耐火材料燃气窑炉的氮氧化物减排-耐火材料行业知识-耐火砖高铝砖刚玉砖浇注料河南耐火材料厂-宏泰耐材

燃气窑炉燃烧系统中，当燃气和空气在火焰高温区相遇时，就会因氮气和氧气反应而产生氮氧化物NOx(主要为NO，排放到大气中就很快被氧化为NO2)。NOx属有毒气体，对人类和动植物的危害很大，还会产生毒性很强的光化学烟雾和酸雨，同时破坏臭氧层、加剧温室效应。工业窑炉的NOx排放过高，是当前环保工作中备受关注的问题。目前，我国总体环保形势日益严峻，各地市、各行业都出台了更严苛的污染物排放标准，例如:河北省2018年9月发布《京津冀及周边地区2018—2019年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》，从2018年10月1日开始，2+26城市正式进入秋冬季大气污染治理攻坚时期;郑州市制定了“打赢蓝天保卫战三年行动计划”(2018—2020年)，对窑炉氮氧化物排放限值实行超低排放标准，高温窑炉的氮氧化物排放浓度不超过100mg·m-?，低温窑炉的不超过50mg·m-?。

燃气在燃烧过程中形成的氮氧化物主要分为温度型(或热力型)NOx、快速型(或瞬时型)NOx和燃料型NOx三种类型。温度型NOx通常是由于助燃空气中的N?与燃气因混合不均匀而在局部高温区氧化生成的，其形成主要受温度、含氧量以及烟气在高温区停留时间的影响。快速型NOx是当碳氢燃料燃烧且燃料浓度过大时在反应区快速生成的，燃料挥发物中碳氢化合物高温分解生成的CH自由基可以和空气中的氮气反应生成HCN和N，再进一步与氧气反应，以极快的速度生成，其形成时间只需要60ms，与温度的关系不大。燃料型NOx主要是燃料中含氮化合物在燃烧中氧化生成的NOx，而一般燃气中含氮量非常低，燃料型NOx可不作考虑。对于燃气窑炉来说，通常以温度型NOx为主，因燃烧不均匀而产生局部高温区，特别是在1400℃以上高温时，很容易形成大量温度型氮氧化物。

目前控制NOx排放的措施主要分为两类:一类是低氮氧燃烧技术，即通过运行方式对改进或对燃烧过程进行特殊控制来抑制燃烧时NOx的生成;另一类是烟气净化技术，也称烟气脱硝技术，包括物理化学吸附法(如SDG，即干法催化吸附)、催化还原法(如SCR、SNCR)，将已生成的NOx通过还原剂、催化剂后被还原成N?，从而脱除烟气中的NOx。相较于烟气脱硝技术，低氮氧燃烧技术只需一次性的较小投入，具有无额外运行费用，改造占地面积小等优点。

氮氧化物减排技术在火电厂、水泥厂、工业锅炉等领域相对较成熟，而耐火材料燃气窑炉的氮氧化物控制与减排目前尚没有很成熟的适宜方案。耐火材料燃气窑炉分布众多，不论是隧道窑还是梭式窑，因为一方面各生产企业条件差异大，耐火材料产品种类、烧成温度、烧成气氛、自动控制水平等各不相同;另一方面，窑炉燃烧温度相对较高，而总烟气排放量相对不大，烟气成分波动明显，烟气温度随是否开展余热利用也有差异。因此，对于耐火材料燃气窑炉的氮氧化物减排问题，只有通过具体分析、对症下药、标本兼治，才能做到投入小、见效好。

为了积极响应我国“节能减排”基本国策和应对“蓝天保卫战”的具体要求，提高耐火材料生产的关键设备———高温燃气窑炉燃烧系统的先进性和自动化控制水平，实现高效减排和节能降耗，本工作中通过对实验室的1m?高温梭式窑(1800℃)和生产企业的耐火材料燃气高温隧道窑的低氮氧燃烧技术与烟气干法催化吸附的实验研究，以及对烟气组成的实测及分析，提出了适合耐火材料燃气窑炉的氮氧化物减排解决方案。

通过对实验室和企业燃气窑炉的低氮氧燃烧技术与烟气干法催化吸附实验研究、烟气成分数据实测及分析，提出了适合耐火材料燃气窑炉的氮氧化物减排解决方案:

(1)耐火材料燃气窑炉氮氧化物减排技术应立足于具体情况具体分析、对症下药、标本兼治，才能投入小、见效好。

(2)低氮氧燃烧技术是发展方向，亟待研究应用。低NOx全预混高速燃烧器及低氮氧燃烧、浓淡燃烧关键技术，可从源头减少NOx的生成，使燃烧产物喷出速度在100m·s-?以上，能显著降低高温燃气窑炉的NOx排放浓度，实现过程减排(减排量>40%)，以减除投资和运行费用较高的烟气脱硝负担。

(3)对于烧成温度在1400℃以下的窑炉，主要采用低氮氧燃烧技术，实现NOx源头减排达标;对于烧成温度在1400℃以上的窑炉，采用低氮氧燃烧技术源头减排后，末端治理再采用无机复合固体吸附剂干法催化吸附技术(吸附效率达70%～90%)，可以在相对较低的投入条件下取得理想的减排效果，实现NOx超低排放要求。