烧结砖窑炉氮氧化物的产生及控制
一、NOx（氮氧化物）
中国是一个以煤炭为能源的国家，煤在一次能源中占75%，其中84%以上是通过燃烧方式利用的。NOx是煤与空气在高温燃烧时产生的，是造成大气污染的主要污染源之一。其主要危害有：
对人体健康的直接危害，主要影响呼吸系统；
对植物有损害；
参与形成光化学烟雾，形成酸雨，污染环境；
N2O（一氧化碳）是一种温室气体，会破坏环臭氧层。
二、NOX产生机理
煤在燃烧过程中产生的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，其生成量和排放量与燃烧方式、特别是烧成温度和空气过剩系数等密切相关。NOX生成途径主要有燃料型、热力型和快速性三种方式。其中快速型生成量很少，可以忽略不计。
1、热力型NOX
指空气中的氮气和氧气在燃料燃烧时所形成的高温环境下生成的一氧化氮和二氧化氮总和。其反应式为：
N2+O2=2NO
2NO+ O2=2NO2
当燃烧区域温度低于1000℃时，一氧化氮的生成量较少，而温度在1300~1500℃时，一氧化氮的浓度为500~1000ppm，而且随温度的升高，NOX的生成速度按指数规律增加。当温度足够时，热力型NOX可达20%。因此温度对热力型NOX的生成具有绝对性作用，过量空气系数和烟气停留时间对热力型NOX的生成有很大影响。
根据热力型NOX的生成过程，要控制其生成，就需要降低溶炉的最高烧成温度，并免产生场部高区，以降低热力型N0的生成
2、燃料型NOX
燃料型NOx的生成是燃料中的氮化台物在燃烧过程中氧化反应而生成的，称为料型一般的炉察产生的0中大约%%是燃料型的NOx因此，燃料型O是察产生x的主要途径。
燃料型NOx的生成和破坏过程不仪与煤种性燃料中氮化合物受热分解后在发分和焦影中的例，成分和分布有关，而目其反应过程还和燃烧多件(如温度和氧)及各种成分的浓度密切相关，在接加燃料的坯体进入察炉被加热以后，燃料中的氮有机化台物首先被分解成(HCN)。氢(NH4)和CN等中间产物，它们随挥发分一起从燃料中析出，被称为挥发分析出后仍残留在燃料中的氢化合物称为焦炭N。
在一般情况下，燃料型NOx的主要来是挥发性N，但其占总量60%-80%，其余为焦炭N所形成。在氧化性的环境中生成的N0x，遇到还原性气的时候会还原成N2，因此，客炉燃烧最初形或的N并不等于其排放浓度，而随着客炉燃烧条件的改变，生成的NOx可能被还原或被破坏。
燃料煤中的N在燃烧过程中转化为N的量与煤的挥发分及空气过剩系数有关。在空气过剩系数(a)>1的氧化气氛中，煤的挥发分越高，的生成量就越多。空气过剩系数(a)<1，高挥发煤的NOx生成量较低，其主要原因是高挥发的燃料迅速燃烧，使燃烧区含氧量降低，不利于NOx的生成。
综上所述，燃料型NOx指燃料中含氮化合物在燃烧过程中进行热分解，进而进一步氧化而生成N其生成量主要取决于空气过剩系数(a儿空气过剩系数越高，N0h的生成和转化率也越高，燃料型占NOx总生成量的75%到90%。
3、快速型NOx
燃烧时空气中的N2和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成NOx。主要是指燃料中的碳氢化合物在燃料浓度较高的区域燃烧时所产生的烃与空气中的N2发生反应。形成CN和HCN，继而氧化而生成NOx在燃煤窑炉中，其生成量很小，一般在燃用不含氮的碳氢燃料时才予以考虑。在这三种形式中，快速型NOx所占比例不到5%，在温度低于1300度时，几乎没有热力型NOx，对常规炉窑而言，NOx主要通过燃料型生成途径而产生。
三、NOx的生成因素
1、温度对NOx生成的影响：温度主要影响热力型NOx的生成量，从而影响总的NOx生成量。温度越高所占的比例越大。
