全面分析了我國氮氧化物排放現狀及危害性，并對陶瓷窯爐氮氧化物生成及排放的控制進(jìn)行了可行性分析。 1.1氮氧化物的危害 隨著(zhù)我國經(jīng)濟飛速發(fā)展以及人們生活水平不斷改善，日益嚴重的環(huán)保問(wèn)題已成為我國乃至世界關(guān)注的焦點(diǎn)。而環(huán)境污染問(wèn)題中又以大氣污染最為嚴重和緊迫。在我國造成嚴重的大氣污染主要有兩個(gè)來(lái)源：工業(yè)爐窯和汽車(chē)尾氣排放。據1998年國際性組織發(fā)布污染嚴重的十個(gè)城市中，我國占七個(gè)。 中國社會(huì )科學(xué)院公布的一項報告表明，僅1995年我國環(huán)境的一項報告表明，全球空氣污染最嚴重的十大城市污染造成的經(jīng)濟損失達1875億元，占當年GDP(國民經(jīng)濟總值)的3.27%，其中大氣污染造成的經(jīng)濟損失達到占總損失的16.1%。除了汽車(chē)廢氣所造成的污染外，工業(yè)爐窯在生產(chǎn)過(guò)程中也造成了嚴重的污染，如廢氣(SO2、CO2、NOx、ROx、CO等)、廢水、廢渣、噪音及熱污染等。其中NOx是目前危害最大，最難治理的一種污染物之一。 氮氧化物(NOx)的種類(lèi)很多，有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等幾種主要污染物，其中造成大氣污染的NOx主要指的是NO和NO2，其中NO2的毒性比NO高4~5倍。大氣中天然排放的NOx，主要來(lái)自土壤和海洋中有機物分解，屬于自然界氮循環(huán)過(guò)程。 人為活動(dòng)排放的NOx，主要來(lái)自煤炭的燃燒過(guò)程。每燃燒1t煤則產(chǎn)生大約8-9kg的氮氧化物。汽車(chē)尾氣和石油燃燒的廢氣也含有NOx，人類(lèi)還通過(guò)使用肥料產(chǎn)生NOx?；剂先紵^(guò)程中的NOx有90%以上是NO，NO進(jìn)入大氣后逐漸氧化成NO2。NO2有刺激性，是一種毒性很強的棕紅色氣體。 當NO2在大氣中積累到一定量并遇到強烈的陽(yáng)光、逆溫和靜風(fēng)等條件，便參與了光化學(xué)反應而形成毒性更大的光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧的危害性極大，能造成農作物減產(chǎn)，對人的眼睛和呼吸道產(chǎn)生強烈的刺激，產(chǎn)生頭痛和呼吸道疾病，嚴重的會(huì )產(chǎn)生死亡。 NO能與血紅蛋白作用，降低血液的輸氧功能。NO2對呼吸器官有強烈刺激，能引起急性哮喘病。NOx對眼睛和上呼吸道黏膜刺激較輕，主要侵入呼吸道深部和細支氣管及肺泡，到達肺泡后，因肺泡的表面濕度增加，反應加快，在肺泡內約可阻留80%，一部分變成N2O4。 N2O4與NO2均能與呼吸道黏膜的水分作用生成亞硝酸與硝酸，這些酸與呼吸道的堿性分泌物相結合生成亞硝酸鹽及硝酸鹽，對肺組織產(chǎn)生強烈的刺激和腐蝕作用，可增加毛細血管及肺泡壁的通透性，引起肺水腫。亞硝酸鹽進(jìn)入血液后還可引起血管擴張，血壓下降，并可以和血紅蛋白作用生成高鐵血紅蛋白，引起組織缺氧。 高濃度的NO亦可使血液中的氧和血紅蛋白變?yōu)楦哞F血紅蛋白，引起組織缺氧。因此，在一般情況下當污染物以NO2為主時(shí)，肺的損害比較明顯，嚴重時(shí)可出現以肺水腫為主的病變。而當混合氣體中有大量的NO時(shí)，高鐵血紅蛋白的形成就占優(yōu)勢。此時(shí)中毒發(fā)展迅速，出現高鐵血紅蛋白癥和中樞神經(jīng)損害癥狀。 