1949年建国至今,中国历经了从一穷二白到全球第二大经济体的变革。综合国力大幅提升、国际影响力显著提高,百姓生活更是有了翻天覆地的变化。但粗放式的经济发展模式带来了许多污染问题。随着环保意识的提高,人们意识到经济的发展不能以环境的损害为代价,人们越来越注重节能减排、低碳环保这些问题。像传统产业琉璃瓦的生产与制造同样面临着这些困扰。通过调研发现,琉璃瓦产业主要面临如下两个问题:一是炉窑烧制污染严重,排放烟气不达标;二是原材料（黏土）被限制开采所导致的材料紧缺。为解决上述问题,我们希望开发一套成熟的协同解决方案。本文尝试通过催化燃烧技术对炉窑的改造来达到减排的目的,通过粉煤灰的使用来降低黏土的消耗,文章主要研究内容如下:首先本文分析了甲烷催化燃烧机理及催化燃烧对污染物的抑制机理。在促进燃烧方面,天然气催化燃烧通过降低反应活化能,改变反应路径可实现燃料的完全燃烧;在抑制污染物排放方面,催化燃烧对烟气污染物NOx、CO、未完全燃烧碳烃化合物的控制有积极作用;我们通过对催化剂体系的了解,选择了适合于本次实验的催化剂体系。使用蜂窝陶瓷作为基体,ZrO₂、BaO、CeZrO₂的混合成分作为氧化物载体,多种贵金属的混合物作为活性成分。然后我们将催化燃烧技术运用在陶瓷炉窑上面,通过多次实验,总结出了琉璃瓦的烧制曲线。在琉璃瓦的烧制过程中,控制好烧成温度与烧制曲线是决定琉璃瓦质量好坏的关键;本实验天然气催化燃烧炉具有很好的辐射效应与加热特性,辐射能占输入总能量的46%;通过对炉窑出口处的烟气进行分析,我们发现催化燃烧炉燃烧效率很高。当天然气催化燃烧炉进入稳定催化燃烧阶段,烟气中的污染物NOx、CO及未燃烧烷烃的浓度接近于零,可实现污染物的近零排放;实验发现,无论是在加热特性,还是烟气氛围方面,天然气催化燃烧炉窑在琉璃瓦的烧制过程中都具有很好的适应性。对于催化燃烧器长时间燃烧工况下的回火问题,我们通过分析将原因归为“动态回火”与“热力回火”两类。通过选取合适的蜂窝陶瓷尺寸、开孔率、预混燃气的过剩空气系数来抑制“动态回火”;通过添加空白蜂窝陶瓷、采取水冷换热器冷却的方法来抑制“热力回火”,些方法的运用,在实验过程中起到了较为理想的效果。最后我们采用预实验的方法,对影响琉璃瓦坯体物理性能的关键要素:成型压力、粉煤灰掺量、烧结温度等进行探究。通过实验设计,采用正交实验的方法,得出了琉璃瓦的适宜制坯工艺:即粉煤灰30%、黏土70%,成型压力为20MPa、烧成温度为1100℃。该优水平组合下的坯体吸水率约为9%,抗压强度为65MPa,抗冻性方面满足15次冻融循环。其物理指标均符合琉璃瓦的国家规范。