浅论隧道窑烟气含氧量控制措施

浅论隧道窑烟气含氧量控制措施

袁东海

由于环保要求，各地砖厂陆续安装了在线监测系统，这是政府有效监控的强制措施，也是为即将实施的2018年环保税征收工作实施打下基础。在线监控传输的信息是砖厂烟气污染物排放的实际数据，这些数据对砖厂来说还有一层更深的含义，能否生存和能否承受（税费）——达标排放是生存的底线，但达标排放不表明不缴纳环保税，排多少就缴纳多少，这是关键。对砖厂来讲，隧道窑虽然安装了烟气治理设备（俗称：脱硫塔），监控系统显示大多数检测数字达标，但折算后又出现了超标，很是不解，其中对烟气含氧量超出18%很是头疼，因为这是折算的基础数据。如何控制烟气含氧量，在此谈谈自己的看法：

烧砖人要充分认识烟气基准含氧量。这个数据很重要，因为修改后的《砖瓦工业大气污染物排放标准》中4.7“人工干燥及焙烧窑烟气基准含氧量为18%，实测大气污染物排放浓度应换算为基准含氧量条件下的排放浓度，并以此作为判定排放是否达标的依据。”例如：实际测量排放浓度达标，但由于实测烟气含氧量为19%，换算烟气基准含氧量18%后极有可能就是超标。之所以制定烟气基准含氧量，是由于每家砖厂，每条隧道窑的工况、操作都不一样，烟气排放数据更是复杂，但无论怎样，为统一换算，必须制定一个统一的标准，这就是烟气基准含氧量为18%来由。这样解释还不通俗，就说说大家都明白的话：这个数字不是针对砖瓦行业设置的，在锅炉、电厂等行业早就有了，其主要目的为防止稀释烟气污染物的含量。如果烟气污染物超标了，最简单的降低污染物的办法就是加大清洁空气量，让烟气稀释，这样，污染物不就降下来了，但是有了烟气基准含氧量，这个办法就行不通了。所以，朴素的讲就是为了防止有意稀释烟气而设置的。如果说该数字是防止“有意”稀释烟气中的污染物而设，这对其他行业来讲有可能，控制起来也比较简单，就是把“有意”去掉即可，但隧道窑却是实实在在的“无意”，想去掉这个“无意”造成的烟气含氧量过高难度就很大了。

降低隧道窑烟气含氧量的难点——难点主要为隧道窑烧结技术和隧道窑的工艺特性和其他窑炉不一样，其表现为几点：

一是内燃制砖工艺特性：内燃法是将燃料（煤或煤矸石）掺配到砖坯中，砖坯中的煤炭燃烧不同于锅炉中煤炭的直接燃烧，由于有砖坯结构的阻碍，其燃烧需要氧气更多、时间更长的过程，否则会出现煤炭不能充分燃烧而出现的燃料浪费和产品黑心、压花等质量缺陷。而外燃法，例如陶瓷行业利用煤气烧结，其燃气比（燃料与空气比例）在火嘴即可调整到最佳比例，可以说是接近理想状态，只是为满足烟气排放和火行速度，增加了抽烟风机，但功率很小，所以其烟气含氧量是比较低的。

隧道窑操作时经常讲到的的“大风”，干燥窑是“低温大风”，焙烧窑是“前拉后推”，前拉是窑头的排烟风机，后推是窑尾冷却风机。隧道窑的干燥和烧结原理是造成隧道窑大风的根源，大风操作导致燃烧后烟气中空气过剩系数过高。从燃料燃烧方面讲，煤、煤矸石燃烧需要一定的氧气（空气），砖瓦人讲的燃烧气氛表述的就是这一道理。燃烧一般为还原气氛和氧化气氛，最理想的是一比一的比例，也就是中性气氛，但这是理想数据，实际中难以操作实现，因为隧道窑空气除满足烧结的需要外，还要考虑火行速度以及干燥窑干燥砖坯的风量，这就造成实际空气量往往大于理论需要的量的缘故。这一点往往与正压、负压、零压点概念相混淆，认为负压就是缺氧，可以减少烟气含氧量，这是错误的理解，从升温到烧结前这一段为负压，如果没有氧气，内燃砖坯是燃烧不起来的，所以窑内压力和烟气含氧量不是一个感念。

