烟气循环烧结工艺中富氧和焦炉煤气喷吹的优化

利用铁矿石烟气循环烧结的静态工艺模型,研究了富氧、焦炉煤气喷吹及其组合使用对铁矿石烟气循环烧结工艺的固体燃料消耗和污染物排放的影响.结果表明:基准烟气循环烧结工艺中,焦粉单耗为44.284 kg/t,CO_2、SO_2和烟气排放量分别为339.123、1.306和2 060.478 kg/t;采用富氧率为7.0%优化工艺,焦粉单耗减少了0.64%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了8.86%、10.34%和20.37%;采用焦炉煤气喷吹量为0.5%优化工艺,焦粉单耗减少了8.69%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了3.06%、2.3%和2.74%;采用富氧率为7.0%,焦炉煤气喷吹比例为0.5%的综合工艺,焦粉单耗减少了9.59%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了11.84%、9.57%和22.65%.     

济钢4号高炉喷吹焦炉煤气工业试验

对济钢4号高炉喷吹焦炉煤气工业试验进行了总结。工业试验结果表明:如果企业焦炉煤气资源过剩,选择高炉喷吹焦炉煤气能够产生一定的经济效益,并且能够减少CO_2排放;只要确定的高炉喷吹焦炉煤气工艺路线正确、方法得当,喷吹焦炉煤气的安全问题是完全能够得到保证的;4号高炉喷气量在62.51 m~3/t时,能够降低焦比5.28 kg/t,降低煤比40.63 kg/t,吨铁成本降低10.42元/t,减少CO_2排放量75 kg/t。     

焦炉煤气喷吹对铁矿烧结过程影响的试验研究

针对目前烧结工序固体燃料偏析分布较难,料层自蓄热效应导致能耗较高、碳排放较大等问题,本文采用焦炉煤气作为喷吹介质,在自行设计和搭建的烧结杯试验平台上,从节能、提质、减排3个方面,开展焦炉煤气喷吹对铁矿烧结过程影响的试验研究。结果表明,与常规烧结生产相比,焦炉煤气喷吹能优化烧结料层的热量分布,在相同烧结矿质量条件下,可以降低烧结原料中的焦粉配比,节约固体燃料消耗;喷吹焦炉煤气后,铁酸钙质量分数提升3.72%,还原度和低温还原粉化性能等质量指标较喷吹前明显改善;NO_x和SO_2的平均排放质量浓度分别降低了13.3%和31.7%。     

分流制粒降低烧结NO_x技术研究

目前钢铁企业的烧结工序大气污染问题日益突出,烧结过程NO_x减排是一个难题,从源头对NO_x进行治理是一种可行且经济的方法。通过对梅钢所用烧结原燃料进行分流制粒研究,探索不同的混料方式和混料时间对NO_x排放浓度的影响;同时考察生石灰单独包裹焦粉对NO_x排放的影响,结果表明:采用分流制粒和生石灰包裹工艺可以显著降低烧结烟气NO_x排放总量,分流制粒的两部分原料在二混一同加入后烧结烟气中NO_x排放量减少20.17%,按生石灰质量/焦粉质量=10%进行包裹时,烧结烟气中NO_x排放量减少14.24%,两种制粒方式对烧结矿的质量影响较小。     

380m~2烧结SO_2排放预测模型分析

采用物料平衡、硫平衡的方法,对马钢烧结生产线实际数据进行拟合,分析其相关度,建立烧结SO_2排放预测模型,并进行反算验证。其结果为:1通过模型分析得到影响烧结二氧化硫排放最重要因素为混匀矿、焦粉;2根据各类物料消耗量,应用预测模型,可以预测烟气中的SO_2总排放量;模型与实际烟气含硫量之间的平均误差为5%。3此预测模型反向使用,根据烟气中SO_2排放量,反算混匀矿和焦粉总硫含量,模型与实际生产数据反算平均误差为8%。     

