固体燃料类型及其燃烧行为对烧结过程NOx排放的影响

摘要：采用微型烧结燃烧装置考察了3种固体燃料的燃烧行为对烧结过程NOx排放浓度、N元素转化率的影响规律,并通过烧结杯试验研究了NOx排放和烧结矿质量指标的变化规律。研究结果表明：使用N含量低的无烟煤能有效降低烧结工序NOx排放浓度和总量,但其N元素转化率却升高,且烧结矿质量指标受其低位热值的影响。因此,在选择固体燃料时,除了其N元素含量外,N元素转化率和低位热值等参数也应作为重要参考指标。     

无烟煤代替焦粉燃烧行为及对烧结NOx排放的影响

 为了明确固体燃料燃烧行为对烧结过程NOx排放及其产质量的影响规律,采用微型燃烧装置考察了无烟煤代替不同比例焦粉时其燃烧速率、CO生成等燃烧行为对NOx排放浓度和总量、氮元素转化率的影响规律,并在此基础上进行工业性试验,研究不同替代比例下NOx排放和烧结产质量指标的变化规律。结果表明,随着无烟煤代替焦粉比例的升高,其燃烧速率逐渐减小,且其与NOx排放浓度整体呈线性正相关关系,同时其CO生成量则先增大后减小,且与NOx排放总量和氮元素转化率均呈线性负相关关系。此外,固体燃料的燃烧热值会对烧结产质量指标产生影响,而在兼顾NOx排放指标及烧结产质量指标下,低氮无烟煤代替焦粉的适宜比例为70%。     

生石灰改性燃料对其燃烧及烧结过程NO_x排放的影响

为了从源头实现铁矿烧结NO_x减排,采用燃料燃烧及烧结杯实验,使用烧结用生石灰改性燃料,研究生石灰改性用量(生石灰与燃料质量比)对燃料燃烧过程N转化率和NO_x排放量(每克燃料燃烧排放NO_x的质量)的影响。结果表明,在0～3.0%(质量分数)的范围内,随着生石灰改性用量提高,燃料燃烧N转化率及NO_x排放量降低,烧结过程NO_x平均浓度降低。当生石灰改性用量超过3.0%(质量分数)时,NO_x减排效率有所降低。结合烧结指标综合考虑,适宜生石灰改性用量为1.0%～3.0%。     

基于优化粗粒级固体燃料赋存形态的铁矿烧结过程NOx减排

铁矿烧结工序作为钢铁行业NO_x排放的主要来源,在当前高压环保态势下减少其NO_x排放迫在眉睫。烧结过程NO_x主要产生于固体燃料燃烧过程,而粗粒级燃料的赋存形态会影响其NO_x排放。基于此,本研究采用可视化微型烧结燃烧装置研究裸露型和被覆型粗粒级焦粉的燃烧行为,以及优化其配加模式对NO_x排放和烧结固结强度的影响规律,并烧结杯实验研究兼顾NO_x减排和烧结产质量指标的适宜粗粒级燃料赋存形态。结果表明,相比裸露型粗粒级焦粉,表面被覆铁酸钙细粉时其NO_x排放降低约56%;分加粗粒级焦粉以调控其为裸露型时,NO_x排放增加约10%,且烧结矿强度降低,而控制粒度为0.5～3.15 mm以调控其为被覆型时,NO_x最大体积分数和N元素转化率分别降低约8%和27%,且烧结各项产质量指标均得到改善。      

梅钢烧结过程NO_x减排实践

针对梅钢烧结工序NOx排放现状,从源头治理的角度对烧结原燃料中N元素含量与NOx排放浓度的关系进行了研究,并就台时产量、烧结矿碱度和烟道温度等参数与NOx排放浓度的关系进行了回归分析,从而确定了烧结减排NOx的方向,即减少源头N元素带入和提高烧结矿碱度。     

碱土元素改性燃料对其燃烧NO_x减排研究

烧结过程中的NO_x主要来自燃料,有限的低N燃料储量限制了源头减排技术的应用。采用含钙、镁等碱土元素物质改性燃料,降低燃料燃烧过程中N的转化率,从而实现NO_x的源头减排。研究结果表明:含钙、镁物质均能有效地降低燃料燃烧过程中N的转化率。其中,含钙物质中铁酸钙催化效果最好,含镁物质中硫酸镁催化效果最好;与基准相比:CaO·Fe_2O_3添加量为3.0%时,NO_x排放量和N转化率分别降低41.92%和42.02%;MgSO_4添加量为1.0%时,NO_x排放量和N转化率分别降低28.89%和29.01%。     

