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1、第16卷第1期宁德师专学报(自然科学版)Vol116No112004年2月JournalofNingdeTeachersCollege(NaturalScience)Feb.2004X陶瓷窑炉废气的污染与防治123王国松;陈峰;郑柳萍(1.福建省晋江陈埭民族中学,福建晋江362211;2.宁德师范高等专科学校化学系,福建宁德352100;3.福建师范大学化学与材料学院,福建福州350007)摘要:对造成环境污染的陶瓷窑炉废气的主要成分的成因、影响因素、主要治理方法等进行分析,并就更好消除废气污染提出
2、展望.关键词:陶瓷窑炉;废气污染;防治中图分类号:X511文献标识码:B文章编号:1004-2911(2004)01-0059-03在我国的大气环境中,污染物最主要的来源是燃料燃烧及工业排放的尾气.陶瓷生产过程需要消耗大量的能源,燃料燃烧产生的气体含有危害极大的SO2和NOx,其中产生的SO2气体不仅污染环境,破坏生态,而且直接影响陶瓷的生产质量,腐蚀陶瓷生产设备;而另一污染物NOx是形成酸雨及生成光化学雾的重要因素之一,直接危害着人体的健康和动植物生长发育.7我国是陶瓷生产的大国,有大小窑炉几千座
3、,年耗标准煤3×10t,对环境的污染可想而知,因此,陶瓷窑炉废气的污染不容忽视.1窑炉废气有害成分的生成与逸放1.1SO2的来源与生成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SO2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SO2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
4、)、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,具体反应如下:350～450℃500～800℃FeS2+O2FeS+SO2↑;4FeS+7O22Fe2O3+4SO2↑;Fe2(SO4)3氧化气氛氧化气氛560～750℃800℃1000℃Fe2O3+3SO3↑;CaSO4+CCaO+SO2↑+CO↑;Na2SO4+CNa2O+氧化气氛还原气氛还原气氛SO2↑+CO↑;产生的SO2气体随高温烟气一起由烟道、烟囱排放到大气中.1.2N
5、Ox的来源与生成燃烧生成的NOx有3个来源:快速NOx、热力NOx及燃料NOx.快速NOx是燃烧过程中,燃料中的碳氢化合物发生分解,其分解的中间产物和N2反应生成的氮氧化物;快速NOx的生成速度快,生成量少,一般在5%以下,影响意义不大;燃料NOx是由燃料中的有机氮化物分解,并且接着和氧化合而生成的.它的生成量和燃料中氮的含量有很大关系.当燃料中氮的含X收稿日期:2003-12-16作者简介:王国松(1975-),男,中学1级教师,福建晋江人,现从事中学化学教学及研究.3基金项目:福建省科技厅(K2
6、001044)、省教育厅(JB20018)资助项目·60·宁德师专学报(自然科学版)2004年2月量超过0.1%时,结合在燃料中的氮转化成NOx的量就越来越占主要地位.如煤的含氮量一般为0.5～2.5%,此时燃料NOx的形成是主要的,可占生成NOx总量的60%以上.燃烧所用的空气中的N2在高温下氧化而形成的称为热力NOx.热力NOx的生成速度和燃烧的温度有很大关系,例如,在实际炉内温度分布不均匀的情况下,局部高温的地方会生成很多的NOx,并会对整个炉内的NOx生成量起决定性影响.热力NOx的生成量则
7、与空气过剩系数有很大关系,氧浓度增加,NOx生成量也增加.当出现15%的过量空气时,NOx生成量达到最大;当过量空气超过15%时,由于NOx被稀释,燃烧温度下降,反而会导致NOx生成减少.另一方面,停留时间越长,NOx越多.这是因为在炉窑燃烧的温度下NOx的生成反应还未达到平衡,因而NOx的生成量将随烟气在高温区停留时间的增长而增长.2陶瓷生产中废气的防治2.1改进燃料我国的陶瓷窑炉多以煤、重油为燃料,少部分先进的窑型则以天然气、液化石油等为燃料.窑炉以煤、重油为燃料不仅不利于窑炉热效率的提高,还会
8、加重环境污染.资料表明:以煤为燃料时,窑炉烟气中NOx的平均浓度为404ppm;以重油为燃料时,NOx的平均浓度为429ppm;以气体为燃料时,NOx的平均浓度为287ppm,因此采用天然气等代替煤及重油,不仅有利于提高窑炉的热效率,还有利于减少NOx的生成.将煤转化成煤气,再供给陶瓷窑炉作燃料也是行之有效的方法.如石湾已建起了集中的煤气发生站,由煤气发生站向各陶瓷厂提供商品煤气,这就大大改善了整个石湾地区的大气污染状况.对一些没有能力建煤气发生站的中小型陶瓷厂家,如