高炉喷吹改质焦炉煤气减少CO2排放的技术发展

在日本,自2008年起开始推进COURSE50项目,该项目隶属于国际钢铁协会的CO2减排计划的子项目,旨在通过创新技术在炼钢工艺中减少CO2的排放。这项计划通过氢气还原铁矿石,以及CO2捕获分离和回收等措施开发减少CO2排放的技术。计划中的一项关键技术是,通过改质的焦炉煤气,利用氢气还原技术来降低高炉中碳的消耗。通过软熔测试装置进行了还原试验来论证炉身喷吹的条件。结果表明,在炉身喷吹改质焦炉煤气能有效改善炉墙区域的透气性,喷吹的高氢含量改质焦炉煤气可增加间接还原度。得到了改质焦炉煤气的理想喷吹条件:改质焦炉煤气的喷吹量应控制在200Nm3/t以上,同时喷吹煤气的比例达到20%以上。建立了高炉炉身喷吹改质焦炉煤气的气固两相流冷态模型,以分析高炉内的煤气流分布。对炉内煤气流量、流速对气流分布的影响进行了研究。结果表明,从炉墙向内可穿透的最大距离为炉身半径的15%～20%。该结果表明,通过在炉身喷吹改质焦炉煤气来减少高炉碳消耗的可能性较大,由于利用氢还原比利用CO还原具有更高的反应效率,进而减少炼铁工艺的CO2排放。     

高炉富氧喷吹焦炉煤气对CO_2减排规律研究

将高炉分为高温区和固体炉料区两个区域,在物料平衡和热量平衡的基础上,以大型高炉生产数据做支撑,建立了高炉富氧喷吹焦炉煤气数学模型。计算结果表明:高炉富氧喷吹焦炉煤气,焦炉煤气喷吹量每增加50m3,可减少炼铁工序CO2排放量约5%,同时风口理论燃烧温度降低约35℃;如果保持风口理论燃烧温度与现有大型高炉相同,那么随着焦炉煤气喷吹量的增大,炼铁工序CO2排放量要比不考虑风口理论燃烧温度时大,但仍可以显著降低CO2排放量。     

首钢京唐公司超厚料层烧结的试验分析

厚料层烧结技术可在不增加燃料用量的条件下使烧结矿转鼓强度提高，从而提高烧结矿成品率。通过烧结杯试验定量研究了在不同料层厚度和超厚料层条件下降低焦粉配比对料层透气性、料层热量分布、烧结矿产量和质量、吨矿烧结烟气排放量和吨矿烧结污染物排放量等烧结排放指标的影响，并对超厚料层烧结适宜的焦粉配比进行了探究。结果表明，烧结料层厚度由800 mm逐步增加至950 mm时，在相同焦粉配比条件下增加烧结料层厚度可大幅度改善烧结矿产量和质量以及各项烧结指标，从而为降低焦粉配比创造条件。当料层厚度为950 mm和焦粉配比为4.3%时，除垂直烧结速度和烧结利用系数有所降低外，可获得与料层厚度为800 mm和焦粉配比为4.5%时相当的烧结矿产量和质量以及烧结矿成品率和低温还原粉化指数等烧结指标。同时，烧结固体燃耗显著下降约6%,吨矿烧结烟气排放量和吨矿烧结污染物排放量大幅度下降，其中，吨矿NO排放量下降了24%,吨矿SO₂排放量下降了35%。     

复合气体介质烧结的节能减排技术开发与应用

 烧结烟气排放量大、污染物种类多,是钢铁工业节能减排的重点工序。阐述了气体介质变化对烧结的影响规律,介绍了多种基于复合气体介质烧结的减排新工艺和新技术。针对烧结烟气和热废气循环利用,开发了区域选择性烟气循环工艺,在不影响烧结指标前提下实现烟气减量和污染物减排;开发了环冷机热废气提质-循环烧结工艺,提高了余热利用效率,并减少了冷却废气无组织排放。揭示了多种类型的富氢燃气喷吹对烧结的影响规律,开发了富氢燃气梯级喷吹技术,改善了烧结料层的热量分布状态,降低了固体燃耗和污染物排放。探明了烧结料面喷吹水蒸气对烧结指标的影响,获得了水蒸气喷吹的适宜区间和喷吹方法,实现了CO的减排。提出了载能复合气体介质烧结协同减排技术路线,以燃气和蒸汽复合气体为例,探明了两类气体在烧结料面的适宜耦合喷吹方式,取得了更大程度的烧结提质、节能、减排效果。     

烧结过程中燃料对NO_x排放的影响

为了降低烧结工艺氮氧化物(NO_X)排放量,作者通过卧式炉研究了烧结燃料种类和燃料结构对烧结工艺NO_X排放的影响规律。研究结果表明:不同燃料烧结过程中排放的NO_X的质量浓度差异较大,燃料在烧结过程中NO_X的质量浓度由小到大的顺序为:低氮无烟煤焦粉高氮无烟煤.混合燃料烧结过程中NO_X的实际平均质量浓度随着低氮无烟煤替代焦粉比例的升高而降低,随着高氮无烟煤替代焦粉比例的升高而升高,但均低于计算得出的NO_X加和平均值,且随着替代比例的增加,NO_X的实际排放质量浓度与加和平均值间的差值增大.烧结生产中应减少高氮无燃煤的使用比例,采用焦粉加低氮燃料相配合的燃料结构,充分利用燃料分段燃烧强化NO_X同相和异相还原,降低烧结工艺中NO_X的排放量.     

