隧道式干燥室排潮筒冒黑煙原因及控制措施

隧道式干燥室是一條長的直線形通道，兩側(cè)及頂部有固定的窯墻及窯頂(頂部有平頂和拱頂之分)，底部鋪設(shè)的軌道上運(yùn)行著窯車，窯車上裝載著成型的產(chǎn)品，按次序窯車由窯頭進(jìn)車口進(jìn)車，窯尾出車口出車。干燥機(jī)理是:干5燥介質(zhì)——焙燒窯內(nèi)成品磚的余熱，通過送熱風(fēng)機(jī)把干燥介質(zhì)送到干燥室內(nèi)，通過熱交換將熱量傳給坯體表面，坯體表面受熱后，將熱量傳遞給坯體內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散和傳導(dǎo)這是傳熱過程。坯體表面受熱后，表面水分汽化蒸發(fā)，而坯體內(nèi)部水分則因物料水分差而移向表面再由表面蒸發(fā)，直到坯體得以干燥，這是傳熱過程。隧道式干燥室熱源即干燥用的熱能一般是隧道式焙燒窯尾部磚體輻射岀的殘余熱能加熱空氣形成的熱風(fēng)，通常稱為窯爐余熱。

在磚瓦企業(yè)中，通常排潮的排氣筒或多或少地排出黑煙(青煙)，這不符合達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。其原因是磚坯在預(yù)熱帶耗碳少、焙燒帶坯體內(nèi)的碳未燃燒盡或是坯體的熱值高和窯爐內(nèi)窯車的運(yùn)行速度快而使坯體內(nèi)殘存較多的碳，致使磚體到冷卻帶還在燃燒，燃燒必然產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、煙塵、硫化物等相互混合的有害物質(zhì)。

這些有害物質(zhì)在干燥室內(nèi)與水蒸氣形成混合物，濃度達(dá)到一定程度就

集聚成人眼可以看到的煙氣顆粒，排放時(shí)就形成連續(xù)的呈黑色的煙氣。

在磚瓦企業(yè)的日常生產(chǎn)中，隧道窯的控制難點(diǎn)在干燥室上，而干燥室冒黑煙是干燥室與燒成窯如何調(diào)控以及工藝控制的重點(diǎn)。本文對干燥室的控制措施作一探討。

當(dāng)前，磚瓦企業(yè)生產(chǎn)所用的燃料主要是煤矸石或是煤炭。煤矸石是煤炭的伴生物，煤種類的不同也影響其對應(yīng)的煤矸石。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T57512009《中國煤炭分類》的規(guī)定，是根據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分等指標(biāo)把煤炭分為無煙煤、煙煤和褐三大類，每一大類還分若干小類。不同煤種的成分性能、燃點(diǎn)、發(fā)熱量不同，對磚瓦焙燒的影響和作用也不同。

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定揮發(fā)分小于或等于10%(V≤10%)的為無煙煤，揮發(fā)分大于10%以上的為煙煤，而揮發(fā)分大于37%的為褐煤。無煙煤揮發(fā)分較少，煙煤分較多，褐煤揮發(fā)分更多。由此可見，煤炭的揮發(fā)分是區(qū)分煤炭種類最重要的指標(biāo)參數(shù)。

什么是煤炭的揮發(fā)分呢?煤炭中的有機(jī)質(zhì)在一定溫度和條件下隔絕空氣加熱，在150~550°℃受過程中陸續(xù)分解而產(chǎn)生的氣體揮發(fā)物。這些揮發(fā)物不是煤中固有的，不是煤中的碳，是在特定溫度下熱解的產(chǎn)物，而且多數(shù)是可燃性氣體，是煤炭全部完全燃燒總發(fā)熱量的一部分。揮發(fā)物占煤樣質(zhì)量的百分比分?jǐn)?shù)稱為揮發(fā)分產(chǎn)率，簡稱為“揮發(fā)分”。揮發(fā)分的成分很復(fù)雜，它是由各種碳?xì)浠衔铩錃狻⒁谎趸嫉瓤扇夹曰衔锝M成的混合氣體。

因?yàn)檫@些氣體可燃性揮發(fā)物的燃點(diǎn)較低，因此揮發(fā)分在煤炭里含量的多少影響并決定了煤的著火點(diǎn)(即燃點(diǎn)，即煤在受熱釋放出足夠的揮發(fā)分與周圍空氣形成可燃混合物的最低著火溫度)的高低。揮發(fā)分越多越易點(diǎn)燃，燃點(diǎn)就越低;揮發(fā)分越少越難點(diǎn)燃，燃點(diǎn)就越高。但是如果燃燒條件不適當(dāng)則會造成發(fā)分熱解速度快但燃燒慢，揮發(fā)分已經(jīng)熱解產(chǎn)出但是未完全燃燒，這時(shí)易產(chǎn)生并排放未燃盡的氣體揮發(fā)物質(zhì)，俗稱“黑煙”；并產(chǎn)生一氧化碳、多環(huán)芳烴類、醛類等污染物，降低坯體內(nèi)部燃料的燃燒熱效率。