當人們長(cháng)期處在NOx濃度過(guò)高的環(huán)境中會(huì )導致死亡，室內NOx的濃度不能超5mg/m3。NOx還可危害植物，NO2對植物的危害比NO嚴重得多。具體癥狀是：在葉脈間或葉片邊緣出現不規則水漬狀傷害，使葉子逐漸壞死，變白色、黃色或褐色斑點(diǎn)。 NOx對材料的腐蝕作用主要是由反應產(chǎn)物硝酸鹽和亞硝酸鹽引起的。同時(shí)使某些織物的染料退色。光化學(xué)煙霧能加速橡膠制品的老化，腐蝕建筑和衣物，縮短其使用壽命。 NOx還會(huì )參與臭氧層的破壞。超音速飛機排放的NOx破壞臭氧層，改變大氣層結構。臭氧層是大氣層不可分隔的一部分，對大氣的循環(huán)以及大氣的溫度分布起著(zhù)重要的作用。大氣層的溫度隨著(zhù)高度的變化而變化，臭氧在平流層中通過(guò)吸收太陽(yáng)光的紫外線(xiàn)和地面的紅外輻射而使氣溫升高。 當臭氧層被破壞時(shí)，會(huì )使平流層獲得的熱量減少，而對流層獲得的熱量增多，破壞地表對太陽(yáng)輻射的熱量收支平衡，導致全球氣候變化。臭氧層的減少導致到達地表的紫外輻射強度增加，紫外線(xiàn)可以促進(jìn)維生素的合成，對人類(lèi)骨組織的生長(cháng)和保護起有益作用。但紫外線(xiàn)中UV-B段輻射的增強可以引起皮膚、白內障和免疫系統的疾病。 NOx還是形成酸雨的主要物質(zhì)。美國測定的酸雨成分中，硫酸占60%，硝酸占32%，鹽酸占6%，其余是碳酸和少量有機酸。其潛在的危害主要表現在四個(gè)方面： ?、賹λ到y的危害，會(huì )影響?hù)~(yú)類(lèi)和其他生物群落，改變營(yíng)養物和有毒物的循環(huán)，使有毒金屬溶解到水中，并進(jìn)入食物鏈，使物種減少和生產(chǎn)力下降。 ?、趯﹃懙厣鷳B(tài)系統的危害，重點(diǎn)表現在土壤和植物。對土壤的影響包括抑制有機物的分解和氮的固定，淋洗鈣、鎂、鉀等營(yíng)養元素，使土壤貧瘠化。對植物，酸雨損害新生的葉芽，影響其生長(cháng)發(fā)育，導致森林生態(tài)系統退化。 ?、蹖θ梭w的影響。一是通過(guò)食物鏈使汞、鉛等重金屬進(jìn)入人體，誘發(fā)癌癥和老年癡呆;二是酸霧侵入肺部，誘發(fā)肺水腫或導致死亡;三是長(cháng)期生活在含酸沉降物的環(huán)境中，誘使產(chǎn)生過(guò)多的氧化脂，導致動(dòng)脈硬化、心肌梗塞等疾病概率增加。 ?、軐ㄖ?、機械和市政設施的腐蝕。 1.2氮氧化物生成分類(lèi) 我國煤炭資源豐富，石油、天然氣資源較貧乏，決定一次能源消費結構中煤炭比重很高，并且近期內以煤炭為主的能源結構不會(huì )有根本性變化。 煤燃燒產(chǎn)生的NOx主要有NO和NO2，另外還有少量的N2O。燃燒過(guò)程中生成的氮氧化物有三種途徑：①熱力(Thermol)NOx。它是空氣中的氮氣在高溫下氧化而產(chǎn)生的NOx;②燃料(Fuel)NOx。它是燃料中含氮化合物，如雜環(huán)氮化物在燃燒過(guò)程中氧化而生成的NOx;③快速(Prompt)NOx。 它是燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳氫離子團(CH)等反應而生成NOx。在這三種途徑中，當燃燒溫度低于1400℃時(shí)，熱力NOx生成速度較慢;而當溫度高于1400℃時(shí)，反應速度明顯加快，NOx生成速度呈指數增加。陶瓷在窯爐中的燒成溫度一般為1200℃，這就決定了燃料燃燒產(chǎn)生的局部高溫要高于1400℃。因此，煤燃料燃燒產(chǎn)生NOx是很難避免的。 