AOD炉喷吹CO_2代替部分Ar或O_2脱碳保铬的热力学分析

AOD炉冶炼不锈钢工艺主要通过喷吹大量的O_2和Ar实现脱碳保铬。钢铁行业每生产1 t钢的CO_2排放量约为1.57 t,若能将排放的CO_2捕集回收并用于钢铁生产过程中,不仅可以节能减排,还可降低冶炼成本。通过热力学计算验证了CO_2代替Ar或O_2喷吹冶炼不锈钢的可行性,同时分别对不同元素的氧化升降温、不同C含量及CO_2喷吹量条件下的反应速率、脱碳深度、保铬效果进行计算,分析CO_2代替O_2脱碳保铬的热力学过程。结果表明在高碳区喷吹CO_2-O_2混合气体有利于AOD冶炼过程脱碳保铬。随着CO_2比例的增加保铬效果随之提高,而脱碳速率随之降低。但是,提高CO_2喷吹量时熔池内脱碳反应速率过慢,引起熔池温度偏低,CO_2喷吹比例应控制在20%～40%(体积分数)之间。     

转炉高温烟气中喷吹除尘焦粉后O_2含量变化规律

为了解决目前煤气中O_2含量超标导致煤气回收率较低的问题,提出向转炉汽化冷却烟道中喷吹除尘焦粉来降低烟气中氧含量的新方法。以热力学计算为基础,分析了焦粉在汽化冷却烟道内与烟气中各组分发生反应的可能性,探讨了不同烟气成分对反应的影响,并通过工业试验研究了不同喷吹速率对焦粉在烟道内的反应效果,以此来探索焦粉对煤气回收质量的影响。结果表明,焦粉与烟道中的O_2反应生成CO的趋势最大,随着转炉冶炼的进行,煤气中O_2的含量不断降低,当吨钢喷吹焦粉量从0 kg/t分别增加到5、7和10 kg/t时,煤气中O_2体积分数达到回收标准(不大于2%)的时间分别减少了21.65%、40.55%和40.89%;煤气回收时间分别增加了29、77和104 s;当吨钢焦粉喷吹量达到10 kg/t时,回收煤气中平均氧体积分数则从0.855%降至0.358%。通过工业试验研究结果分析,证明了向汽化冷却烟道中喷吹焦粉的新方法回收超低氧煤气的可行性。     

“双碳”背景下烧结工序温室气体减排研究

通过对八钢烧结工序的现有装备、CO_(2)排放量及构成的分析和国内外低碳烧结新技术的研究,提出烧结工序应持续完善电石渣利用技术,提高电石渣在烧结与脱硫中的用量,可以优先实施烧结机台车加宽技术、新型环冷机技术、变频技术,有选择性地实施喷吹富氢气体燃料技术、烟气循环技术、料面喷洒蒸汽技术,研究与跟踪微波烧结技术、生物质能烧结技术等前沿低碳烧结技术,减少烧结工序温室气体排放。     

我国钢铁行业烧结烟气脱硫的概况

我国SO_2排放现状依然严重,排放总量还是很大。烧结工序是钢铁行业的重要环节,也是其烟气排放的主要源头。烧结烟气排放的SO_2占整个钢铁炼铁行业排放总量的70%以上,烧结机排放量较高,排放浓度达到400~1000mg/m~3。烧结烟气目前主要采用湿法、半干法和干法三种不同的方法脱硫。     

烧结料面喷吹蒸汽对烧结矿质量和CO排放影响研究

近年来,烧结料面喷吹技术成为研究的热点,期望通过喷吹介质达到烧结节能减排改质的效果。前人研究了烧结料面喷吹天然气、焦炉煤气、氧气、烧结大烟道和环冷机废气等介质对烧结矿产、质量的影响。本文重点研究了烧结料面喷吹蒸汽对烧结矿质量和CO排放的影响,通过在烧结杯试验中对烧结废气成分和料层温度进行测试的手段评价了喷吹蒸汽的效果。研究表明烧结料面适宜的蒸汽喷吹可起到CO减排和改善烧结矿质量的综合效果。     

