輥道窯燒制陶瓷過程中NOx的排放分析及治理

摘要：針對陶瓷行業(yè)NOx排放問題，筆者選取了作為“陶都”的佛山市對其能耗、數(shù)量較大的輥道窯進行測試及分析，得出NOx排放數(shù)據(jù)，進而分析及提出治理方法。分析得出生產(chǎn)同產(chǎn)品的輥道窯燃用天然氣較燃用其他燃料生成的NOx低，選用天然氣作為燃料有利于降低NOx排放。

關(guān)鍵詞：氮氧化物;陶瓷窯;輥道窯;減排

1前言

近日，國家環(huán)境保護部發(fā)布公告，對GB25464-2010《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》進行了修改完善，總體來說，稍微放寬了先前的限值指標(biāo)參數(shù)。但全國各地窯爐數(shù)量龐大，排放管理水平參差不齊，其污染物排放不容忽視。

2NOx生成來源

燃燒生成的NOx主要有三個來源：熱力NOx、燃料NOx及快速NOx。在陶瓷行業(yè)中，由于原料的特殊性，還可能產(chǎn)生物料NOx。

2.1熱力型NOx

熱力型NOx是指燃燒用空氣中的N2在高溫下氧化生成的氮氧化物，其生成速率與燃燒溫度有很大的關(guān)系。根據(jù)阿累尼烏斯方程，對于某一活化能一定的反應(yīng)，隨著反應(yīng)溫度的升高，反應(yīng)速率常數(shù)隨之增大。當(dāng)T<1400℃時，熱力型NOx的生成速率極慢;，而當(dāng)T>1400℃時，反應(yīng)速率明顯加快。熱力型NOx的生成量受溫度、局部高溫和過剩系數(shù)影響。

2.2燃料型NOx

燃料型NOx是指由化學(xué)結(jié)合在燃料中的有機氮化物熱分解后，和氧化合而生成的NOx。燃料型的生成和破壞比較復(fù)雜，簡單來說燃料中氮的含量與爐內(nèi)過?？諝饬渴瞧湫纬傻闹饕绊懸蛩?。在燃料無法改善的條件下，降低過剩空氣系數(shù)是控制燃料型NOx轉(zhuǎn)化與生成的最主要措施。

2.3快速型NOx

快速型NOx主要是在高溫富燃火焰中由碳氫化合物與N2快速反應(yīng)生成，在空氣過剩系數(shù)小、低溫條件和燃燒產(chǎn)物停留時間較短的情況下，這種反應(yīng)尤其明顯?？焖傩蚇Ox由于其生成量較少，一般被忽視;但在陶瓷行業(yè)，其連續(xù)燒制的工藝特點及減排水平的提高，使得總NOx生成量下降到較低水平，此時，快速型NOx的生成量不容忽視。

2.4物料型NOx

物料型NOx可以理解為在燃燒加熱過程中，物料中的含氮化合物加熱分解生成的NOx。此定義是針對陶瓷行業(yè)排放物的一種新定義NOx類別，由我司合作測試單位提出，其生成機理與影響因素有待進一步研究。字面上理解是由于原材料中含氮化合物在加熱過程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定分解，主要受原材料的成分影響。

3NOx測試數(shù)據(jù)計算分析

3.1選取典型案例進行測試

根據(jù)筆者公司市場調(diào)研數(shù)據(jù)，佛山市現(xiàn)有陶瓷爐窯中，輥道窯數(shù)量較多，其燃料消耗總量占所有陶瓷爐窯的80%以上，故本文以輥道窯為對象進行分析;其中輥道窯使用的燃料主要為天然氣和煤轉(zhuǎn)氣。

本文選取了兩條素?zé)G、一條釉燒窯作為典型案例。佛山市某陶瓷廠A與某陶瓷廠B均采用輥道窯燒制陶瓷素坯，A、B窯分別使用天然氣、煤轉(zhuǎn)氣作為燃料;某陶瓷廠C采用輥道窯燒制陶瓷釉面，使用天然氣作為燃料。通過煙氣抽樣分析，A、B、C窯煙氣中的O2及NOx含量見表1。