1.3陶瓷窯爐NOx現狀 陶瓷窯爐煙氣中有害物質(zhì)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是氣相化學(xué)物質(zhì)，如SO2、NOx等;另一類(lèi)是固相的粉塵，這些都是造成大氣污染和人身傷害的主要污染物質(zhì)。其中SO2氣體不僅污染環(huán)境、破壞生態(tài)，而且直接影響產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，腐蝕生產(chǎn)設備;燃料燃燒所引起對大氣環(huán)境的污染中，危害最大且又最難處理的是氮氧化物(NOx)，已成為評價(jià)環(huán)境污染程度的主要指標之一。 陶瓷粉塵對其作業(yè)人員身體健康有很大的危害性，尤其是對呼吸系統較為明顯，若長(cháng)期接觸超標粉塵，會(huì )導致作業(yè)人員患上塵肺病，佛山市某陶瓷企業(yè)因粉塵問(wèn)題，已檢出幾十人患上嚴重的職業(yè)病。˙ 目前，對于陶瓷窯爐的脫硫和除塵已經(jīng)有了比較可行的治理技術(shù)，而對于陶瓷窯爐燒成中生成的NOx仍然沒(méi)有找到一條經(jīng)濟可行的治理辦法，氮氧化物的排放量仍持續快速增長(cháng)。據統計，我國大氣中90%的SOx、80%的ROx(粉塵)和50%的NOx污染均來(lái)自工業(yè)窯爐。 我國是陶瓷生產(chǎn)大國，日用陶瓷和建筑衛生陶瓷均居世界第一，陶瓷窯爐在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生對大氣環(huán)境和人體危害極大的氣體和粉塵，嚴重污染了環(huán)境。據調查統計，燃煤、重油、柴油等陶瓷窯爐SO2排放濃度約為800-5000mg/m3，NOx排放濃度約為200-800mg/m3，粉塵濃度為200-800mg/m3，目前大部分企業(yè)的窯爐都未進(jìn)行有效的煙氣處理，其對環(huán)境的污染可想而知。因此，陶瓷窯爐煙氣問(wèn)題不容忽視，控制陶瓷窯爐有害氣體和物質(zhì)的排放必須提上緊要議程。 陶瓷窯爐跟一般的工業(yè)爐(如煉鋼爐、鍋爐等)不同，由于陶瓷坯體在陶瓷窯爐內要進(jìn)行復雜的物理化學(xué)反應，故陶瓷坯體在燒制成陶瓷的過(guò)程中，因燒成的產(chǎn)品類(lèi)型、窯爐類(lèi)型、原料、升溫制度、氣氛以及燒成過(guò)程中的溫度段等的不同，坯體或釉料中都有不同的揮發(fā)份揮發(fā)出來(lái)，如水蒸氣、硫化物、氟化物、硼化物、堿性蒸氣、鉛化物、三氯化鐵等。 這些揮發(fā)物以及體表面形成的活性氧化物在不同的氣氛和不同的燒成制度下，都將影響NOx的生成與破壞反應過(guò)程，它們是起催化作用還是參與其中反應?影響程度如何?如何抑制其產(chǎn)生?這些都是值得研究的。這些涉及到化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)、無(wú)機材料物化反應、熱能動(dòng)力工程、環(huán)境工程等多門(mén)學(xué)科，是多門(mén)學(xué)科交叉性的前沿性研究課題。 在2010年實(shí)施的國家標準《陶瓷工業(yè)污染物排放標準》中，對污染氣體的排放做出了嚴格的限定，如表1所示。這充分體現了我國對氮氧化物排放控制的重視，隨著(zhù)污染氣體控制技術(shù)水平的普及率的提高，我國陶瓷工業(yè)的污染氣體排放標準會(huì )逐步與國際接軌。 