笔者在2014年曾写过一篇文章“烟气检测中的氧气超标问题探讨”，（发表于《砖瓦》杂志2014年第9期上），文中提出到了2016年7月1日，GB29620-2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》中表２限值实施的时候，因为砖瓦企业隧道窑烟气中的氧含量超标，会导致烟气中的颗粒物含量难以达标的问题。到目前，《标准》中表２的实施已经近２年了，砖瓦隧道窑烟气中因氧含量高，折算系数大，导致颗粒物难以达标已成为砖瓦企业烟气净化处理时最头痛的问题。

为了达到《标准》中表２的限值，现在很多砖瓦企业已经安装了燃煤电厂烟气超低排放使用的设备—--湿式高压静电除尘器。按此方案，有一部分砖瓦企业做到了达标排放。但还有一部分砖瓦企业安装了湿式高压静电收尘器以后，因烟气中氧含量高，折算系数大，仍然不能做到达标排放。燃煤砖瓦隧道窑所排烟气中氧含量超标，是砖瓦企业一个绕不过去的难题。

本文再次探讨砖瓦企业所排烟气中的氧含量超标问题，并提出一些解决氧含量超标问题的方法，希望对解决砖瓦企业的烟气排放达标问题有所帮助。

1、为什么要检测烟气中的氧含量

理论上讲，如果不提供过量的助燃空气

燃料煤在燃烧过程中会消耗氧气，燃料煤的燃烧是一个氧化过程。燃料煤在燃烧以后所产生的烟气中的不应含有氧气氧气在燃烧过程中被消耗掉了。为了防止人为的把干净空气掺入到烟气中去稀释排放，《标准》中规定了基准氧含量这个指标，（砖瓦行业定为8.65%，电力行业6%，锅炉9%，陶瓷18%）。在烟气检测时按测定的氧含量折算去消除所掺入干净空气的影响。所以在检测的时候，除了检测有害物质的含量以外，还要检测烟气中的氧含量，以剔除烟气中掺入的干净空气的影响。根据烟气中的氧含量计算出一个折算系数。检测所得的实测数据必须乘以这个折算系数。

折算系数的计算公式为：

折算系数　＝（21% - 基准氧含量）&pide;（21% - 实测氧含量）

标准污染物含量＝实测的污染物含量×折算系数

2、烟气中的氧含量对检测结果的影响

实际检测得到的污染物数值需要乘以折算系数。而砖瓦隧道窑的氧含量普遍较高，所以这个折算系数比较大。目前大多数正常运行的烧砖隧道窑的实测烟气氧含量约在19.5%左右。如果按平均19.5%来计算，则烟气中污染物的实测值需要乘以约8倍才是标准认定的数值。也就是说，在烟气中氧含量为19.5%的隧道窑的烟气检测时，二氧化硫的实测值不得高于300&pide;8＝37.5mg/m3，氮氧化物的实测值不得高于200&pide;8＝25mg/m3，而烟尘颗粒物的实测值不得高于30&pide;8＝3.75mg/m3。

某些建设不规范的隧道窑和一些为了提高产量而盲目增大风量的隧道窑，其烟气中的含氧量会高达20% 以上，有些隧道窑的烟气中的氧含量甚至于达到了20.5% 以上。对于烟气含氧量为20% 的隧道窑，其折算系数高达12倍，当烟气中氧含量达到20.5% 的时候，折算系数达到了24倍以上。

3、为什么砖瓦隧道窑的烟气中颗粒物难以达标

当隧道窑的烟气含氧量为19.5%时，折算系数大约为8倍，烟尘颗粒物实测值不得超过30&pide;8＝3.75mg/m3，而这个数值是一个相当小的数值，是一个十分难以稳定达到的数值。燃煤电厂的烟气，经过袋式收尘器，湿法脱硫塔及湿式电收尘器的多级处理，一般况下，可以稳定达到8mg/m3以下，经过多级精细处理，塔内风速很低的情况下，才可以稳定达到5mg/m3以下。砖瓦隧道窑的前置烟气处理设备一般都比较简陋，要想稳定地达到3mg/m3以下，是很难的，在某些情况下甚至于可以说是不可能稳定达到的。

