陶瓷烟气过滤

陶瓷工业烟气过滤

我国是世界陶瓷最大生产国，陶瓷产量占全球总产量约70%；同时也是 主要的陶瓷出口国，出口至世界近200个国家和地区，年产量与出口额 均居世界首位。据统计，自2004年至2014年十年间，中国陶瓷产业处 于快速增长阶段，年均增长率超过21%，家具业总产值从2003年的2040 亿，增长到2013年的6800亿，增长幅度高达300%以上，而就整个陶瓷 建材产业（囊括家具、陶瓷、门窗厨卫、地板等）规模而言，2014年， 建材陶瓷业市场规模将达到40000亿以上。陶瓷工业在为我国经济建设 做出重大贡献的同时，也带来严重的大气污染问题。其主要污染物为 粉尘、二氧化硫、氮氧化物、氟化物、氯化物，大量的铅、镉、镍等 重金属及氟化物、氯化物等污染物。因此，我们必须开展我国陶瓷行 业污染物排放特性和治理技术现状研究，，以期为我国陶瓷行业大气 污染治理提供技术参考。
陶瓷炉窑烟气排放特性研究


1.1 颗粒物 陶瓷工业排放的烟尘主要来源于陶瓷燃料、陶瓷原料和陶瓷坯体附着 的颗粒物及释放物质（如铅、镉及其氧化物等）的陶瓷工业生产过程 中。 1.2 二氧化硫 陶瓷生产过程中需要大量的燃料，目前用于生产的燃料主要有煤、重 油等。燃料燃烧烟气中的二氧化硫主要来自于燃料中的有机硫化物和 可燃硫化物的燃烧，通常1t煤中含有5～50kg硫，1t重油中约含有5～ 30kg的硫，若燃烧含硫2%的烟煤，则所产生的二氧化硫气体约有40kg 之多。不仅在陶瓷生产过程中需要大量的燃料，而且陶瓷生产的原料 中也含有较多的的杂质，其中含硫元素的有黄铁矿(FeS2)、Fe2(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应，产生的二氧化硫气体随高温烟气一起由烟 道、烟囱排放到大气中。

2.2 国内陶瓷行业烟气污染治理技术现状 针对燃煤锅炉烟气污染治理目前我国已有成熟的除尘、脱 硫技术，脱硝技术也在推广应用中，同时针对燃煤烟气多 污染物共存的特性，目前燃煤烟气污染控制技术的研发方 向是烟气多污染物的协同控制。然而在陶瓷窑炉烟气污染 治理技术研发和应用方面我国明显落后于西方国家。
非织造过滤材料
陶瓷工业烟气过滤
摘要

随着我国工业进一步发展 , 环境污染日益成为人们关注的 焦点。各种工业废气中氮氧化物、二氧化硫、碳氧化物、 氯化物、粉尘(烟尘)等的排放已经严重地影响了人们生活 及生存环境的发展。在种种工业发展中，对于陶瓷工业， 它是高能耗、高资源消耗、产生高污染的行业 , 尤其是对 大气环境的污染非常严重。因此，对于陶瓷工业的治理就 很需要了，本文主要介绍陶瓷工业烟气的污情情况以及如 何通过过滤来治理陶瓷工业烟气污染。

3.4铅、镉、镍等重金属的过滤 重金属的主要来源是坯料中的矿物质在高温下分解以离子 状态析出。从目前的处理方法采用的是过滤和水洗涤的方 法除去，过滤通常采用布袋过滤，水洗涤通常采用水雾喷 淋而使重金属离子沉降。可采用PTFE薄膜针刺毯复合滤料， 也可以选用静电 - 滤袋复合型除尘器，利用重金属等污染 物在电场中的荷电、凝聚、预分离作用，提高除尘器的除 尘效率，总除尘率可达99.99%。

小结

通过理论论证，该套净化方法治理陶瓷烟气是完全可以达 到除尘、消烟、脱硫一体化治理，因此，可以通过实验推 广，来进行测试数据，以便得出结论，当然，对于陶瓷工 业烟气的治理也是需要政府的大力支持，这是我的对于治 理陶瓷烟气的几条建议： (l) 在治理方法上，可以学习欧 美国家进行陶瓷烟气多污染物的协同去除研究和应用，比 如 2~3 种污染物协同处理； (2) 在治理工艺上，必须药尽 量避免二次污染，一些吸附过滤试剂不能对过滤仪器造成 较大腐蚀。 (3) 在工艺条件上，治理的反应温度不易过高 或过低，应处于 200 ℃左右。如果温度过高则达不到要求， 过低则需要加冷却设备，不经济。


