摘要
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陶瓷生产的全部过程中,窑炉是产生废气的主要环节。根据生产的基本工艺不同,废气
产品介绍
陶瓷生产的全部过程中,窑炉是产生废气的主要环节。根据生产的基本工艺不同,废气主要来自于坯体烧成、釉料熔融及燃料燃烧等过程。在陶瓷烧制阶段,窑炉温度通常维持在1000-1400℃之间,这一高温环境会促使各种物质发生化学反应,产生大量复杂废气。
陶瓷厂窑炉废气具有几个显著特点:排放量大且连续性强,温度普遍较高,通常在200-400℃范围;含有大量颗粒物,包括原料粉尘和未完全燃烧的燃料颗粒;成分复杂多变,受原料配方、燃料类型和烧成工艺影响显著。这些特点使得陶瓷窑炉废弃净化处理成为环保工程中的重点和难点。
气体污染物最重要的包含二氧化硫、氮氧化物、氟化物、氯化氢和一氧化碳等。二氧化硫主要来自于燃料中的硫分和原料中的含硫化合物;氮氧化物则大多数来源于高温下氮气和氧气的反应以及燃料中的氮化合物;氟化物和氯化氢则来自原料中的氟和氯元素。
颗粒物污染最重要的包含原料粉尘、燃料灰分和未完全燃烧的碳颗粒。这些颗粒物粒径分布广泛,从亚微米级到数十微米不等,对大气环境和人体健康都有严重影响。
有机污染物大多数来源于釉料中的有机成分和燃料的不完全燃烧,包括苯系物、多环芳烃等。这些物质不仅污染自然环境,部分还具有强致癌性。
重金属污染物如铅、镉、铬等,主要来自于某些特殊釉料和色料,虽然含量相比来说较低,但毒性强,需要非常关注。
针对陶瓷窑炉废气的特点,现代环保工程已发展出一套成熟的处理工艺流程。典型处理流程通常包括以下几个环节:
预处理阶段首先通过急冷塔对高温废气进行降温处理,将废气温度从300℃左右迅速降至200℃以下,避免二噁英类物质的再合成。同时,这一过程更有助于后续处理设备的正常运行。
除尘环节多采用旋风除尘器进行初级除尘,去除较大颗粒物,再配合布袋除尘器或电除尘器进行精细除尘。对于含有粘性物质的废气,通常会选择具有防粘特性的滤料或设置预涂层系统。
脱硫脱硝环节根据废气特点可选择湿法、半干法或干法工艺。湿法脱硫效率高但会产生废水;干法简单易操作但效率相比来说较低;半干法则兼顾两者优点,在陶瓷行业应用比较广泛。脱硝则多采用选择性非催化还原或选择性催化还原技术。
除氟除氯环节一般会用碱液洗涤或干式吸附法。对于氟化物浓度较高的废气,多级洗涤塔能取得较好效果。而活性炭吸附法则适用于同时去除多种污染物的场合。
末端处理环节可能包括二次除尘、烟气再热和在线监测系统。确保最终排放的废气不仅达到规定要求,而且各项数据可实时监控。
除尘设备推荐使用防粘型布袋除尘器,其过滤精度高,对微细颗粒物捕集效率可达99%以上。对于高湿高温废气,电除尘器也是不错的选择,但必须要格外注意极板清灰系统的设计。
脱硫设备推荐循环流化床半干法脱硫装置,它具有系统简单、操作便捷、脱硫效率高等优点,很适合中小型陶瓷企业。对于大型陶瓷厂,石灰石-石膏湿法脱硫系统可能更为经济高效。
脱硝设备推荐选择性非催化还原系统,它在850-1100℃温度区间内无需催化剂就可以实现高效脱硝,很适合陶瓷窑炉的烟气条件。对于低温烟气,则需要仔细考虑选择性催化还原系统。
除氟设备推荐两级碱洗塔系统,第一级采用NaOH溶液主要去除SO2,第二级采用Ca(OH)2浆液专门去除HF,这种组合工艺除氟效率可达95%以上。
