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。      

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。     

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。     

烧结烟气中NOx减排进展

 铁矿石烧结是钢铁工业生产的重要一环,同时也是大气中NO_x污染物的主要排放源。随着人们对大气环境的要求越来越高,烟气排放标准日益严格,如何高效、低成本脱除烧结烟气中的NO_x已经成为了钢铁企业面临的一个巨大挑战。首先介绍了烧结工序烟气NO_x的排放规律及现状,然后从烟气中NO_x生成机理出发,深入解析了煤燃料在热解和燃烧中氮的氧化还原机制,详细阐述了温度、氧及某些金属对煤中氮转化的不同影响,再结合NO_x的理化属性进一步指出了氧化/还原脱硝路径,并介绍了现阶段根据这2条路径开发的各种源头、末端和过程烟气治理手段;同时,结合不同的脱硝路径,深入分析了SCR催化还原机制、催化氧化机制和铁酸钙催化还原脱硝机制,全面总结对比了近期常见的各种NO_x减排举措的研究进展,其中铁酸钙催化过程脱硝以其低成本、显著的脱硝效果和不增加任何气、固污染物的特点而展示出巨大的潜力。最后,结合国家超低排放新的要求和钢铁企业烧结生产的现状,指出了当前钢铁工业烧结烟气高效、经济脱硝所面临的研究挑战,并展望了铁酸钙催化过程脱硝的应用前景和发展方向。     

烧结烟气源头与过程NOx减排的应用研究

为解决烧结烟气NOx末端治理投资大、运行成本高,且易产生二次污染物的问题,深入研究了烧结烟气NOx的产生机理。结合烧结配料方式,从降低原燃料氮含量、提高烧结矿碱度、燃料预处理等方面提出从源头降低NOx的生成;结合烧结过程,提出改变烟气路径的烧结烟气选择性循环技术,以及提高料层厚度,优化烧结终点位置和温度等控制手段,从烧结过程优化控制条件,降低NOx的生成。重点分析了这些技术方案在钢铁企业应用的实际案例以及达到的效果。     

铁矿烧结过程微细颗粒物排放行为

 采用ELPI+设备(荷电低压撞击器)对铁矿烧结过程微细颗粒物进行在线检测与采样,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM EDS)对采集的颗粒物形貌特征进行分析,研究铁矿烧结过程中微细颗粒物的排放行为。研究结果表明,PM10大量释放集中在烧结升温段,且颗粒物质量浓度与数目浓度在粒径分布上有较大差异,其中质量浓度峰值区间为5.37～10.00 μm,数目浓度峰值区间为0.10～0.16 μm;形貌特征上,微细颗粒物呈规则的球形、方块形和片状;不同粒径物质组成差异明显,其中颗粒物中的K、Na主要以KCl和NaCl的形式存在,含量随颗粒物粒级的增大而略有降低。     

铁矿烧结过程氯的反应行为及脱除规律

为查明Cl元素在烧结过程中的流向、物相转化规律和脱除特性,本文通过理论研究并结合烧结杯试验揭示Cl元素在烧结过程中的脱除行为及影响因素。研究结果表明：混合料中Cl元素主要由含铁尘泥带入,占比为84.93%;烧结过程中,Cl元素的脱除率高达89.99%,焦粉配比、碱度对Cl元素的脱除率影响较大,Cl脱除率随着焦粉配比提高而升高,随着碱度提高而降低;Cl元素脱除后主要富集在除尘灰及排空颗粒物中,其中有78.24%的Cl元素进入到了机头灰中;机头灰和排空气溶胶颗粒中Cl元素的富集现象较为明显,且主要以金属氯化物的形式存在。     

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%。     

钢铁工业烧结过程二噁英的产生机理与减排研究进展

 铁矿石烧结是目前一个重要的二噁英（PCDD/ Fs）产生工业源,烧结过程二噁英的生成机理复杂,主要由前驱体化合物经有机化合反应生成和碳、氢、氧和氯等元素通过“从头合成”生成,其中以“从头合成”为主,二噁英在烧结机上不仅在干燥带中产生,而且在燃烧带和烧结带的排烟道中也产生。烧结过程二噁英的减排主要方法分为源头控制、过程与操作控制以及末端治理3种,源头控制是烧结过程抑制二噁英产生的最佳选择,现行工艺往往选择末端治理。烧结烟气成分复杂,单一的二噁英减排技术减排幅度未必奏效,而且投资比较大。针对烧结工序的技术特点和烧结烟气的特征,烧结污染物协同减排是烧结工序节能减排的最佳途径,如烧结烟气循环不但可以减少二噁英产生,还可以同时减少[NOx]和粉尘量的排放,这是今后烧结协同减排发展的一个方向。     

