【技术】辊道窑烧制陶瓷过程中NOx的排放分析及治理

3.2测试数据计算

参考《燃气燃烧与应用》，可根据实际烟气中的含氧量，通过公式3-1计算出该辊道窑的过剩空气系数;参考GB25464-2010《陶瓷工业污染物排放标准》最新修改条文，将烟气中的NOx浓度按陶瓷窑烟气18%的基准含氧量来折算，可折算出规定基准含氧量下的氮氧化物排放浓度[NOx]。

式中：α——过剩空气系数;

O2——烟气中氧的百分含量(%)。

陶瓷行业中，氮氧化物排放物是NO和NO2的混合物，本文以NO2计算质量浓度，更为合理，计算结果见表2。

3.3计算结果分析

经过调查，佛山市天然气辊道窑的烧成温度约1200℃。对表2中A厂与B厂计算结果进行分析，可了解到即使炉型与烧制工艺一样，燃料的选择对NOx的排放影响甚大，天然气是不含氮、硫的洁净燃料，使用天然气作为燃料可有效减少燃料型NOx的产生，较低的烧成温度也不利于热力型NOx生成，由此推断快速型NOx占主要。根据华南理工大学徐婷同志的研究分析，辊道窑烧制过程中，以天然气为燃料时炉内NOx生成以快速型NOx为主导，采用不同燃料时出口处NOx生成速度有不同变化;与本文的分析结果相吻合。

另一方面，比较分析表2中A厂与C厂的计算结果，同样燃用天然气的辊道窑，两者的NOx却相差了将近四倍。两者的过剩系数α相差不大，主要差别在于烧制的产品。可推断其生成的快速型NOx应差异较少，猜测C窑中NOx的增长是由物料中釉面成分产生的。这说明天然气窑炉虽能有效减少燃料型与热力型的产生，但无法避免或者减少由于烧制物料带来的NOx排放。为证实上述推断，对C窑的烟气样品进行其他成分分析，发现其中存在大量的SO2，天然气是不含硫的洁净燃料，该SO2应源于釉料。釉料成分复杂，其污染物排放量受其成分含量及热稳定性影响。

4治理措施

治理NOx排放简单来说可从生产过程中的燃烧前、燃烧中、燃烧后进行控制及治理。

4.1燃烧前控制

4.1.1燃料的改善

化石燃料中大多存在硫、氮、铅等元素，其燃烧不可避免会产生SO2、NOx等大气污染物，通过燃烧前除氮、燃料气化、乳化、掺混等方式可有所减少，如煤转气经过严格的净化过程后燃烧，净化后气体燃料不含氮成本，燃烧不会产生燃料型氮氧化物，但其燃烧成本相对增大，设备维修费用增高;目前厂区的煤转气设备都比较粗犷，不利于减少氮氧化物。天然气作为国家大力支持的清洁能源，可从根本上解决燃料型NOx的产生。

4.1.2选用合适的燃烧器

可采用低NOx燃烧器降低NOx排放。针对其他燃料改造为燃用天然气，选用合适的燃烧器，合理布置烧嘴位置，只要设备调试得当，能有效降低NOx的排放水平。另外，采用全预混燃烧器也能有效降低NOx排放。

对于新建设窑炉，建议首选燃烧天然气，避免日后改造为燃用天然气或其他燃料后调试不当，改造成本较高，无法达到节能减排的最佳工况。

4.2燃烧中控制

燃烧中控制可通过燃烧气氛的控制来达到节能减排目的，可通过调整温度、压力及空气过剩系数三大因素，保证炉内正压、温度均匀、富氧燃烧，再结合烟气循环、低NOx燃烧等方式，可有效抑制NOx的生成。

4.3燃烧后控制

燃烧后控制主要从尾气处理入手，可采用烟气循环装置，增加烟气与空气的循环对流，即可换热利用，又可降低烟气温度从而减少NOx的生成量;

针对物料型NOx，可在燃料或物料中加入还原剂以抑制NOx的产生，但是加入的量若控制不好易导致附加排放物的增加，因此进行尾气脱硝是最保险的治理方法。

5结语

享有“陶都”盛名的佛山，陶瓷制造历史悠久，曾经历多轮淘汰、转型、升级，根据《全国窑炉(陶瓷砖)能耗调查及节能减排技术汇编》的数据，佛山市陶瓷行业的能耗水平在国内已位较先进行列，其行业节能减排技术及企业环保意识较高。本文选用佛山市的数据客观实际，具有先进性。从分析结果来看，生产同产品的辊道窑燃用天然气较燃用其他燃料生成的NOx低，选用天然气作为燃料有利于降低NOx排放。典型案例中NOx排放量虽然符合陶瓷行业现有国家标准的要求，但仍具有降低的空间，有待各界学者及行业工作者共同努力。