北極星節(jié)能環(huán)保網訊: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。分析得出生產同產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)污染物排放標準》進行了修改完善，總體來說，稍微放寬了先前的限值指標參數(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系。根據(jù)阿累尼烏斯方程，對于某一活化能一定的反應，隨著反應溫度的升高，反應速率常數(shù)隨之增大。當T<1400℃時，熱力型NOx的生成速率極慢;，而當T>1400℃時，反應速率明顯加快。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是指由化學結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雜，簡單來說燃料中氮的含量與爐內過?？諝饬渴瞧湫纬傻闹饕绊懸蛩亍Ｔ谌剂蠠o法改善的條件下，降低過?？諝庀禂?shù)是控制燃料型NOx轉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快速反應生成，在空氣過剩系數(shù)小、低溫條件和燃燒產物停留時間較短的情況下，這種反應尤其明顯?？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氣。本文選取了兩條素燒窯、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。

3.2測試數(shù)據(jù)計算參考《燃氣燃燒與應用》，可根據(jù)實際煙氣中的含氧量，通過公式3-1計算出該輥道窯的過?？諝庀禂?shù);參考GB25464-2010《陶瓷工業(yè)污染物排放標準》最新修改條文，將煙氣中的NOx濃度按陶瓷窯煙氣18%的基準含氧量來折算，可折算出規(guī)定基準含氧量下的氮氧化物排放濃度[NOx]。

式中：α——過?？諝庀禂?shù);O2——煙氣中氧的百分含量(%)。陶瓷行業(yè)中，氮氧化物排放物是NO和NO2的混合物，本文以NO2計算質量濃度，更為合理，計算結果見表2。3.3計算結果分析經過調查，佛山市天然氣輥道窯的燒成溫度約1200℃。對表2中A廠與B廠計算結果進行分析，可了解到即使爐型與燒制工藝一樣，燃料的選擇對NOx的排放影響甚大，天然氣是不含氮、硫的潔凈燃料，使用天然氣作為燃料可有效減少燃料型NOx的產生，較低的燒成溫度也不利于熱力型NOx生成，由此推斷快速型NOx占主要。根據(jù)華南理工大學徐婷同志的研究分析，輥道窯燒制過程中，以天然氣為燃料時爐內NOx生成以快速型NOx為主導，采用不同燃料時出口處NOx生成速度有不同變化;與本文的分析結果相吻合。另一方面，比較分析表2中A廠與C廠的計算結果，同樣燃用天然氣的輥道窯，兩者的NOx卻相差了將近四倍。兩者的過剩系數(shù)α相差不大，主要差別在于燒制的產品。可推斷其生成的快速型NOx應差異較少，猜測C窯中NOx的增長是由物料中釉面成分產生的。這說明天然氣窯爐雖能有效減少燃料型與熱力型的產生，但無法避免或者減少由于燒制物料帶來的NOx排放。為證實上述推斷，對C窯的煙氣樣品進行其他成分分析，發(fā)現(xiàn)其中存在大量的SO2，天然氣是不含硫的潔凈燃料，該SO2應源于釉料。釉料成分復雜，其污染物排放量受其成分含量及熱穩(wěn)定性影響。4治理措施治理NOx排放簡單來說可從生產過程中的燃燒前、燃燒中、燃燒后進行控制及治理。4.1燃燒前控制4.1.1燃料的改善化石燃料中大多存在硫、氮、鉛等元素，其燃燒不可避免會產生SO2、NOx等大氣污染物，通過燃燒前除氮、燃料氣化、乳化、摻混等方式可有所減少，如煤轉氣經過嚴格的凈化過程后燃燒，凈化后氣體燃料不含氮成本，燃燒不會產生燃料型氮氧化物，但其燃燒成本相對增大，設備維修費用增高;目前廠區(qū)的煤轉氣設備都比較粗獷，不利于減少氮氧化物。天然氣作為國家大力支持的清潔能源，可從根本上解決燃料型NOx的產生。4.1.2選用合適的燃燒器可采用低NOx燃燒器降低NOx排放。針對其他燃料改造為燃用天然氣，選用合適的燃燒器，合理布置燒嘴位置，只要設備調試得當，能有效降低NOx的排放水平。另外，采用全預混燃燒器也能有效降低NOx排放。對于新建設窯爐，建議首選燃燒天然氣，避免日后改造為燃用天然氣或其他燃料后調試不當，改造成本較高，無法達到節(jié)能減排的最佳工況。4.2燃燒中控制燃燒中控制可通過燃燒氣氛的控制來達到節(jié)能減排目的，可通過調整溫度、壓力及空氣過剩系數(shù)三大因素，保證爐內正壓、溫度均勻、富氧燃燒，再結合煙氣循環(huán)、低NOx燃燒等方式，可有效抑制NOx的生成。4.3燃燒后控制燃燒后控制主要從尾氣處理入手，可采用煙氣循環(huán)裝置，增加煙氣與空氣的循環(huán)對流，即可換熱利用，又可降低煙氣溫度從而減少NOx的生成量;針對物料型NOx，可在燃料或物料中加入還原劑以抑制NOx的產生，但是加入的量若控制不好易導致附加排放物的增加，因此進行尾氣脫硝是最保險的治理方法。5結語享有“陶都”盛名的佛山，陶瓷制造歷史悠久，曾經歷多輪淘汰、轉型、升級，根據(jù)《全國窯爐(陶瓷磚)能耗調查及節(jié)能減排技術匯編》的數(shù)據(jù)，佛山市陶瓷行業(yè)的能耗水平在國內已位較先進行列，其行業(yè)節(jié)能減排技術及企業(yè)環(huán)保意識較高。本文選用佛山市的數(shù)據(jù)客觀實際，具有先進性。從分析結果來看，生產同產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。典型案例中NOx排放量雖然符合陶瓷行業(yè)現(xiàn)有國家標準的要求，但仍具有降低的空間，有待各界學者及行業(yè)工作者共同努力。（來源：:佛山陶瓷）