陶瓷窑炉烟气处理技术资料

2005年我国陶瓷产量：日用陶瓷175亿
35 m2，卫生陶瓷约9 000万件，产量均居世界第一，约占世界的2/3，形势一片大好。但其

90%的SO
、85%的CO2、80%的ROx(粉尘)和50%的NOx污染均来自陶瓷窑炉、蒸汽锅炉
[1]。据资料统计，目前仅在日用陶瓷、建筑陶瓷生产领域中就有3 000余座燃煤窑炉，
70%，因此处理陶瓷窑炉烟气污染就成为了目前应该研究的方向。

陶瓷窑炉烟气污染产生的机制

气相化学物质的产生
SO
和NOX。
1） SO
是由煤、粘土中的硫化物杂质在800 ℃左右被氧化所致。
(FeS
)、
(SO4)3、CaSO4、Na2SO4等。这些杂质存在于陶瓷坯体中，在烧成的过程中，要进行一系列氧化还原反

2） NO
的产生类型有3种：
、热力型NO
，燃烧时的空气中带进来的氮在高温下与氧发生反应生成NOX被称为热力型NOX（T
NO
）。
、燃料型NO
，因为煤中含有许多氮的有机化合物如芳香杂环氮化物、吡咯及衍生物，在高温作用
NH
或HCN氧化生成NOX。
、快速型NO
，指在燃烧过程中，燃料中的碳氢化合物发生分解，其分解的中间产物和N2反应生成
NO
生成量很少，可不予考虑。
固相烟尘的产生
350～600 ℃时，大量释放出以碳氢化合物为主的挥发分，进入炉膛空间。但是在低温缺氧条
,挥发分不可能正常燃烧,发生裂化、脱氢、叠合、环化而生成含碳量多的苯环物质——碳黑；不完全燃
1亿t烟尘排放到空气中，如不及时处理，不仅会污染环境，

烟气脱硫（FGD）
SO
的浓度在0.5％～1.0%，属于低浓度SO2烟气。因此采用传统的接触制酸法，经济
SO
烟气脱硫技术多种多样，按脱硫工艺可以分为干法、湿法和半干
按生成物处置方法可以分为抛弃法、回收法和半回收法；按吸收剂的使用情况分为再生法和非再生法；
3大分类结合具体的方法加以说明。
湿法脱硫工艺
60 °C左右,排烟的扩散效果差，需要大量的水。
石灰/石灰石——石膏法
SO
，反应生成亚硫酸钙(CaSO3)，再将这一产物氧化成石膏
·2H2O)。
90%以上。
海水脱硫工艺
SO
的吸收剂，无需

其它湿法工艺
MgO法、亚硫酸铵法、Wellman－Lord法、柠檬酸钠——磷酸钠法和千代
液相湿式生物还原法等。另外还有我国自主研发的技术,如：西安交通大学的液幕床式湿法脱硫技术、

干法脱硫工艺

荷电干式喷射脱硫法
SO
反应的机会。此外

电子束烟气脱硫技术
:燃煤烟气中的N
、O2和水蒸汽等，经过电子束照射后，吸收了大
OH、O、HO
等。这些自由基可以氧化烟气中
SO
使之生成硫酸,再与事先注入的氨进行中和反应生成硫铵。
90％以上，系统简单、操作方便，对不同含硫量的烟气有较好的适应性。副产

脉冲电晕放电烟气脱

硫技术
该法是利用等离子体产生的高能电子将HO－H及O－O键打开，使之成为自由基
这些自由基或活化粒子可与SO
及NOX反应。由于这些等离子体在常温下只提高电子的温度，
2倍。此法可同时脱除烟气中的SO
、NOX及

半干法工艺
SO
反应生成CaSO3和CaSO4，由
并且工艺流程简单、运行稳定可靠，投资较少，运行费用较低，电力消耗仅为湿法的25%～50%，
80%～90%。但是，由于石灰作吸收剂，具有强烈的刺激性，在消化过程中会产生大量热量