二是干燥砖坯的工艺特性：隧道窑烧结制品虽然需要一定的空气量，但不需要过大的风量。隧道式干燥室（窑）则不一样，他的工作原理是低温大风，这个大风的作用是满足三分之二为正压和将潮气带走两个作用，经过干燥后排放的潮气（烟气）湿度大、温度低，在加上大风这个因素，会造成烟气治理设备效率下降。如果烟气治理设备安置在干燥窑排潮口，检测肯定难以达标，所以，砖厂最大的环保问题就是干燥工艺这个无法躲避的现实。

三是隧道窑运转工艺特性：隧道窑烧砖是砖走火不走，砖要运动就要有运动的空间，砖垛与窑顶、窑墙的顶间隙和侧间隙是客观存在的，这些间隙也是造成烟气含氧量过高的因素之一。

四是隧道窑的理论技术、设计、建设质量和操作。关于砖厂环保话题是砖瓦行业急需补上的一课，从理论资料来看，也就是这两年才开始介入，砖瓦人对行业的环保认识基本处于空白，不懂得环保，更不知道怎样环保，也没有成熟的经验可以借鉴。除此之外还存在一个问题，就是环保设备和砖瓦行业的工艺脱节严重，出现环保设备厂家不了解砖厂，砖厂不懂得环保的现状。这种现状不但表现在理论、技术层面上，还与砖瓦设计有很大关系，隧道窑设计还没有将环保问题纳入到整体工艺设计范畴，烟气污染物的治理也只是表现在是否增加脱硫设备上，也就是后期治理，再加上泛滥的山寨窑炉，更是雪上加霜。面对断面不一、长短不齐、燃料复杂、工艺随意的隧道窑这一特性，烟气治理设备如何配套的确是环保设备厂家和砖厂头痛的大问题。

最后谈谈隧道窑操作问题，在没有成熟的理论、技术支持的情况下，隧道窑操作人员面临的不仅是如何烧好砖的难题，更是要短时间内学会清洁烧砖技术这个新课题。之所以说难度很大，主要原因是砖瓦行业长期存在的“理论丰满，技术骨感”现象，一些理论只能出现在纸上，现实中难以操作实现，出现了脱节。在没有成熟的技术和方案可以借鉴的情况下，突然增加的环保这一课无疑更是考验砖瓦人的理论、技术和经验的关键一环。如何在目前状况下降低烟气含氧量，这看似很简单的问题，想做到可不是简单的事。

笔者认为砖厂降低烟气含氧量的方法有三种措施：

一、杜绝错误风：错误风也就是无组织风，他是通过窑炉砌体、窑顶、窑车、窑门及配套设施和通风管道（砌体）漏气造成的。

1、窑墙：窑墙漏气主要为设计精度、施工质量和维修不及时三方面因素。例如加砂口、管道设计不合理，导致漏风；观火孔漏气；窑墙没有伸缩缝导致砌体开裂等；

2、窑顶：投煤孔，窑顶吊顶板与窑墙间隙、顶板间隙密封棉脱硫；吊顶板脱落等；

3、窑底：窑车就是隧道窑的底板，这个底板如果密封不好，整个隧道窑也就难以保证密封效果，这也是隧道窑的难点。窑车侧板接头、两窑车之间的凹凸槽密封、裙板变形都会造成漏气。窑车不同于窑体，他体笨量大，处于运动状态，且高低温循环，再加上卸车人为的损伤，变形受损严重，维修难度大；

4、窑门：窑门设计简化无密封；窑门钢结构与窑墙间隙、窑门底部密封不严导致漏气；窑门操作不规范等；

5、辅助设施：砂封槽设计不合理，砂封缺砂，用砂过细或过粗；

6、通风管道裂纹（砌体类）、锈蚀（金属类）漏风；配风口、风闸漏气等。

窑炉漏风在以前看都是很小的问题，只要不影响隧道窑运行，只要能烧出砖，都不会引起重视。但在线监测运转后，一个小小的漏气点都会造成烟气的含氧量大增，面临的问题就严重了。检查漏气工作看似很简单，但要做好，需要付出的的代价和精力是巨大的，例如窑车的漏气整改就是一个大问题，一是窑车数量多，二是涉及钢结构、保温隔热砌筑、窑车间搭配等，所以要引起大家重视。

