)地布置角度出發(fā)，不宜采用煤氣H2S脫硫方式，宜在陶瓷生產(chǎn)尾部進(jìn)行煙氣凈化，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。本著經(jīng)濟(jì)的原則，噴霧干燥造粒塔與窯爐的除塵和脫硫工程宜采用合一的方式，即造粒塔和窯爐通過(guò)管道連接，兩者煙氣匯合后再進(jìn)入除塵設(shè)施或脫硫設(shè)施。
以紅太陽(yáng)陶瓷有限公司為例，現(xiàn)有的陶瓷企業(yè)欲實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，除塵設(shè)施效率需達(dá)到99.5%，噴霧干燥造粒塔的脫硫設(shè)施效率需≥91%，窯爐的脫硫設(shè)施效率需≥81%。造粒塔和窯爐除塵設(shè)施宜采用布袋除塵器，但需要注意的是造粒塔排煙溫度較低，溫度范圍為80～110℃，煙氣濕度較大，煙氣中含氧量較高（O2體積比約為16%），造粒塔間斷運(yùn)行；窯爐煙氣溫度較高140～220℃，煙氣中含氧量較高（O2體積比約為15.4%），因此建議布袋除塵器濾料選用聚苯硫醚（PPS）和聚四氟（PTFE）混合濾料，除塵設(shè)施前須加裝煙氣降溫設(shè)施，使除塵器入口溫度≤115℃，從而減少煙氣中的氧對(duì)聚苯硫醚的氧化的機(jī)率，延長(zhǎng)濾袋使用壽命。造粒塔排煙間斷運(yùn)行，使得脫硫系統(tǒng)煙氣負(fù)荷波動(dòng)較大，且煙氣中SO2初始濃度較高所需脫硫效率要求較高，因此建議采用成熟可靠的石灰-石膏法煙氣脫硫工藝或氧化鎂煙氣脫硫工藝；如果改造場(chǎng)地適合的情況下，造粒塔與窯爐煙氣混合后也可以采用旋轉(zhuǎn)噴霧吸收煙氣脫硫工藝（SDA-FGD），以降低工程投資和減少占地面積。
4 防治對(duì)策
（1）陶瓷燒窯中煤氣燃燒產(chǎn)生的SO2濃度超過(guò)50mg/m3，SO2會(huì)對(duì)陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量有一定影響[4]，因此建議生產(chǎn)高檔陶瓷產(chǎn)品的企業(yè)必須采用清潔能源天然氣。
（2）經(jīng)濟(jì)條件好的陶瓷企業(yè)建議優(yōu)先采用科達(dá)公司的清潔煤制氣。
（3）建議噴霧造粒塔熱源燃煤鍋爐采用低硫煤，是燃用兩段式煤氣發(fā)生爐用煤（S份≤0.5%），以減輕后續(xù)除塵脫硫工程的負(fù)擔(dān)和降低工程投資。
（4）除塵工程宜采用管式行噴脈沖布袋除塵器，濾料選用30%聚苯硫醚（PPS）和70%聚四氟（PTFE）的混合濾料，煙氣過(guò)濾速度≤1m/min。
（5）建議采用成熟可靠的石灰-石膏法煙氣脫硫工藝或氧化鎂煙氣脫硫工藝；如果改造場(chǎng)地適合的情況下，造粒塔與窯爐煙氣混合后也可以采用旋轉(zhuǎn)噴霧吸收煙氣脫硫工藝（SDA-FGD），以降低工程投資和減少占地面積。
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