雷本喜，尹海濱，藺海艷

（江蘇科行環(huán)?？萍加邢薰荆K 鹽城 224051）

0　引言

2017年6月環(huán)保部出臺(tái)新的《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》修改單征求意見(jiàn)稿（GB25464-2010），要求窯爐氮氧化物限值為150 mg/m3。目前，一部分陶瓷窯爐NOx的排放濃度值為120 mg/m3，另一部分的排放濃度值高達(dá)280 mg/m3。NOx排放濃度差異是由燃料所含組分不同引起的。但不同燃料成份是如何影響NOx的排放濃度，之前的研究工作未有解釋。筆者對(duì)一條20 000 m2/d全拋釉陶瓷窯爐生產(chǎn)線產(chǎn)生NOx的排放問(wèn)題進(jìn)行研究找出關(guān)鍵所在。

1　NOx來(lái)源分析

1.1　窯爐出口NOx排放情況

現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)8 d檢測(cè)，得出窯爐出口排放的NOx平均濃度值為232.80 mg/Nm3，最高值為280.10 mg/Nm3，最低值為191.74 mg/Nm3。檢測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　窯爐出口煙氣參數(shù)

1.2　燃料成分分析

該窯爐生產(chǎn)線的燃料為焦?fàn)t煤氣，其色譜檢測(cè)分析結(jié)果如圖1所示，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，煤氣中除氫氣外，其他主要成分為碳?xì)浠衔?，其中甲烷?3.37%，乙烯：1.78%，乙烷：0.63%。

不同時(shí)段，焦?fàn)t煤氣成分存在一定差異，抽取不同時(shí)段的煤氣進(jìn)行成分檢測(cè)，成分對(duì)比如表2所示。

圖1　煤氣氣相色譜分析結(jié)果

1.3　NOx來(lái)源分析與討論

燃燒生成的NOx主要有三種：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。當(dāng)陶瓷窯爐燒成溫度＞1 300℃時(shí)，會(huì)大量生成熱力型NOx，而當(dāng)燒成溫度＜1 200℃時(shí)，則產(chǎn)生的熱力型NOx較少；該窯爐生產(chǎn)線使用的燃料為焦?fàn)t煤氣，其成分中N2的比例為：4%～11%，不含其它有機(jī)氮化物，不會(huì)生成燃料型 NOx；焦?fàn)t煤氣中含 CH4（22%～27%）、C2H4（1%～4%）等碳?xì)浠衔?，且煤氣中氫含量高達(dá)52%～57%，燃燒速度快，火焰較短，容易引起高溫富燃，在此條件下碳?xì)浠衔锱cN2會(huì)反應(yīng)生成快速型NOx，結(jié)合表1和表2的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)煤氣中的N2含量越高，煙氣中NOx濃度越高，NOx排放濃度隨焦?fàn)t煤氣含N量變化曲線如圖2所示。

表2　焦?fàn)t煤氣組分參數(shù)對(duì)比

圖2　NOx排放濃度隨焦?fàn)t煤氣含N量變化曲線

此外物料中釉面中含氮化合物在加熱過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生NOx，但釉料成分復(fù)雜，其污染物排放量受其成分含量及熱穩(wěn)定性影響，目前還有待考究。

結(jié)合以上分析，可判定該生產(chǎn)線窯爐中NOx主要以快速型為主，熱力型、物料型次之，燃料型幾乎沒(méi)有，快速型NOx濃度高低跟焦?fàn)t煤氣中含N量成正比例關(guān)系，煤氣中N2越高，煙氣中NOx濃度越高，反之也成立。

2　NOx減排技術(shù)探討

NOx減排技術(shù)包括燃燒控制技術(shù)的前、中、后三個(gè)階段。燃燒前控制技術(shù)指改善燃料、選擇低氮燃燒器、指定合理煅燒工藝制度；燃燒中控制技術(shù)即低氮燃燒控制技術(shù)，一般通過(guò)煙氣再循環(huán)、低氮燃燒器改造、燃燒工藝調(diào)整等手段，來(lái)調(diào)整窯爐內(nèi)溫度、壓力和空氣過(guò)剩系數(shù)等來(lái)減低NOx的生成；燃燒后控制是指對(duì)生成的含NOx的尾氣進(jìn)行減排處理，需要新增脫硝設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于新建窯爐生產(chǎn)線可考慮通過(guò)燃燒前和燃燒中控制來(lái)實(shí)現(xiàn)NOx減排。但對(duì)于已建窯爐生產(chǎn)線，燃料及燃燒工藝一旦定好就很難改變，因此也很難采用燃燒前控制和低氮燃燒控制的手段來(lái)進(jìn)行NOx減排，需要采用燃燒后脫硝技術(shù)才能達(dá)標(biāo)排放。

常見(jiàn)的脫硝技術(shù)有SNCR、SCR、臭氧氧化法、陶瓷濾料協(xié)同除塵脫硝等，以20 000 m2/d全拋釉陶瓷窯爐生產(chǎn)線為例，常用的脫硝技術(shù)應(yīng)用情況對(duì)比如表3所示。

表3　脫硝技術(shù)應(yīng)用情況對(duì)比

以上4種常用技術(shù)中，SNCR技術(shù)應(yīng)用在陶瓷噴霧干燥塔是非常成熟的，但應(yīng)用到陶瓷窯爐中，不一定合適，氨水從窯爐內(nèi)噴入，存在影響陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)；臭氧氧化法脫硝存在副產(chǎn)物難以處理的難題，部分地區(qū)已明令禁止使用，難以應(yīng)用到陶瓷窯爐上來(lái)；陶瓷濾料協(xié)同除塵脫硝投資費(fèi)用高，建設(shè)周期長(zhǎng)，企業(yè)短期難以接受；綜合比較，考慮長(zhǎng)期高效穩(wěn)定運(yùn)行，推薦選擇中低溫SCR脫硝技術(shù)，該技術(shù)具有投資適中、脫硝效率高、氨逃逸率低、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)陶瓷窯爐NOx深度減排治理的方向。

3　結(jié)語(yǔ)

闡述的NOx產(chǎn)生來(lái)源只針對(duì)某20 000 m2/d全拋釉陶瓷窯爐生產(chǎn)線，各生產(chǎn)線燃燒工藝及燃料類(lèi)型不同，NOx產(chǎn)生來(lái)源也會(huì)存在差異。

隨著陶瓷行業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)不斷收嚴(yán)，陶瓷窯爐的NOx減排技術(shù)也不斷被重視，相信中低溫SCR脫硝技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)在陶瓷行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。