2可行性分析 2.1選擇性非催化還原法(SNCR法)對陶瓷窯爐廢氣脫NOx工藝探討 選擇性非催化還原法(SNCR)亦稱(chēng)噴氨法，是在無(wú)催化劑存在的條件下向爐內噴入還原劑氨或尿素，該技術(shù)是把含有NHx基的還原劑，將NOx還原為N2和H2O。SNCR法還原劑噴入鍋爐(900-1100℃)，該還原劑迅速熱分解成NH，并與煙氣中的NOx進(jìn)行SNCR反應生成N2。在NH3/NOx摩爾比為2-3的情況下，脫硝效率在30-50%。在950℃左右溫度范圍內，反應式為： 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 當溫度過(guò)高時(shí)，會(huì )發(fā)生如下的副反應，又會(huì )生成NO。 4NH3+5O2→4NO+6H2O 當溫度過(guò)低時(shí)，又會(huì )減慢反應速度，所以，溫度的控制是至關(guān)重要的。該工藝不需催化劑，但脫硝效率低，高溫噴射對鍋爐受熱而安全有一定影響。存在的問(wèn)題是由于溫度隨窯爐負荷和運行周期而變化及窯爐中NOx濃度的不規則性，使該工藝應用時(shí)變得較復雜。在同等脫硝率的情況下，該工藝的NH3耗量要高于SCR工藝，從而使NH3的逃逸量增加。 從SNCR系統溢出的NH3可能來(lái)自?xún)煞N情況：一是由于噴入的溫度低影響了氨與NOx的反應;另一種可能是噴入的還原劑過(guò)量，從而導致還原劑不均勻分布。 還原劑噴入系統必須能將還原劑噴入到窯爐內最有效的部位，因為NOx的分布在爐膛對流斷面上是經(jīng)常變化的，如果噴入控制點(diǎn)太少或噴到窯爐中整個(gè)斷面上的NH3不均勻，則一定會(huì )出現分布率較差和較高的NH3逸出量。為保證脫硝反應能充分地進(jìn)行，以最少的噴入NH3量達到最好的還原效果，必須設法使噴入的NH3與煙氣良好地混合。若噴入的NH3不充分反應，則泄漏的NH3不僅會(huì )使煙氣中的飛灰容易沉積在窯爐尾部的受熱面上，煙氣中的NH3遇到SO3會(huì )生成(NH4)2SO4。 陶瓷窯爐不同于其它鍋爐，它對爐內的溫度、氣氛、壓力均有要求，陶瓷燒成溫度一般在1100-1300℃。如果采用SNCR法，氨要在燒成帶噴入，這樣必然破壞燒成氣氛，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，該方法在陶瓷窯爐上是不太適宜的。 2.2選擇性催化還原法(SCR法)對陶瓷窯爐廢氣脫NOx工藝探討
陶瓷窯爐由于采用的燃料不同，燃燒產(chǎn)生的廢氣量與成分也不相同，燒成溫度的變化和廢氣中NOx的含量也會(huì )不同。這就要求采用不同工藝和氨量來(lái)處理。NOx清除的程度取決于所加的氨量(表示為NH3/NOx)，通常取NH3/NOx(摩爾比)為0.81-0.82。
當今陶瓷窯爐基本上都是較先進(jìn)的燃氣窯爐，燃料采用的是煤氣或天然氣，也有采用石油液化氣的。廢氣中NOx主要是燒成帶高溫燃燒產(chǎn)生的熱力NOx，煙氣中較少煙塵。因而脫硝工藝流程較燃煤、燃油陶瓷窯爐簡(jiǎn)單、成熟可靠。陶瓷窯爐煙氣脫硫除塵脫硝裝置的工藝流程如圖1所示。
 2.2.1影響SCR脫硝性能的關(guān)鍵因素 影響SCR脫硝性能的幾個(gè)關(guān)鍵因素是：反應溫度、空塔速度、催化劑的類(lèi)型、結構和表面積以及煙氣/氨的混合效果。 (1)催化劑 催化劑是SCR系統中的主要部分，其成分組成、結構、壽命及相關(guān)參數直接影響SCR系統的脫硝效率及運行狀況。目前，應用于煙氣脫硝中的SCR催化劑有很多，不同的催化劑，其適宜的反應溫度也差別各異。如果反應溫度太低，催化劑的活性降低，脫硝效率下降，則達不到脫硝的效果，催化劑在低溫下持續運行，將導致催化劑的永久性損壞;如果反應溫度太高，則NH3容易被氧化，生成NOx量增加，甚至會(huì )引起催化劑材料的相變，導致催化劑的活性退化。 