二、减少无用风。这里讲的无用风主要为客观存在和人为因素导致的隧道窑顶间隙、侧间隙和纵向风道。顶间隙、侧间隙是隧道窑工艺客观存在的，窑车、砖垛是运动的，运动就必须有一定的空间，但是这个空间（间隙）导致的风没有产生多大的作用就溜走了，所以这个间隙被称为“邪恶点”。关于隧道窑间隙的话题大家谈论的很多了，都有了充分的认识，在保证运转正常的情况下压缩间隙尺寸，可以获得理想的效果。而所谓的纵向风道却是一个莫名其妙的名称，不知何时，隧道窑烧砖出现了纵向风道的理论，从理论到数据，从码坯图到图片演示，看似有理有据，实际上是错误的。在没有烟气含氧量数据的要求时，这个错误主要表现为产品黑心、压花，或者是砖垛内外过火欠火，在干燥窑表现的是砖垛内部干燥不好或者倒垛，虽然问题很多，但还能烧出砖，大家就习以为常了。但现在环保关乎到砖厂存亡的时候，烟气含氧量这个问题困扰着砖厂，而纵向风道这个错误更是突显出来。但在怎样消灭纵向风道这个产生无用风的错误时，很多生产线都无能为力，这个错误理论引导不但直接影响了到了砖厂，更为严重的是误导了码坯机的设计。因为很多码坯机不支持，无法压缩所谓的纵向风道，也就是设备不支持。我以前有一个误区，认为码坯出现问题是码坯机生产厂家单方面的问题，实际上很多是砖厂受错误理论影响误致的，例如在订购码坯机时，设备生产厂家会让砖厂提供码坯图，就是这张看似很套路的流程，却决定了砖厂的“七分码”，当不了解隧道窑的设计，没有烧砖经验时，错误的码坯理论引导的就是错误的码坯方法。关于隧道窑纵向风道理论的对与错，简单的几句话论述一下：既然侧间隙和顶间隙是“邪恶点”,为消除这个邪恶采取的是压缩的方法，这时候反而将这个邪恶点运用到砖垛内，人为设置了纵向风道，导致大量的风从该处溜走，导致砖垛内无风，导致烟含氧量居高不下，由此看来这个纵向风道堪称是”邪恶点之父“，应该引起行业警觉。

三、综合考虑和合理用风。合理用风牵涉到砖厂生产工艺的各个方面，不要理解为是隧道窑风机、频率、风量、风压、风闸的问题，除上面讲到的码坯因素外，与原料的热值、颗粒级配、破碎、成型水分等有一定的关联，可以说是一个综合性的问题。单就隧道窑来讲，目前，常用的窑炉监控系统有温度和压力检测，但燃烧所需要的空气（氧气）量是否合理，还没有设备仪器监控，也没有数据和经验可循，这就需要现场操作人员要尽快掌握用风量的调节技能。当烟气含氧量过大，也就是大风抽取烟气，烟气的温度表现为较高，高温烟气不仅代表热量浪费，也预示着烟气检测数据超标；烟气温度低，则预示窑内缺氧，燃料不能充分燃烧，这是烟气温度判断法；还有就是观察窑内火情，当窑内风量大时，观察高温燃烧段燃烧氛围的空气清晰度，风量大时观察的效果较为清晰，甚至能透过燃烧区看过去，这称之谓清火；风量小时观察为则浑浊，这就是清火、浑火的判断法；另外就是从投煤孔投木材观察的方法：从投煤孔投入木材，立即封闭投煤孔，一分钟左右打开投煤孔快速观察，从木材是否燃烧，燃烧强度判断该车位氧气是否充分；还有窑尾贴纸法等等。利用烧砖人自己总结的“土”办法，在目前烟气含氧量控制方面都可以利用。

烟气含氧量与用风有关，杜绝错误风、减少无用风，在此基础上通过生产工艺整体配合做到合理用风，多方面努力，为的就是烟气含氧量这个数字，但要把它控制在合理的范围内，从以上几方面分析来看，是砖厂的一个综合性难题。