辊道窑烧制陶瓷过程中NOx的排放分析及治理

材料中含氮化合物在加热过程中出现的不稳定分解，主要受原材料的成分影响。

3 NOx测试数据计算分析

3.1 选取典型案例进行测试

根据笔者公司市场调研数据，佛山市现有陶瓷炉窑中，辊道窑数量较多，其燃料消耗总量占所有陶瓷炉窑的80%以上，故本文以辊道窑为对象进行分析；其中辊道窑使用的燃料主要为天然气和煤转气。

本文选取了两条素烧窑、一条釉烧窑作为典型案例。佛山市某陶瓷厂A与某陶瓷厂B均采用辊道窑烧制陶瓷素坯，A、B窑分别使用天然气、煤转气作为燃料；某陶瓷厂C采用辊道窑烧制陶瓷釉面，使用天然气作为燃料。通过烟气抽样分析，A、B、C窑烟气中的O2及NOx含量见表1。

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 [4]；参考GB 25464-2010《陶瓷工业污染物排放标准》最新修改条文[5][6]，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]。

α=■（1）

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[7]；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。

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