燃料特性对铁矿烧结过程NO排放行为的影响

由于烧结烟气中的NO_x主要为NO,因此从铁矿烧结源头减排NO_x思想出发,用烧结杯实验研究了燃料中N和H元素质量分数、粒度组成及焦粉和无烟煤质量比等燃料特性对铁矿烧结过程中NO排放行为的影响。结果表明,燃料中N和H质量分数越低,烧结过程NO排放质量浓度越低;燃料中小于3mm质量分数越高,NO排放质量浓度越低;燃料中焦粉质量分数越高,NO排放质量浓度越低。在不影响烧结指标的前提下,选择低N低H的燃料,适当提高燃料中粒径小于3mm的质量分数,同时提高焦粉在燃料中的质量分数,可实现铁矿烧结NO的源头减排。     

烧结原燃料中N的转化及影响因素研究

针对烧结工序NOx排放的现状,从源头治理的角度对烧结原燃料中N元素含量以及烧结过程中NOx浓度分布进行了检测分析,对不同铁精矿和燃料的NOx排放受温度、气氛、粒度以及熔剂等因素的影响进行了研究,初步摸清了烧结原燃料中NOx的排放规律,并通过烧结杯试验探索了烧结过程中NOx浓度随工艺参数的变化规律,指出燃烧温度和烟气负压是烧结过程中影响烟气NOx浓度的主要因素。     

基于固体燃料粒度优化的烧结过程NOx减排

为了研究优化固体燃料粒度以减少烧结过程NOx排放,采用微型烧结燃烧装置进行不同粒度下单独焦粉颗粒的燃烧试验,以及焦粉分别为粗粒级(粒度为2.00～3.15 mm)、中间粒级(粒度为0.5～1.0 mm)、细粒级(粒度小于0.5 mm)下的固结试验,并在此基础上通过烧结杯试验研究了优化焦粉粒度对烧结NOx排放和产质量指标的影响规律。结果表明,随着焦粉粒度的减小,其燃烧过程NOx排放浓度和氮元素转化率均逐渐升高,且当焦粉为全粗粒级和中间粒级时,烧结固结强度得到改善。此外,将焦粉粒度控制在0.50～3.15 mm范围内,其NOx最大排放浓度和氮元素转化率分别降低约8%和27%,且烧结各项产质量指标都得到改善。     

燃料特性对其燃烧过程NO排放行为的影响

以3种无烟煤和3种焦粉为研究对象,采用小型管式加热炉对其进行燃烧实验,系统研究了燃料N含量、H含量、粒度大小及粒度组成等特性对其燃烧过程中NO排放行为的影响。结果表明,燃料N含量对其燃烧过程中N转化成NO的转化率影响不大,燃料H含量、粒度大小、粒度组成及焦粉和无烟煤配比等因素对N转化率影响很大。燃料中H含量越高,在0～5 mm范围内燃料粒度越粗,无烟煤配比越高,燃料燃烧过程N的转化率越高。     

响应曲面法优化红土镍矿富集镍

摘要：为了从源头实现铁矿烧结NOx减排，采用燃料燃烧及烧结杯实验，使用烧结用生石灰改性燃料，研究生石灰改性用量（生石灰与燃料质量比）对燃料燃烧过程N转化率和NOx排放量（每克燃料燃烧排放NOx的质量）的影响。结果表明，在0～3.0%（质量分数）的范围内，随着生石灰改性用量提高，燃料燃烧N转化率及NOx排放量降低，烧结过程NOx平均浓度降低。当生石灰改性用量超过3.0%(质量分数)时，NOx减排效率有所降低。结合烧结指标综合考虑，适宜生石灰改性用量为1.0%～3.0%。     

配碳量对烧结烟气排放规律的影响

为了更好地对烧结烟气进行协同治理,建立一体化控制技术,对不同配碳量混合料进行烧结实验。通过德国testo350烟气分析仪实时在线测得烧结烟气中CO、SO_2、NO_x、O_2等成分数据,分析烧结过程中CO、SO_2、NO_x形成的机理及主要影响因素。结果表明:烧结过程中,烟气CO平均质量浓度随配碳量增加而上升;SO_2的排放在烧结终点前始终存在一个排放质量浓度峰值区间,并且配碳过高造成的还原性气氛不利于脱硫;烟气中的NO_x主要来自于燃料燃烧产生的燃料型NO_x,应使烧结燃料引入的N最小化;建议分级治理烟气,将SO_2质量浓度高的区域烟气引入点火区域实现热风烧结,并且利用自反应、自催化作用协同富集降低其污染物的质量浓度。     