1.4 铅、镉、镍及其化合物 一般陶瓷原料中重金属的含量均比较低，但陶瓷色、釉料常含有重金 属，釉料配方及装饰原料中常加入诸如铅丹、氟化钠、氟硅酸钠及稀 土元素等一些有毒化工原料。上述重金属在陶瓷生产烤花过程中会以 蒸汽的形式排放到大气中。此外，重油和固体燃料也会含有一定量的 镍、镉和铅等重金属，在燃烧过程中会排放进大气中，造成烟气重金 属污染。 1.5 氟化物、氯化物 陶瓷原辅料中含有一定量氟，如马赛克生产中常用萤石（CaF2）和氟 硅化钠（Na2SiF6）作为助熔剂，原料如陶土和釉料中也常含有大量 的氟，如陶瓷原料中氟的含量一般为 500~800 g/kg 原料。在陶瓷生 产过程中，特别是在高温烧制过程中陶瓷中的含氟化合物会分解放出 大量的含氟气体，国外研究者认为陶瓷生产排放的氟随着原料中氟含 量和燃烧温度的增加而增大。陶瓷工业废气中氯化物主要来源于燃料 （煤、油、气等）及陶瓷原料中的氯，同时陶瓷企业生产过程中需加 入一定量的含氯有机添加剂，上述原料在陶瓷高温烧制过程中会生成 大量的含氯气体。

3.2对二氧化硫、氮氧化物、氟化物及氯化物的过滤 在陶瓷工业窑炉煅烧陶瓷过程中有二氧化硫、氮氧化物、氟化物及氯 化物等气体产生，这些有害气体在装置中和粉尘一起被除去。由于烟 气需处理量大、吸收组分浓度低及要求吸收效率和吸收速率较高等特 点。所以一般简单的物理吸收是不能满足要求的，净化装置中采用碱 液吸收二氧化硫等有关酸性气体。据双膜理论这是由气膜控制的吸收。 综合各方面的因素 ,采用双碱法处理脱硫水，即常用的钠钙双碱法。 在启动时以纯碱液吸收二氧化硫 ,在净化装置内，当烟气和吸收液发 生复杂的传质过程时，二氧化硫、氮氧化物、氟化物及氯化物与吸收 液中的碱性物质发生酸碱中和反应，生成无害化的盐和水，从而把有 害气体去除。吸收液用石灰再生。纯碱溶液在启动后其中的碳酸根离 子基本被去除，吸收液再生后,循环使用。

对陶瓷工业烟气过滤方法

因此在设计陶瓷工业窑时为节约费用可以考虑其产生的 烟气经各自的排烟孔、支烟道，汇集到总烟道经烟囱高空 排放。同样为了节约费用便于管理，可以将烟气一起净化。 烟囱前总烟道处设置引风机，净化后的烟气脱水由引风机 引入总烟道经烟囱排入大气，这样既利用了烟囱等排烟系 统，高空排放、达到高处理要求、节约费用，又可应对净 化装置维修、检修。下面是对各种污染物的单独考虑。
陶瓷行业烟气污染治理技术现状

2.1 国外陶瓷行业烟气污染治理技术现状 针对陶瓷烟气治理，欧盟等发达国家研究和应用较早，目 前采用的技术大多是单一污染物控制组合技术，二氧化硫 的治理主要采用湿法脱硫工艺，也有采用干法和半干法脱 硫工艺；对于烟气中氮氧化物的治理主要采用干式吸附器 吸附，或者采用吸附与低氮氧化物燃烧器联合控制。此外， 欧盟国家也开展了陶瓷烟气多污染物的协同去除研究和应 用，报道较多的是 2~3 种污染物协同处理。意大利大范 围采用纤维过滤器来同时控制粉尘、铅等重金属及氟化物 等污染物。因此，从欧盟等国家陶瓷烟气治理技术发展现 状和趋势可以看出对陶瓷烟气治理采用协同控制技术是发 展趋势。


3.1粉尘的过滤 粉尘的性质主要是包括粉尘的形状和粒径分布、粉尘的附 着性和凝聚性、粉尘的吸湿性和解潮性、粉尘的流动性的 磨琢性，粉尘的可燃性和爆炸性等。在高温煅烧过程中由 于熔融、蒸发、冷凝产生的粉尘的形状基本成球形，但由 于凝聚作用会变成絮状或链状形状，因此，在过滤陶瓷工 业烟气中的粉尘时，应考虑选用经过表面处理的表面较光 滑的滤料，以进一步提高滤料的剥离性、降低阻力、提高 清灰效果。也可以利用化学性质稳定、耐高温的固体颗粒 （如石英砂等）形成过滤层，以过滤粉尘。其突出优点是 耐高温、耐腐蚀、对烟气成分不敏感，除尘效率也很高， 可达到99%, 能除去10μm以上尘粒。在高温除尘方面，颗 粒层过滤除尘显示出了独特的优越性。

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1.3 氮氧化物 陶瓷工业排放的氮氧化物主要来自于快速氮氧化物、热力 氮氧化物及燃料 氮氧化物。快速氮氧化物一般占总量的 比例＜5%，影响意义不大；燃料氮氧化物主要来自于燃料 中含氮化合物的氧化，其生成量与燃料中氮含量密切相关， 当燃料中氮的含量超过 0.1%时，燃料氮转化成的氮氧化 物量将占主要地位。热力 氮氧化物主要是高温下（＞ 1 400 ℃）空气中的 N2氧化形成一氧化氮，当陶瓷窑炉内 温度分布不均局部高温会造成大量热力氮氧化物产生。此 外，随着窑炉内空气过剩系数的增加，气体在高温区停留 时间的延长，烟气中氮氧化物浓度都将增大