所以，对于氧含量为19.5%的砖瓦隧道窑，因为折算系数的影响，实测结果需要乘以8.23倍，即要求实测值不得超过30 &pide;8.23=3.65mg/m3，在这种情况下，即使安装了湿式电收尘器，也难以稳定达标。对于烟气中氧含量超过20%的隧道窑，因为要求烟气中的烟尘颗粒物含量需小于30&pide;12.35＝2.43mg/m3，更是一个不可能完成的任务。即使能够达到这个限值，为其付出的代价也是巨大的。

但是，如果烟气中的氧含量得以降低，那么，对烟气处理设备的要求也会变低。设想一下，如果烟气中的氧含量降到18%以下，则折算系数就会降到4倍以下，烟气中的颗粒物不超过7.5mg/m3就可以达标。如果氧含量降到15%，折算系数就会降到2倍以下，烟气中的颗粒物不超过15mg/m3就可以达标。

4、砖瓦隧道窑所排烟气中的氧含量为什么会很高

砖瓦窑炉不同于一般的燃煤锅炉，它不是用燃料燃烧去加热锅炉，而是要把泥巴（或其它制砖原料）做的砖坯烧结成红砖，这个泥巴变成红砖的过程是一个化学变化过程，需要一定量的氧气才能做到。故砖瓦窑炉比其它窑炉需要的空气量要大，（如果燃烧后缺氧，就会烧成青砖）。而比燃料煤燃烧所需要的理论空气量大的倍数叫作过量空气系数。它和焙烧速度有关，速度快，则需要的过量空气系数大，速度慢则需要的过量空气系数小。一般轮窑的过量空气这个系数为3-6，隧道窑为7-10。换算成烟气氧含量，轮窑为15.5 - 17.5%，隧道窑为18 – 19%。注意，这里说的是干砖坯焙烧的情况，但现在的隧道窑都带有烘干功能。烘干过程还需要掺入窑尾的余热或是掺入一定数量的干净空气。这样的话，烟气中的过量空气系数更大，也就是说，烟气中的氧含量会更高。

5、轮窑和隧道窑正常工作时的烟气含氧量是多少

轮窑正常时的氧含量约为16-18%，高产的轮窑可以达到19%。采用稀码快烧的轮窑会更高一些。现在的隧道窑几乎全是带烘干的。为了有利于通风提高产量，大多数采用稀码坯垛的方法。所以隧道窑的烟气中氧含量都较高。一般在19-20%，正常为19.5%左右。排烟温度较低的隧道窑可达到20%以上。有的隧道窑烟气中的实测氧含量甚至于达到了20.5%以上。

6、如何降低烟气中的含氧量

对于轮窑和没有烘干功能的隧道窑，采用稳速焙烧的方法，可以降低烟气中氧含量，如果码坯密度较高，也可降低烟气中的氧含量。

对于带有烘干的直通道式隧道窑和烘烧分体的隧道窑，为了烘干砖坯，需要在烟气中掺入一定量的余热空气或干净空气，否则可能会产生湿坯在烘干窑内倒塌的现象。这部分余热空气或干净空气会增加烟气中的氧含量。

降低烟气中氧含量的方法主要有：降低砖坯的入窑含水率，提高烟气（潮气）的排放温度。减少焙烧和烘干过程中的烟气用量，高氧烟气的回收再利用等。

7、降低砖坯入窑含水率可以降低烟气中的含氧量

减少烟气排量是降低烟气中氧含量的最有效手段。砖坯在烘干过程中，是要用烟气去带走砖坯中的水分。大家知道，一般情况下，每带走一公斤水，大约需要30-40立方米的烟气。砖坯进窑前脱除部分水分，就可以减少烟气的用量。砖坯入窑时少一公斤水，就可以少用30-40立方米的烟气。

