煤矸石生产烧结砖产生的污染源治理方案探讨
摘要:利用煤矸石生产烧结多孔砖、空心砖,达到了节能、保护耕地、保护环境的良好效果,同时也取得了较好的经济效益和巨大的社会效益。但由此也产生了一些污染问题,现以淮北双林煤矸石厂为例,探讨煤矸石生产烧结砖产生的污染及治理方案。
关健词:煤矸石;烧结砖;污染源;治理
中图分类号:F270文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)01-0189-02
引言
煤矸石烧结多孔砖、空心砖生产技术是中国综合利用煤矸石的一项成熟技术,自20世纪80年代末,中国在消化吸收国外先进生产技术的基础上,研究开发出适合中国国情的煤矸石烧结多孔砖、空心砖生产技术。利用煤矸石生产烧结多孔砖、空心砖,达到了节能、保护耕地、保护环境的良好效果,同时也取得了较好的经济效益和巨大的社会效益。但由此也产生了一些污染问题,现以淮北双林煤矸石烧结砖厂为例,探讨煤矸石生产烧结砖产生的污染及治理方案。
一、煤矸石化学成分
该厂为利用煤矸石自身能源焙烧产品,生产能力为年产5 000万标块煤矸石烧结砖。煤矸石年用量为14.5万吨。原料用临涣选煤厂的矸石,该煤矸石的发热量为2 472 kJ/kg(干基),主要化学成分(见表1)。
表1 原料化学成分表(%)
二、工艺流程及产污节点图
整个工艺流程由四部分组成:原料制备;成型及切坯;干燥与焙烧;成品检验与堆放。具体工艺流程及排污节点如下(见下页图1):
三、污染源治理方案
从下页产污节点图可以看出,该厂在运行的过程中会有废气、噪声和固体废物产生,固体废物主要为切条及切坯工序产生的废泥坯、出窑时产生的废砖及除尘灰等。切条及切坯工序产生的废泥坯及除尘灰,可返回生产工序,废砖经破碎后也回用于生产工序。噪声治理通过将破碎机、搅拌机、空压机、真空机等机械噪声比较大的设备基础底座上安装减振垫,加装隔声罩,风机安装消声器,经过治理后,对厂界噪声影响较小。破碎车间的粉尘可以通过袋式除尘器处理,其除尘效率≥95%,收集下来的粉尘可以进行回收利用作为制砖的原料。
主要污染源来自于焙烧窑废气。焙烧窑正常燃烧后是利用原料本身的热值就能够满足生产过程中的热能消耗,不需添加其他燃料,产生的污染物主要有烟尘、SO2。
淮北市是一座以煤为主要能源结构的工业城市,SO2的总量控制指标已经接近饱和,对于该厂,根据淮北市产品质量监督检验所提供的检验报告,煤矸石中硫的含量为0.256%,煤矸石砖中残留的硫含量为0.16%,每年需要用煤矸石14.5万吨,如果不进行烟气治理,经计算,SO2产生浓度407mg/m3,SO2产生量为278.4t/a,烟尘产生浓度为42.9mg/m3,产生量为32.5t/a。烟气必须进行除尘脱硫。
隧道窑烟气经干燥窑及烟道降尘,污染物被坯垛过滤、吸附、沉降后,尾气采用脱硫除尘器处理。
脱硫除尘采用双碱法,当炉、窑尾气由引风机牵引进入一级反应室与钠型碱雾得以充分混合、碰撞,反应室液气比达2L/m3,尾气中的粉尘颗粒以及二氧化硫被碱溶液充分吸收,其反应方程式:
SO2+H2O→H2SO3,H2SO3+Na(OH)2→NaSO3+H2O
然后被碱雾充分混合的尾气在通过立式文丘里管时被充分压缩,细小的粉尘湿颗粒以及反应的产物相互碰撞、混合而结合成粒径相对增大的颗料,质量也相应增加,通过文丘里管后进入到脱硫除尘器内的二级置换反应室,进入置换反应室后混合烟气与石灰浆溶液发生混合反应,细小的颗粒进一步增大,二氧化硫与碱溶液进一步反应,钠盐溶液与氢氧化钙溶液也产生反应,其方程式 :
Na2SO3+Ca(OH)2→CaSO3↓+ CaSO4↓+NaOH
H2SO3+Ca(OH)2→CaSO3↓+H2O
酸碱反应沉淀物、废气中的颗料以及湿烟气从置换反应室进入到分离反应室,干净烟气进入脱水室经二级脱水后外排,颗粒与沉淀物进入初沉池沉淀反应。整个过程由于NaOH最终被置换出来,故消耗量很少。主要脱硫剂为石灰Ca(OH)2,生成物为稳定的硫酸钙及亚硫酸钙。经过双碱法进行脱硫除尘处理后,烟气排放中除尘效率达到50%以上,脱硫效率达到80%以上,烟气林格曼黑度 隧道窑烟气经脱硫除尘后,烟尘排放浓度为21.5mg/m3,排放量为16.25t/a,烟(粉)尘排放量为23.65t/a。放浓度为81.4mg/m3,排放量为55.7吨/年。这样,SO2的一年排放量减少了222.7吨,符合了达标排放和总量控制的要求。
结束语
采用煤矸石生产烧结砖,是有利于城市环境和生态的好项目,通过对固体废物的利用,既消除了污染源,又节约了烧砖用的耕地和煤,但生产中产生的SO2会严重污染环境空气,因此,只有通过切实可行的治理措施,才能做到达标排放并符合总量控制的要求。为企业的可持续发展也奠定了良好的基础,同时也为同类型的企业烟气治理提供了有益的借鉴,具有较好的环境效益和社会效益。
参考文献:
[1]乔树峰,刘长青,胡园桃.浅析煤矸石综合利用的方法与途径[D].北京:煤矿固体弃物处置与利用技术论文集,2004.
[2]王琪.工业固体废物处理及回收利用[M].北京:中国环境科学出版社,2006.