在相同條件下，反應器中催化劑體積越大，NOx的脫除率越高，同時(shí)氨的逸出量也越少，然而SCR工藝的費用也會(huì )顯著(zhù)增加。催化劑的體積也取決于催化劑的可靠壽命，因為催化劑的壽命受很多不利因素的影響，如中毒和固體物的沉積等。催化劑的初投資成本約占項目投資的50%，催化劑的壽命決定著(zhù)SCR系統的運行成本，因此催化劑的性能在SCR脫硝技術(shù)中是很關(guān)鍵的因素。一般要求催化劑滿(mǎn)足以下幾個(gè)條件： ①在較低的溫度下和較寬的溫度范圍內，具有較高的活性。 ②具有較高的選擇性。 ③具有較高的抗化學(xué)性能(SO2、HCl、Na2O、K2O、As)。④在較大的溫度波動(dòng)下，有較好的熱穩定性。 ⑤機械穩定性好，耐沖刷磨損。 ⑥壓力損失低，使用壽命長(cháng)。 采用何種催化劑與SCR反應器的布置方式是密切相關(guān)的。一般可以把催化劑的種類(lèi)分為二類(lèi)： 高溫催化劑(345-590℃)、中溫催化劑(260-380℃)和低溫催化劑(80-300℃)。目前，國內外SCR系統大多采用中高溫催化劑，反應溫度在280-420℃之間。 (2)反應溫度 不同的催化劑，其適宜的反應溫度不同。反應溫度不僅決定反應物的反應速度，而且決定催化劑的反應活性。煙氣溫度低于催化劑的反應溫度時(shí)，氨分子與SO3和H2O反應生成(NH4)2SO4或(NH4)HSO4，減少了與NOx的反應;而且生成物附著(zhù)在催化劑表面，易引起污染積灰進(jìn)而堵塞催化劑的通道和微孔，降低催化劑的活性和脫硝效率。 煙氣溫度高于其反應溫度時(shí)，催化劑通道與微孔發(fā)生變形，導致有效通道和面積減少，加速催化劑的老化;另外，溫度過(guò)高還會(huì )使NH3直接轉化為NOx。目前的SCR系統大多設定在300-400℃之間。 ①最低溫度。氨分子與SO3和H2O反應生成(NH4)2SO4或(NH4)HSO4，減少SCR系統運行對下游設備運行帶來(lái)不利影響，應控制其最低運行溫度。 NH3噴嘴管表面溫度應在SO3結露點(diǎn)以上，即：  ②最高溫度。工程實(shí)踐表明，為避免溫度過(guò)高使NH3直接轉化為NOx， SCR系統的煙氣溫度應控制在500℃以下。各工程具體運行的溫度范圍，需要根據催化劑的選擇，由供應商綜合考慮確定。 (3)適當的氨氣輸入量及與煙氣的均勻混合NH3輸入量必須既保證SCR系統NOx的脫除效率，又保證較低的氨逸出率。只有氣流在反應器中速度分布均勻及流動(dòng)方向調整得當，NOx轉化率、氨逃逸率和催化劑的壽命才能得以保證。采用合理的噴嘴格柵，并為氨和煙氣提供足夠長(cháng)的混合煙道，是使氨和煙氣均勻混合的有效措施，可以避免由于氨和煙氣的混合不均所引起的一系列問(wèn)題。 2.2.2陶瓷窯爐SCR法脫硝需要解決的一些問(wèn)題 SCR法廢氣脫NOx在理論上已成熟，廣泛應用于化工生產(chǎn)、電廠(chǎng)。陶瓷窯爐SCR法脫NOx只要解決在實(shí)際操作中以下出現的一些問(wèn)題，應用前景是光明的。 (1)還原劑NH3與廢氣的充分混合及其用量的確定可以說(shuō)，SCR法廢氣脫硝成功的關(guān)鍵因素有二：一是廢氣與NH3充分混合;二是按進(jìn)入反應區的NOx濃度及去除率嚴格控制NH3的噴入量。 在反應過(guò)程中，還原反應并不完全，不參加反應的部分NH3會(huì )隨排氣從煙道逸出。