2、空气过剩系数(a)对NOx生成的影响：α对燃料NOx、热力NOx及快速NOx均有影响，但影响的趋势不同。当α开始增加的时候，热力型NOx和燃料型NOx都增加；当α>1.1，热力型NOx减少，燃料型NOx继续增加；总的NOx随着α增加而增加。
3、预热温度对NOx生成的影响：如果提高预热温度则提前着火，这样预热带温度升高，挥发分大量析出，挥发分NOx(属于燃料型)大量增加。所以预热带急升温，NOx生成量越多。
4、煤质对NOx生成的影响
(1)挥发分的影响：当挥发份增加时，着火提前，温度峰值和平均温度均有所提高。同时挥发分含量增多，使得燃料型NOx也会提高
(2)含氮量的影响：随着含氮量的增加，NOx增加。
5、生产负荷对NOx的影响：随着进车速度的增加，窑炉燃烧强度增加、温度升高，热力型NOx生成量增加。
四、降低NOx排放的主要技术措施
1、改变燃烧条件
NOx形成起决定作用的是燃烧区域的温度和过量空气系数。因此，可以通过控制燃烧区域的温度和空气量、达到阻止NOx的生成，即降低其排放的目的为了NOx的生成，一般采取措施：
(1)降低空气过剩系数。实践中可以对富炉加强密封，如对富门的密封、沙封槽的密封、要车与容墙的密封、车与车之间的密封等等降低空气过剩系数、可以抑制NOx的生成，一般可降低NOx排放15%-20%。同时，降低空气过剩系数、有助于污染物换算浓度的降低，促进达标。
(2)合理的码坯方式。坯体在窑车上的码放，会形成纵向拉缝和横向拉缝。应该尽量减少纵向拉缝的间隙、使助燃空气从坯体之间通过，以保证坏体的充分烧成；横向拉缝的适当扩大，有助于热气流在该空间再次重新分布、以减少内外坯体的温差，且有助于防止局部高温、减少产生NOx的可能性。
(3)烟气回烧。可以回收的烟气，包括低温烟气、干燥滑气、车底冷却风和其他废气。烟气回收的主要目的是降低尾气残余氧含量，从而降低NOx的排放浓度。
(4)控制生产负荷。保持正常进车速度，窑炉燃烧强度减弱、还体预热平缓、避免热力型NOx生成。
2、尾气脱硝措施
主要有选择性催化还原法SCR，选择性非催化还原法SNCR、SO2、NOx和尘联合控制技术SNRB，氧化吸收法等。
(I)SCR
300-450℃条件下，效率70-90%，催化剂+还原剂、催化剂为钛或铁的氧化物，还原剂为氨，需要抽出来、打回去、造价、成本高。100-150℃条件下，采用活性炭为催化剂、还原剂为氨，造价、成本高。
(2)SNCR
950℃左右、效率40%，采用还原剂。必须具备温度条件、良好混合反应空间和时间；有氨逃逸和腐浊问题。
在外燃富炉上，外燃的横向拉缝，给了SNCR创造了条件
(3) SNRB
高温布袋除尘器，可以将脱硫剂和脱硝剂同时喷入尾气中，起到联合控制及脱出的作用；高温陶瓷纤维布袋造价高、寿命短，烧结砖窑炉风量大需要匹配除尘器体型庞大。
（4）氧气吸收法
臭氧法：效率60%-90%，需购买液氧、制O3，可以协同脱出二氧化硫；缺点是耗电量大，若O3逃逸，危害极大。
氧化法：100~130℃，采用NaCLO，效率50%-60%。有地方曾明令禁止，具有极强腐蚀性。
五、结论
由于行业特点，烧结砖烧结温度普遍低于1200℃，NOX的生成量较少。对于NOX的控制和输出，只能从工艺上解决。
1、产能上，均匀进车
管理上不过分追求产量。高产意味着高内燃，直接推高了制品的烧成温度，制品表面迅速玻化，制品内部缺氧而不能烧成并形成黑心砖，同时高温极大促进了NOX的行成。
2、加强密封，降低空气过剩系数。一方面减少NOX的直接生成；另一方面，可以大幅度降低污染物换算浓度，促进达标。
3、烟气回烧。降低尾气残余氧含量，从而降低NOX的排放浓度。
4、合理的码坯方式。应该尽量减少纵向拉缝的间隙，横向拉缝的适当扩大，有助于防止局部高温，减少产生可能性；横向拉缝，给了SNCR创造了条件。
本文来源《墙材科技与信息》杂志，
作者：郑文衡、胡瑞麟