潮州市陶瓷窑炉氮氧化物排放的分析与研究

北极星环保网讯:有“中国瓷都”之称的潮州市，空气质量首要污染物为臭氧占比日益增加，而氮氧化物和挥发性有机物（VOCs）是臭氧的重要前体物，本文对潮州市的42家规模较大的陶瓷生产企业使用不同窑炉类型和不同燃料的氮氧化物排放进行对比和分析，以期提高潮州陶瓷行业的节能减排，为改善环境空气质量提供帮助。

关键词：氮氧化物；陶瓷窑炉；不同燃料；对比分析

1前言

潮州陶瓷业历史悠久，以外向型为主，产品大多数供出口。2004年6月，潮州获得中国轻工联合会、中国陶瓷工业协会联合授予的“中国瓷都”称号。现在潮州已成为中国最大的工艺陶瓷和日用陶瓷的生产和出口基地。陶瓷业的兴旺发达，给潮州带来了可观的经济效益。

同时，我们也应该关注到产业带来了环境污染。近年来，潮州市空气质量以臭氧为首要污染物的占比逐年增加，作为臭氧重要前体物的氮氧化物主要来源于工业锅炉、工业窑炉，以及汽车尾气。我市陶瓷企业林立，陶瓷窑炉排放的氮氧化物不容忽视。下面对我市陶瓷企业主要使用的窑炉类型和燃料排放的氮氧化物进行对比分析。

2潮州市陶瓷企业基本情况

2.1窑炉类型简介

（1）梭式窯。梭式窑烧制过程是间歇性的，废气排放也是间歇性的。梭式窑烧制前，先将物料整齐堆放在窑车后推入窑室，再将窑门密封进行烧制。潮州陶瓷梭式窑多为自吸式，窑室排烟口设置在窑车底部，焙烧时烟气先因浮力聚集在窑室顶部，再在排烟口的抽力作用下，通过物料间隙在排烟口通过烟道排出，由于窑室内物料密，间隙小，较容易使窑室内温度分布不均匀而出现局部高温。梭式窑适合多种类产品的小批量生产，我市陶瓷行业发展初期，企业多使用梭式窑进行生产。

（2）隧道窑。隧道窑烧制是连续性的，废气排放也是连续性的。隧道窑是使用窑车荷载物料在直线轨道上沿窑头向窑尾移动。或是使用平行排列的辊子替窑车，让物料在辊子的滚动下从窑头移动到窑尾，完成一个系列的烧制过程。

隧道窑一般由预干燥带、烧成带、冷却带组成。窑内燃烧火焰在隧道两侧，能更直接与物料进行热交换，且废烟气在窑头排风机的抽力作用下，自烧成带呈与物料移动的相反方向流动，窑内温度比较均匀。辊道窑能连续工作，生产量比梭式窑更多，我市陶瓷企业在发展到一定规模后，多使用辊道窑进行生产。

2.2燃料类型

潮州陶瓷企业使用的燃料为石油气和天然气两种。液化石油气是炼油厂在进行原油催化裂解与热裂解时得到的副产品，主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等，本身成分就较为复杂、高碳数组分较多[1]。天然气主要为甲烷、已烷、丙烷、不同的产地，成分有较大差别，一般甲烷含量在75%～90%，C4以上含量小于0.7%。

据研究表明，石油气的低热值为108MJ#Nm-3，天然气的低热值36MJ#Nm-3，石油气的低热值约为天然气的3倍[2]。我市天然气由管道输送至陶瓷企业，使用比较方便。对于连续生产的企业，相对于使用瓶装液化石油气能省去不少更换气源的工作，不但减少生产成本，更提高了生产安全。但由于我市天然气站较少，天然气管网不健全，仍有不少企业以液化石油气为燃料烧制陶瓷。

3氮氧化物的生成机理

燃烧生成氮氧化物的机理，是一个相当复杂的化学过程。大多数学者认为，按氮氧化物的生成途径，可分四种：热力NOX、快速型NOX、燃料型NOX、物料型NOX。

3.1热力型NOX

热力型NOX是在燃烧过程源于空气中的N2在高温下被氧化而生成的NOX。其生成速率与温度有直接关系。根据阿累尼乌斯方程，对于某一活化能一定的反应，随着反应温度的升高，反应速率常数随之增大。当T<1400℃时，热力型NOx的生成速率极慢；，而当T>1400℃时，反应速率明显加快[3]。

3.2快速型NOX

快速型NOX是指空气中的N2与燃料中的碳氢离子团在燃烧过程中的火焰初始区急剧反应而生成NOX。快速型NOX的产生来自于碳氢系燃料的燃烧，其反应机理是碳氢系燃料燃烧产生大量的HCN，并与火焰中的O、OH等发生反应生成NOX。快速型NOX受温度影响不大，在低温条件和燃烧产物停留时间较短的情况下反应更加突出。

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