若逸出量過(guò)高時(shí)，會(huì )出現若干有害的副反應，如在有O2存在的條件下，催化劑會(huì )將SO2轉化為SO3，SO3和多余的NH3與水反應生成硫酸銨或者硫酸氫銨。這種固態(tài)物質(zhì)會(huì )污染和堵塞下游部件，沉積或者在煙囪出口處形成藍色的有害煙霧。因此，不得不設置水洗裝置以清除有害的副反應生成物，從而使結構復雜化。 在實(shí)際工程中，與陶瓷窯爐相匹配的SCR反應器的尺度通常很大，其進(jìn)口段內的物理參數很難達到均勻，當脫硝裝置要求較高的脫硝效率(如90%以上)時(shí)，氨逃逸率迅速增加的可能性大增。而氨逃逸對SCR下游設備影響很大，工程上必須將該值控制在較低的范圍內，這對大尺度SCR反應器進(jìn)口段內物理參數的設計提出了嚴格的要求。這些參數包括煙氣速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及催化劑表面NH3/NOx的混合效果。 一般而言，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單調整，煙氣速度場(chǎng)就能夠滿(mǎn)足要求。但如果考慮其對NH3/NOx的混合效果的影響，在噴氨截面上煙氣速度場(chǎng)的分布就較難滿(mǎn)足要求且又非常關(guān)鍵。 當窯爐高負荷運行時(shí)，溫度場(chǎng)一般能夠滿(mǎn)足要求;在低負荷運行時(shí)，可以通過(guò)減少?lài)姲绷?、停止噴氨或者通過(guò)旁路煙道來(lái)避免較高的氨逃逸率。如果在低負荷工況下需要實(shí)現較高的脫硝效率，溫度場(chǎng)就很難滿(mǎn)足要求。 NH3/NOx的混合效果是SCR裝置設計和運行中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，當裝置設計脫硝效率較高時(shí)，其難度更大。在噴氨前后采取適當的策略，都可以不同程度地提高NH3/NOx的混合效果。以較低代價(jià)實(shí)現良好的NH3/NOx的混合效果是混氨技術(shù)研究的主要目標。 氨氣經(jīng)過(guò)空氣稀釋后注入與SCR反應器的連接煙道內，與煙氣中NOx混合后進(jìn)入SCR反應器進(jìn)行催化還原反應。從噴氨截面至催化劑表層的距離稱(chēng)為混合距離，它直接影響了布置在噴氨截面上的噴氨點(diǎn)數量和混合強度。 在同等混合強度下，混合距離越小，單位面積內所需的噴氨點(diǎn)就越多;當混合距離遞減到一定程度時(shí)，所需的噴氨點(diǎn)數據迅速增加。在工程設計時(shí)，混合距離是根據SCR裝置的可用空間、煙道結構等來(lái)確定的，在已建窯爐進(jìn)行脫硝改造的工程中，會(huì )因為預留空間不足而影響混合距離的設計。 混合強度則一般受系統壓降、煙道結構和設計理念限制，噴氨點(diǎn)數量則受設備成本和運行成本限制。為了在成本控制的條件下實(shí)現良好的NH3/NOx的混合效果，應當合理利用裝置的可用空間，盡量提高NH3/NOx的混合強度。 氨被噴入煙道后開(kāi)始擴散，與煙氣中NOx發(fā)生混合。根據煙道的尺寸和煙氣的參數可以確定，煙道內流體的雷諾數遠大于4000，所以氨發(fā)生渦流擴散。在工程中，由于混合距離和噴氨點(diǎn)數量都受到限制，僅依靠氨擴散一般都不能滿(mǎn)足NH3/NOx的混合效果，需要采用一定的策略來(lái)提高混合強度，如配置靜態(tài)混合器、動(dòng)態(tài)混合器和噴氨格柵。 靜態(tài)混合器需要足夠的混合距離，而且系統壓降較大，也不容易得到理想的效果;動(dòng)態(tài)混合器效果明顯，系統壓降略小，所需要的噴氨點(diǎn)少，但是也需要足夠的混合距離，而且該技術(shù)一般受?chē)庵R產(chǎn)權保護。 