根據(jù)上述理論，結(jié)合多年磚廠工藝工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)原料的內(nèi)燃是無煙煤的矸石時(shí)，窯中會出現(xiàn)“前火燃燒慢且不旺，后火長不滅”，一旦窯爐運(yùn)轉(zhuǎn)速度加快，則會出現(xiàn)“磚體通紅帶火出窯”現(xiàn)象;燃料中碳和硫是伴隨著燃燒而生成硫化物、二氧化碳等污染物的;如果采用燃點(diǎn)較低的煙煤或褐煤煤矸石，前火旺的問題得以解決，但是由于揮發(fā)分高將導(dǎo)致煙氣的顆粒污染物增加，煙氣中細(xì)小的顆粒是煙氣治理的難點(diǎn)。在窯內(nèi)的保溫帶和冷卻帶還會出現(xiàn)燃料燃燒不盡，而帶火的磚車存在的區(qū)域正是余熱利用的范圍，這樣余熱中就會伴隨有硫化合物和二氧化碳、一氧化碳、煙塵、粉塵顆粒物，余熱以風(fēng)的形式被輸送到干燥室內(nèi)，當(dāng)利用后的廢氣(其中含有二氧化硫、粉塵、煙塵、二氧化碳等污染物)與水蒸汽一同從排潮的排氣筒排出時(shí)，排出的氣體有硫化物的味道，粉塵和煙塵伴隨氣體呈黑色或青色被排向空氣中。

控制措施：

   (1)內(nèi)燃控制:采取燃點(diǎn)低的煤炭或煤矸石作為內(nèi)燃材料;內(nèi)燃材料根據(jù)不同的煤層堆放，盡量多測內(nèi)燃料的熱值，記錄并通知原料的摻配人員;采用頁巖作輔助材料，通過兩種材料不同比例摻配，產(chǎn)生相對穩(wěn)定在某區(qū)間的熱值;通過窯爐的運(yùn)行速度確定所需的熱值。這樣從源頭上為控制熱值，進(jìn)一步講是控制含碳量和含硫量奠定了基礎(chǔ)，為下一步的控制創(chuàng)造了條件。

(2)粉塵控制:粉塵控制首先要從源頭上著手。在生產(chǎn)線設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該把廠房的密封做好，不讓原料車間的粉塵進(jìn)入到燒成車間即隧道窯和干燥室的四周。原料車間的除塵設(shè)施必須能到達(dá)效果和標(biāo)準(zhǔn)，不使粉塵隨意擴(kuò)散，進(jìn)入到干燥室內(nèi)。車間衛(wèi)生的打掃用濕木屑清掃地面，不使地面上的灰塵四處飄散，避免通過風(fēng)機(jī)吸到風(fēng)筒內(nèi)排放到大氣中窯車清理也是很重要的一環(huán)，因?yàn)楦G車上會有不少的碎磚渣磚沫，在窯車修理時(shí)一定要把碎磚渣清理干凈，這對降低顆粒物排放是有益處的。

2.2干燥室的操作與控制

根據(jù)隊(duì)道窯煙熱分離的要求，干燥室的操作在原有低溫、大風(fēng)量、微正壓操作原則的基礎(chǔ)上，還必須關(guān)注進(jìn)入干燥室的余熱中是否有煙氣、硫化物氮氧化物、煙塵以及有過量的空氣，即人工干燥及燒窒煙氣基準(zhǔn)含氧量不高干18%

在設(shè)計(jì)干燥室時(shí)要求，出窯端為熱風(fēng)進(jìn)口，呈正壓，進(jìn)車端附近為排潮口，呈負(fù)壓，正壓和負(fù)壓間就是干燥室的“0”壓點(diǎn)(實(shí)際是一個(gè)面，叫零壓面更為準(zhǔn)確)。干燥室在實(shí)際工作時(shí)也必須是這種情況，否則，磚坯無法合理的干燥。當(dāng)全窯負(fù)壓時(shí)，窯內(nèi)熱氣上升，磚垛上部的磚坯干燥較好，下部的磚坯則無法干燥，同時(shí)，負(fù)壓干燥時(shí)，窯車的出車端窯門以外為常壓空氣，窯門內(nèi)為負(fù)壓，這樣外界冷空氣就會侵入到窯內(nèi)，干擾干燥室的干燥氣氛。全窯正壓干燥時(shí)，潮氣不能及時(shí)排除，易聚集，導(dǎo)致回潮倒垛。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，干燥室的“0”壓點(diǎn)一般控制原則為:負(fù)壓占窯長的30%~40%，正壓占70%~60%左右。