监测设备推荐CEMS连续排放监测系统,可实时监测SO2、NOx、颗粒物、HF等多项指标,并具备数据存储和传输功能,满足环保监管要求。
该企业成立于2005年,拥有两条现代化陶瓷生产线,主要生产高档抛光砖和釉面砖。随着环保标准提高,企业面临严峻的废气治理压力,特别是二氧化硫和氟化物排放难以稳定达标。
废气大多数来源于天然气辊道窑和喷雾干燥塔,具有温度高、湿度大、含氟量高等特点。主要污染物包括SO2约800mg/m³、NOx约400mg/m³、HF约50mg/m³以及大量细微粉尘。处理难点在于氟化物去除效率低和设备腐蚀问题严重。
工程团队设计采用了急冷+旋风除尘+半干法脱硫+布袋除尘+湿法除氟的组合工艺。急冷塔将烟气从350℃快速冷却至180℃;旋风除尘器去除大颗粒;半干法脱硫塔采用高效旋转喷雾装置,脱硫效率达90%以上;特制氟塑料覆膜滤袋解决了腐蚀问题;最后通过填料式除氟塔,HF去除率达到96%。
项目实施后,排放浓度SO250mg/m³、NOx150mg/m³、HF3mg/m³、颗粒物10mg/m³,远低于国家标准。系统运行稳定,自动化程度高,得到了当地环保部门的高度评价。此案例证明,针对高氟陶瓷废气,组合工艺比单一技术更有效,但必须要格外注意设备防腐蚀设计。
该厂是当地重点企业,主要生产外墙砖和地砖,使用煤制气作为窑炉燃料。随着环保督察力度加大,原有简易水膜除尘系统已不足以满足要求,急需升级改造。
废气特点是温度波动大、含硫量高、粉尘粘性强。污染物组成包括SO2约1200mg/m³、NOx约600mg/m³、粉尘约2000mg/m³以及少量重金属。主体问题是高硫导致设备腐蚀、粘性粉尘易造成系统堵塞。
解决方案采用余热锅炉+电除尘+湿法脱硫+湿式电除尘工艺路线。余热锅炉回收部分热能并稳定烟气温度;电除尘器克服了粘尘问题;双碱法湿法脱硫系统解决了高硫难题;末端湿式电除尘确保粉尘达标。整套系统特别强化了防腐设计,关键部位采用2205双相不锈钢。
改造后,SO2排放35mg/m³、NOx100mg/m³、粉尘5mg/m³,各项指标优于特别排放限值。此外,余热回收每年节约标煤约3000吨,取得了良好的环境效益和经济的效果与利益。此案例表明,对于燃煤陶瓷窑炉,湿法工艺仍具有无法替代的优势,重点是解决腐蚀和废水净化处理问题。
随着环保要求日益严格,陶瓷窑炉废气处理技术也在不停地改进革新和发展。未来趋势大多数表现在几个方面:
超低排放技术将成为标配,要求SO230mg/m³、NOx50mg/m³、颗粒物5mg/m³。这需要各种技术的深度耦合优化,如低温SCR脱硝、高效除尘除雾等技术将得到更广泛应用。
资源化利用技术日益受到重视,如脱硫副产物制备石膏、氟回收制备氟盐等技术,既能减少固废排放,又能创造经济价值。一些先进企业已开始尝试将CO2捕集与利用技术引入陶瓷行业。
智能化控制技术正逐步普及,通过大数据和人工智能优化运行参数,实现精准加药、节能降耗。一些示范项目已实现无人值守和远程诊断功能。
绿色生产的基本工艺革新从根本上减少污染产生,如低温快烧技术、清洁能源替代、无氟釉料开发等。这些源头控制措施配合末端治理,将推动陶瓷行业真正的完成绿色发展。
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