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。     

燃料粒度结构变化对烧结生产的影响

针对中天钢铁集团北区烧结系统使用的高炉返焦末和外购焦末粒级变化较大,且燃料破碎效果不佳,导致烧结生产不稳定等问题,采用燃料预筛分工业试验的方法,分析燃料粒级结构变化对烧结烟气中NO_x排放、烧结矿转鼓、燃耗等方面的影响。结果表明:严格控制燃料结构中+5 mm以及-3 mm的粒级占比,可以有效地改善烧结烟气中NO_x的质量浓度,对提升烧结矿转鼓强度和降低燃料消耗也有一定的帮助。根据试验结果,最终确定的最佳燃料结构:+5 mm控制在5%以内,+3 mm控制在10%以内,在此燃料结构条件下烧结烟气中NO_x质量浓度下降57.16 mg/m~3,烧结矿转鼓强度提高1.22%,燃料消耗下降2.03 kg/t。     

生石灰改性燃料对其燃烧及烧结过程NOx排放的影响

摘要：为了从源头实现铁矿烧结NOx减排,采用燃料燃烧及烧结杯实验,使用烧结用生石灰改性燃料,研究生石灰改性用量（生石灰与燃料质量比）对燃料燃烧过程N转化率和NOx排放量（每克燃料燃烧排放NOx的质量）的影响。结果表明,在0～3.0%（质量分数）的范围内,随着生石灰改性用量提高,燃料燃烧N转化率及NOx排放量降低,烧结过程NOx平均浓度降低。当生石灰改性用量超过3.0%(质量分数)时,NOx减排效率有所降低。结合烧结指标综合考虑,适宜生石灰改性用量为1.0%～3.0%。     

梅山烧结矿冷却废气热风烧结工艺的研究

本文利用烧结矿却废气为热源，进行了梅山烧结料热风烧结试验，研究了热风温度，热风作用时间，燃料配比与烧结矿产质量指标之间的关系，结果表明，采用烧结矿冷却废气（２８０～３５０℃）为热源进行热风烧结，不仅强化了烧结过程，表现在烧结矿转鼓强度升高，固体燃耗和烧结矿中ＦｅＯ含量降低，而且有利于余热利用和节能，其作用机理在于烧结过程中的氧位升高及高温保持时间延长，促进了铁酸钙粘相含量的增加。     

固定床内半焦燃烧释放HCN和NO_x的规律

采用立管炉及傅里叶红外光谱烟气分析仪研究反应温度、活性炭和添加剂对固定床内半焦燃烧时HCN和NO_x的排放特性的影响。实验结果表明,850~950℃范围内,温度升高,半焦燃料型N向HCN和NO_x的转化率降低,最大降幅分别为1.43%和8.67%;850~900℃和900~950℃范围内,半焦燃料型N向HCN和NO_x的转化率存在线性关系;活性炭促进半焦燃料型N向HCN和NO_x的转化,添加剂CaO和Al2O3减弱活性炭对半焦HCN和NO_x的释放,但对HCN向NO_x的转化没有太大影响。     

烧结配加高炉瓦斯灰替代燃料降低NOx排放实践

NO_x治理是烧结超低排放攻关的重点,从源头上削减NO_x有助于减轻烧结后续末端处理的压力和提升治理水平。高炉瓦斯灰通常作为固废返回烧结使用,其具有含N量为0.15%～0.35%、粒度基本均小于0.5 mm的特征。针对源头控制NO_x排放,开展了烧结配加高炉瓦斯灰对NO_x排放影响的研究。结果表明:烧结配加2.0%～2.5%的瓦斯灰替代约0.7%～1.0%的燃料,有助于降低NO_x排放质量浓度(脱硝入口数据)约20～70 mg/Nm~3;NO_x降低幅度的大小受瓦斯灰中含N量、催化剂,以及瓦斯灰形成P形球团颗粒质量分数等因素的影响。     

工艺参数对烧结燃料NO_x排放浓度的影响

研究了工艺参数对烧结燃料NO_x排放浓度的影响规律。研究结果表明:随着烧结温度的升高,烧结燃料NO_x的平均浓度先升高后降低,当烧结温度在1 100℃左右时,氮氧化物的平均浓度达到最大值。随着高温恒温时间的延长和升温速率的增大,烧结燃料NO_x的平均浓度均出现降低趋势,分别由87 mg/m~3和91 mg/m~3降低到77 mg/m~3和80 mg/m~3。在氧含量低于21%时,NO_x的平均浓度随着氧含量的升高而升高。NO_x的排放浓度主要取决于烧结生产中氮氧化物的生成及被还原程度。因此,烧结生产中可通过控制烧结温度、增大升温速率、延长高温时间或降低含氧量等方式抑制NO_x的生成或促进其还原,进而降低烧结烟气中NO_x的排放量。     

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%。