转炉高温烟气中喷吹除尘焦粉后O2含量变化规律

摘要：为了解决目前煤气中O2含量超标导致煤气回收率较低的问题,提出向转炉汽化冷却烟道中喷吹除尘焦粉来降低烟气中氧含量的新方法。以热力学计算为基础,分析了焦粉在汽化冷却烟道内与烟气中各组分发生反应的可能性,探讨了不同烟气成分对反应的影响,并通过工业试验研究了不同喷吹速率对焦粉在烟道内的反应效果,以此来探索焦粉对煤气回收质量的影响。结果表明,焦粉与烟道中的O2反应生成CO的趋势最大,随着转炉冶炼的进行,煤气中O2的含量不断降低,当吨钢喷吹焦粉量从0kg/t分别增加到5、7和10kg/t时,煤气中O2体积分数达到回收标准（不大于2%）的时间分别减少了21.65%、40.55%和40.89%;煤气回收时间分别增加了29、77和104s;当吨钢焦粉喷吹量达到10kg/t时,回收煤气中平均氧体积分数则从0.855%降至0.358%。通过工业试验研究结果分析,证明了向汽化冷却烟道中喷吹焦粉的新方法回收超低氧煤气的可行性。     

焦粉粒度对烧结烟气中CO排放的影响

摘要：针对钢铁企业大气污染物排放问题,生态环境部提出了NOx、SO2、烟气颗粒物等超低排放的要求,京津冀地区在此基础上对烧结工序的CO排放浓度也做了相应要求。为探究不同粒度焦粉对烧结烟气中CO排放的影响,进行烧结杯实验,使用紫外差分烟气分析仪实时测定烧结烟气中CO浓度,并测定烧结矿的性能指标。结果表明：焦粉粒径小于1mm时,生料层透气性差,焦粉燃烧不完全,CO排放量大,随着焦粉粒径增大,制粒得到强化,生料层透气性、氧化性气氛得到改善,在焦粉粒径达到3～4mm时达到最佳,较小于1mm降低约41%;随着粒径增大,烧结矿强度、成品率均有所增加,冶金性能得到改善,在焦粉粒径达到2～3mm时,综合性能达到最优。     

烧结烟气CO_x的生成机理及减排措施

铁矿烧结烟气是钢铁领域污染负荷最为严重的环节。目前,研究者在颗粒物、SO_x、NO_x治理方面已取得了很大的成效,但烧结烟气中还含有一定的CO_x(7%～10%的CO_2、0.4%～1%的CO),其对人类健康和社会环境具有严重的影响,也是未来烧结烟气治理的关注点。本研究在分析烧结烟气CO_x生成机理的基础上,从源头减量、过程控制、末端治理全方位出发,提出烧结烟气CO_x的减排策略和待研究的问题,包括厚料层烧结、氢系燃气喷吹、生物质燃料烧结、燃料粒度控制、涂层制粒烧结、添加剂预处理燃料、烟气循环、富氧烧结、蒸汽喷吹、CO催化氧化及CO_2的分离吸附等。     

全氧高炉风口喷吹烧结烟气的冶炼特征

摘要：建立了高炉或氧气高炉喷吹烧结烟气的数学模型,实现对烧结烟气利用与处理的目的。模拟结果显示：当烧结烟气喷吹温度为1250℃,全氧高炉的炉缸与炉身处各循环200m3/t炉顶煤气时,烧结烟气喷吹量每增加100m3/t,高炉理论燃烧温度降低约134℃,直接还原度增大0.02。随着烧结烟气喷吹量的增加,煤比逐渐增大,炉顶煤气中氮气含量逐渐增大,SO2浓度逐渐降低。当烧结烟气喷吹量达到894m3/t时,炉顶煤气中的SO2质量浓度为214.28mg/m3,与普通高炉相比,降低约1.48mg/m3;氮氧化物质量浓度为45.42mg/m3,低于普通高炉约6.36mg/m3。     

氧气高炉工业化试验研究

在8m2氧气高炉上进行了工业化试验,试验氧气高炉炉缸和炉身各设1排风口,炉缸风口喷吹氧气和煤粉,炉身风口喷吹预热的焦炉煤气.试验结果表明:氧气高炉可以实现全氧大喷煤炼铁生产,吨铁喷煤量可以达到450kg,生产效率大幅度提高;炉身吨铁喷吹180ms预热焦炉煤气以后,焦比降低90kg,煤比降低50kg,生产效率提高约20%...