在操作時(shí)由于無法直接觀測到“0”壓點(diǎn)，可從三個(gè)方面來判斷：

(1)檢測干燥后磚坯的殘余水分。取樣時(shí)要取磚垛上部和下部(背風(fēng)面、磚垛內(nèi))磚坯檢驗(yàn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)下部的磚坯殘余水分較高時(shí)，就可以判斷負(fù)壓較大，應(yīng)及時(shí)采取措施。這里要說明一點(diǎn)，磚垛下部磚坯的干燥殘余水分一般比上部大1到2個(gè)百分點(diǎn)，這是正常的。

(2)從操作上觀察。干燥室出窯門處是否有熱氣外溢，此處為進(jìn)風(fēng)端，必須呈正壓。當(dāng)觀察到外界空氣被吸入窯內(nèi)則表明該處為負(fù)壓，表明負(fù)壓大，必須立即調(diào)整。正確的觀察方法是:正常生產(chǎn)時(shí)將窯門提離軌道面300~400mm高，如果外溢的熱氣微微撲到臉頰即為微正壓，如果撲到臉頰的熱氣量大，預(yù)熱送風(fēng)中的空氣氧含量要超標(biāo)。此方法易于操作人員觀察，并能防止熱氣竄到窯車下面。注意如果外溢的熱氣無硫化物的味道、無黑色或白色煙塵，說明在余熱中硫化物的含量、煙塵的含量不高。

(3)從出窯磚坯的迎風(fēng)面看是否有煙塵附著在坯體的表面，明顯地有一層煙塵，說明預(yù)熱風(fēng)中的煙塵含量大。控制措施:首先在理解干燥工藝原理的基礎(chǔ)上，從整體上加強(qiáng)坯體的顆粒級配，即原料破碎工藝的篩網(wǎng)孔徑的調(diào)整。在原料的顆粒級配上，粗顆粒多的坯體，毛細(xì)管粗，內(nèi)擴(kuò)散阻力小而利于內(nèi)擴(kuò)散速度提高，有利于提高干燥速度。塑性高的原料往往粒度更細(xì)，成型時(shí)所吸附的水更多，含水率高，不容易干燥;其次，碼坯時(shí)坯體的組合方式和坯體的形狀特征;再次是控制坯體含水率和利用坯體靜停一段時(shí)間，讓坯體的水分自然蒸發(fā)一部分。

在干燥室的風(fēng)量控制上，首先調(diào)節(jié)熱風(fēng)閘的位置、開度，其次調(diào)整干燥室送余熱風(fēng)機(jī)的頻率;焙燒窯窯尾的冷卻風(fēng)機(jī)(實(shí)際也是送氧風(fēng)機(jī))的頻率，尤其是兩側(cè)風(fēng)機(jī)必須控制;送熱風(fēng)機(jī)前管道上的兌冷風(fēng)口的開啟情況也應(yīng)適當(dāng)調(diào)整

修改后的《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB29620-2013)中4.7“人工干燥及焙燒窯煙氣基準(zhǔn)含氧量為18%，實(shí)測大氣污染物排放濃度應(yīng)換算為基準(zhǔn)含氧量條件下的排放濃度，并以此作為判定排放是否達(dá)標(biāo)的依據(jù)。”例如:實(shí)際測量排放濃度達(dá)標(biāo)，但由于實(shí)測煙氣含氧量為19%，換算煙氣基準(zhǔn)含氧量18%后極有可能就是超標(biāo)。之所以制定煙氣基準(zhǔn)含氧量，是由于每家磚廠，每條隧道窯的工況、操作水平都不一樣，煙氣排放數(shù)據(jù)更是復(fù)雜，但無論怎樣，為統(tǒng)一換算，必須制定一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這就是煙氣基準(zhǔn)含氧量為18%來由。其主要目的是為防止稀釋煙氣污染物的含量。如果煙氣污染物超標(biāo)了，最簡單的降低污染物的辦法就是加大清潔空氣量，讓煙氣稀釋，這樣，污染物不就降下來了，但是有氣基準(zhǔn)含氧量，這個(gè)辦法就行不通了。