總之，對于具體工程，首先應充分考慮SCR反應器前端煙道的長(cháng)度與布 置、系統的壓力損失、混合距離、投資、運行費用及安裝靈活性等問(wèn)題，然后選擇合適的噴氨和氨/空氣混合方式。 (2)SCR反應器設置位置的確定。利用熱電偶測定煙道中煙氣溫度，確定SCR反應器設置位置。 (3)催化劑因煙塵而磨耗的問(wèn)題。表示進(jìn)氣口附近的催化劑會(huì )產(chǎn)生表面硬化而磨損，這可通過(guò)控制進(jìn)氣速度小于5m/s而加以防止。 (4)氨粘附于飛灰上?？赏ㄟ^(guò)維持氨的泄漏濃度在5ppm以下而得到控制。 (5)煙塵粘附于催化劑上。通過(guò)高溫靜電集塵器的細灰(50-100mg/m3)容易粘附于催化劑表面，因此相應有較多的揮發(fā)凝縮物粘附在細灰上。這種細灰可用吹灰器或其他辦法除去。此外在脫硝裝置中催化劑大多采用多孔結構的鈦系氧化物，煙氣流過(guò)催化劑表面，由于擴散作用進(jìn)入催化劑的細孔中，使NOx的分解反應得以進(jìn)行。催化劑有許多種形狀，如粒狀、板狀和格狀，最好采用板狀或格狀以防止煙塵堵塞。 2.3低NOx燃燒技術(shù)在陶瓷窯爐應用的探討 通過(guò)對NOx生成機理的分析我們知道，影響NOx的形成有如下一些主要因素：(1)有機地結合燃料中的氮含量。(2)反應區中氧、氮、一氧化氮和烴根的含量。(3)燃燒溫度的峰值。(4)可燃物在火焰峰和反應區中的停留時(shí)間。 為了控制燃燒過(guò)程中NOx的生成，采取的措施原則為：①降低過(guò)量空氣系數和氧氣濃度，使燃料在缺氧條件下燃燒;②降低燃燒溫度，防止產(chǎn)生局部高溫區;③縮短煙氣在高溫區的停留時(shí)間等。根據這些原則開(kāi)發(fā)研究控制NOx燃燒技術(shù)，主要方法有：空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、煙氣再循環(huán)降低NOx、低NOx燃燒器和低過(guò)量空氣系數等技術(shù)。 在鍋爐設備中，已經(jīng)使用的控制NOx燃燒技術(shù)如表2所示。 當燃燒溫度低于1400℃時(shí)，熱力NOx生成速度較慢，而當溫度高于1400℃時(shí)，反應速度明顯加快，NOx生成速度呈指數增加。陶瓷在窯爐中的燒成溫度一般為1100-1300℃，這就決定了燃料燃燒產(chǎn)生的局部高溫要高于1400℃。因此，燃料燃燒產(chǎn)生NOx是很難避免的，可以從控制反應區中氧、氮、一氧化氮和烴根的含量、燃燒溫度的峰值和煙氣在火焰峰的停留時(shí)間來(lái)入手。 采用低過(guò)量空氣系數燃燒技術(shù)可以從一定程度上抑制NOx的生成。在燃燒過(guò)程中，采用低過(guò)量空氣系數可以限制反應區內的氧量濃度，因而對熱力型和燃料型NOx的產(chǎn)生都有一定的抑制作用。一般采用低過(guò)量空氣系數燃燒可降低NOx排放的15-20%。不過(guò)這種方法有一定的局限性，因為當在很低的過(guò)量空氣系數下運行時(shí)，CO和煙塵排放濃度都有可能增加，燃燒效率會(huì )降低，并且有可能出現結渣、堵塞和其他問(wèn)題。因此，運行中最低的過(guò)量空氣系數受到一定限制。 3展望 隨著(zhù)對NOx產(chǎn)生機理的深入研究及有關(guān)NOx治理技術(shù)和設備的完善，以及有關(guān)企業(yè)的大膽創(chuàng )新，氮氧化物在陶瓷行業(yè)的治理會(huì )越來(lái)越普及，效果越來(lái)越明顯。 |