转喷雾干燥法就是一种半干法工艺，其原理是将30％的石灰浆（<100目）在高速旋
（12 000 r/min）的离心喷雾机作用下雾化成极细的雾滴，在吸收塔内与烟气中SO
反应
成CaSO
和CaSO4，同时雾滴被烟气显热干燥形成固体粉末，被除尘器收集。
烟气脱硝
NO
燃烧控制技术 ,燃烧后的烟气脱硝技术在国内的研究和应用

气相反应法
等离子体法

EBA）和脉冲电晕法在前面烟气脱硫技术中均有介绍，它们是可以同时脱硫脱硝的

还原法
NH
、C等还原剂将NOX还原为无害N2的方法。
1） 选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)
NH
为还
NO
还原。它的主反应如式（6）和式（7）。也可能发生氨的氧化反应，
8）和式（9）。
＋4NH
＋O2→4N2＋6H2O （6）
＋8NH3→7N2＋12H2O （7）
＋2O2→N2O＋3H2O （8）
＋3O2→2N2＋6H2O （9）
Pt－Rh、Pd等
90%以上。防止催化剂失效和控制尾气中的NH
残留是此
,为大多数发展中国家所难以承受，同时存在氨

2） 选择性非催化还原法(Selective Noncatalytic Reduction，SNCR)
(850～1050 ℃)产生活化能，以NH
或脲基化合
(如尿素)作为还原剂使NO
转化为N2。主要反应如下:
＋4NH
→5N2＋6H2O （10）
＋CO(NH
)2＋1/2O2→2N2＋CO2＋2H2O （11）
SCR该技术具有实施简单，系统费用低廉的优点；但其脱硝率相对较低，氨消耗量大，SNCR系
NH
不仅会使烟气中的飞灰容易沉积在锅炉尾部的受热面上，而且烟气中NH3遇SO3会产生
)2SO4，容易造成空气预热器堵塞，并有腐蚀的危险。值得注意的是，近年的研究表明，用尿素作为还
NO
会转化N2O，N2O会破坏大气平流层中的臭氧，除此之外，N2O还被认为会产生温室效应，因
N
O问题已引起人们的重视。
3） SNCR与SCR混合烟气脱硝技术
与SCR混合烟气脱硝技术是把SNCR工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用逃逸氨进行
NO
。它是把SNCR工艺的低费用特点同SCR工艺的高效率及低

低温常压等离子体分解法
NO
分子，使其化学
O
和N2的方法。
吸附法
NO
，常用的吸附剂有分子筛、活性炭、天然沸石、硅胶及泥煤等。

其中有些吸收剂如硅
NO催化氧化成NO
，然后可用水或碱吸收而得
NO
，但是因吸附量小，吸附剂用量多，设备庞大，再生频繁等原因，

液膜法
Pittsburgh能源技术中心(PETC)开发的,其原理是利用液体对气体的选
25 ℃时纯水的渗透性最好，其次是NaHSO
、NaHSO3的水溶液。
微生物法
NO
废气的原理为：脱氮菌在有外加碳源的情况下，利用NOX作为氮源NOX还原成
N
，而脱氮菌本身得以生长繁殖。该项技术设备要求简单、投资及运行费用低且无二次污染，因而
NO
的主要形式NO又基本不溶于水，无法进入液相介质中被微生物所转化，再加上微
NO的能力差，导致NO
的实际净化率较低。因此，目前对于陶瓷行业没有太大实际意义，今后
NO
的功能菌的选育和相关微生物固定载体及相关放

电化学法
且氧化剂或还原剂可以再生。Kleifges等采用连二硫酸盐S
O42
NO还原为低价氮化合物，连二硫酸盐本身氧化为HSO
－或SO3－，然后电解还原HSO3－或SO3
该法能以90%以上的转化率将NO转化为水溶性物质。但氧化还原媒质S
O42－是在电
HSO
－来得到的，阳极室中发生的反应未加以利用，不利于合理利用资源与降

TiO
光催化法、氯酸氧化法等方法。
烟气除尘

pH会越来越低，系统需要采取防腐措施。电除尘除尘效率高，处理烟气量大，阻力低，但其效率受粉
99%以上，是一种新型

结 语
NO
采取足够的重视NOX完全有可能取代SO2成为大气污染的主要物质。北京2008年