降低入窑水分的手段：采用高挤压力的挤出机，以降低成型含水率；在入窑前静置通风，尽量排出部分水分；在坯垛上部设通风风机，在成型时给坯体加温等。需要说明的是，这种方法同样可以减少砖坯入窑后的塌坯现象。

8、提高排潮温度可以减少烟气排量同时降低烟气中的含氧量。

空气的特性是温度高时的容水量比温度低时的容水量要大的多，也就是说，同样体积的空气，在温度高时可以带走较多的水分，在温度低时带走的水分较少，换一个说法，同样带走一公斤水，温度高的烟气用量较少，而温度低的烟气用量较多。

表１列出了在不同温度下空气的饱和湿含量，从表中可以看出，当排烟温度为70℃时，每立方米烟气可以带出约0.2公斤的水分，当排烟温度为20℃时，每立方米烟气仅可以带出不足0.02公斤的水分。

表２列出了在不同温度下，每带走一公斤水分所需要的烟气量，同样从表中可以看出，当排烟温度为70℃时，每带走一公斤水仅需约6立方米烟气，而当排烟温度为20℃时，带走一公斤水则需要70立方米的烟气，两者相差10倍以上。

排潮烟气温度过低致使排烟量过大，是许多带烘干洞的砖瓦隧道窑烟气含氧量过高的主要原因。

    表1、不同温度下空气的饱和湿含量：

    表2、不同排烟温度下，每带走一公斤水分所需的理论烟气量：（按80%的负荷计算）

9、烟气与余热分别利用可以降低烟气中的氧含量及烟气处理量

轮窑的烟气不用来烘干砖坯，只用于焙烧，其过量空气系数一般为3 - 6，折算为烟气氧含量约为16 - 17%，折算系数一般在2.5-3倍，而隧道窑因为需要提高产量和烘干砖坯，其过量空气系数就要比轮窑大很多。有一些隧道窑烟热与余热是分开的。烟气送去净化处理，余热送去烘干砖坯，一般可减少烟气量50%左右，烟气中的氧含量可降低２个百分点。

10、烟气回收内循环可以降低烟气中的氧含量和烟气处理量

对于直通道式隧道窑，余热与烟热难以分离，可以采用烟气回收的办法来减少烟气量和降低烟气中的氧含量。就是把烟气中的一部分送回到窑里面去，进行再次燃烧，一般可减少烟气量30%左右，烟气中的氧含量可降低1个百分点。但需要注意的是，烟气回收时，会把烟气中所协带的水分一同回收并随烟气再次排出，增加烟气中的湿含量，而导致烘干塌坯。为了降低排量，用较少的烟气带走较多的水分，必须提高烟气温度。但提高烟气温度又会形成砖坯裂纹或哑音等缺陷。所以，这种方法在使用时会受到一定条件的限制。

GB29620-2013《砖瓦工业大气污染物排放标准》中空气过量系数定的是1.7，折算成基准含氧量为8.65%。2017年6月，环保部就标准的基准含氧量修改为18%发布了修改单的征求意见稿，修改单征求意见稿中在把基准含氧量修改为18%的同时，对二氧化硫和颗粒物的限值作了一些收紧的修订，但总体上还是宽松了一些。但是，砖瓦企业千万不可掉以轻心。如果你的烟气实测工况含氧量在20%以上，要达标仍是一个难点，烟气含氧量高的同时必然是烟气排放量大，烟气量大就会增加环保设备的投资及运行成本。同时还会增大环保税的支出。所以，烟气含氧量高的砖瓦企业还是应该对隧道窑做一定的技术改造，以降低含氧量，减少烟气总排量。

参考文献：

“烟气检测中的氧气超标问题探讨”《砖瓦》2014年9期

《烧结砖瓦干燥室·窑炉热工设计原理.》《砖瓦》杂志社，2011年