以隧道式焙燒窯的燒成控制為例進(jìn)行說明。

由于干燥預(yù)熱的來源在焙燒窯，所以焙燒窯的燒成控制方式或手段，將直接影響并決定干燥效果。一方面是坯體的干燥質(zhì)量、產(chǎn)量，這是大家在標(biāo)準(zhǔn)GB29620-2013實(shí)施前最為關(guān)心的工作;另一方面，在標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行后，最為關(guān)心是控制干燥室在產(chǎn)量、質(zhì)量一定的情況下，其排氣筒的廢氣是否達(dá)標(biāo)排放。這就要求焙燒窯改變原來“大風(fēng)、大火”;還有利用窯頭的排煙風(fēng)機(jī)拉風(fēng)，窯尾的軸流風(fēng)機(jī)向窯內(nèi)鼓風(fēng)而向前機(jī)械地強(qiáng)制推風(fēng)的燒法;需控制過剩的空氣剩余系數(shù)。進(jìn)一步講是合理用風(fēng)，這工藝技術(shù)控制問題，它不僅涉及到隧道窯的風(fēng)機(jī)、頻率的調(diào)整、窯尾風(fēng)機(jī)的頻率控制、風(fēng)壓的大小、風(fēng)閘開度等的問題，還涉及到成型的碼坯、原料的摻配后熱值的高低、顆粒級配、破碎、坯體的含水率高低等有一定的關(guān)聯(lián)，可以說是一個(gè)綜合性的問題。

單就隧道窯來講，目前常用的窯爐監(jiān)控系統(tǒng)有

溫度和壓力檢測，但燃燒所需要的空氣(氧氣)量是否合理，還沒有設(shè)備儀器監(jiān)控，也沒有數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)可循，這就需要現(xiàn)場操作人員要盡快掌握用風(fēng)量的調(diào)節(jié)技能。當(dāng)煙氣含氧量過大時(shí)，也就是大風(fēng)抽取煙氣，煙氣的溫度表現(xiàn)為較高，高溫?zé)煔獠粌H代表熱量浪費(fèi)，也預(yù)示著煙氣檢測數(shù)據(jù)超標(biāo);煙氣溫度低，則預(yù)示窯內(nèi)缺氧燃料不能充分燃燒，這是煙氣溫度判斷法;第二通過投煤孔、窯墻的觀火孔觀察。

窯內(nèi)火情，當(dāng)窯內(nèi)風(fēng)量大時(shí)，觀察高溫燃燒段燃燒的空氣清晰度，風(fēng)量大時(shí)觀察效果較為清晰，甚至能透過燃燒區(qū)看到車的臺面、對面的窯墻，即清火;風(fēng)量小時(shí)觀察則為渾濁，這就是清火、渾火的判斷法;第三是從投煤孔投木片觀察的方法:從投煤孔投入木片，立即封閉投煤孔，一分鐘左右打開投煤孔快速觀察，從木片是否燃燒、燃燒強(qiáng)度判斷該車位氧氣是否充分。在此基礎(chǔ)上通過生產(chǎn)工藝整體配合做到合理用風(fēng)，多方面努力，使煙氣中的含氧量控制在煙氣基準(zhǔn)含氧量為18%以內(nèi);但要把它控制在合理的范圍內(nèi)，從以上幾方面分析來看，是磚廠的一個(gè)綜合性難題。

以窯寬6.9m，長度為157.4m的隊(duì)道式焙燒窯、79.1m隧道式干燥室為例。當(dāng)焙燒窯的運(yùn)行速度設(shè)定為80min/車時(shí)，其他基礎(chǔ)條件是原料的摻配熱值需要在370~410kcal/kg之間，成型擠出后坯體強(qiáng)度不低于3MPa。

這時(shí)，燒成焙燒窯排煙風(fēng)機(jī)的頻率在40~42hz，煙氣經(jīng)過脫硫處理排放;焙燒窯窯尾5臺7.5kW的軸流風(fēng)機(jī)的頻率兩側(cè)15Hz、中間三臺35Hz;煙氣采用窯墻側(cè)管排放，支管8對，首閘在6車位，當(dāng)開啟時(shí)首閘和尾閘關(guān)掉、2閘至7閘呈橋梯式分布;90kW的送熱風(fēng)機(jī)頻率22Hz左右;

干燥室的干燥溫度有6個(gè)車位在90~100℃間，兩臺45kW排潮風(fēng)機(jī)的頻率在40Hz左右。在這種工作情況下，排煙的排氣筒排出的廢氣總體呈白色，其邊緣處也無黑色跡象，排煙溫度不高于100℃;排潮的排氣筒排出的廢氣無黑煙、無刺激性氣體的味道。焙燒窯8Omin/車運(yùn)行正常，如果再提高窯爐的運(yùn)行速度，原料的熱值適度降低。

干燥室內(nèi)的煙氣經(jīng)坯體干燥利用后，排放時(shí)不出現(xiàn)黑煙關(guān)鍵在于工藝的調(diào)配和生產(chǎn)計(jì)劃的安排而工藝的調(diào)整是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃來變化的;關(guān)鍵點(diǎn)原料的選取、原料摻配后熱值;成型的坯體強(qiáng)度坯體含水率;焙燒窯的燒成氣氛、燒成制度的建立;加強(qiáng)環(huán)保意識和増強(qiáng)環(huán)保的敏感性。

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