不同蒸汽喷吹条件下烧结烟气的NOx和SO2排放规律

为降低烟气中NO_x和SO₂的排放质量浓度,提高固体燃料的燃烧效率,本文基于某钢铁厂的烧结原料开展50 kg级烧结杯试验,研究向烧结料面喷吹蒸汽条件下喷吹总量、喷吹流量及开始喷吹时间等因素对烧结过程NO_x和SO₂排放的影响。结果表明：点火8 min后向料面连续喷吹蒸汽15 min,当喷吹流量为0.02 m³/min时,烧结烟气中NO_x和SO₂排放质量浓度分别降低11.75%、13.25%,并且烧结矿的产、质量指标亦有优化。蒸汽的加入有利于固体燃料分子键的断裂,加速固体燃料挥发分中HCN和NH₃的析出进程,同时增强了烧结料层的局部还原性气氛,进而促进烧结过程NO的异相还原反应,降低了NO_x的排放质量浓度;向料面喷吹蒸汽会使过湿层增厚,使SO₂在过湿层中逐渐被吸收,当过湿层消失时,SO₂瞬间释放不充分,从而降低其排放质量浓度,并且延迟其排放峰值。本文研究...     

铁矿石溶解与烧结熔体流动行为机理

 在铁矿石烧结过程中,铁矿石部分溶解于烧结熔体,直接影响熔体的性质,进而影响烧结矿的黏结。为了明晰铁矿石与烧结熔体的相互作用,采用化学纯试剂煅烧法制备以Ca_3.6Fe_14.4O_25.2和CaFe₂O₄矿物为主的铁酸钙系黏附粉。以7种核心铁矿石-铁酸钙系(w(CaO)=15%)黏附粉构成烧结偶为主要研究对象,采用实验室烧结方法,研究了核矿石溶解与烧结熔体流动行为。在此基础上,使用化学纯试剂模拟核矿石的化学组成,考察了核矿石SiO₂、Al₂O₃含量对熔体横向流动面积和核矿石溶解指数的影响规律及机理。结果表明,在核矿石溶解于CaO-Fe₂O₃液相后,形成了交互层区域。核矿石中矿物,尤其是石英,溶解进入熔体,在靠近熔体一侧促使生成复杂CaO-Fe₂O₃系液相,而在靠近核矿石一侧促使简单CaO-Fe₂O₃系液相转变为CaO-Fe₂O₃-SiO₂系液相。靠近熔体一侧析出以铁酸钙系和赤铁矿为主的矿物,而靠近核矿石一侧析出以硅酸盐和赤铁矿为主的矿物。随着核矿石SiO₂含量的增加,一方面,使得溶解进入熔体中的SiO₂数量增加,溶解指数得到提升;另一方面,提升了简单CaO-Fe₂O₃系液相的黏度,从而使得熔体横向流动面积减小。随着核矿石Al₂O₃含量的增加,溶解进入熔体中的Al₂O₃数量增加,进而熔体横向流动面积降低,而核矿石溶解指数升高。Al₂O₃相较于SiO₂对核矿石溶解与熔体流动行为的影响更大。     

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%。     

Present situation and development of saving energy and reducing emission technology in iron ore sintering process

The energy consumption of iron ore sintering process is about 10%- 15%of the total of iron and steel industry.Therefore,it is of great significance to take effective measures to reduce the energy consumption in the iron ore sintering process to reduce the costs of sintering product and cut down the emissions of harmful gases,such as CO₂ and SO₂.In this study,the technology development of saving energy and reducing emission in iron ore sintering process was reviewed and discussed;some new directions and measures of saving energy were presented for the sintering process in the future.     

Research status on modeling and simulation of iron ore sintering process

Iron ore sintering is a part of blast furnace ironmaking production. In order to upgrade the sintering automation and intelligent manufacturing, it is necessary to carry out sintering process modeling and simulation optimization. The research status of sintering process modeling and simulation was discussed. And three kinds of model, namely process mechanism and feature information characterization model, data- driven fusion model and field state analysis numerical simulation model, were summarized from the aspects of information modeling and intelligent optimization. The advantages and disadvantages of a series of model construction methods were analyzed by combining with automation requirement of sintering process, and the simulation models application trends were proposed. According to the requirement of sintering intelligent manufacturing that included in the ??Made in China 2025?? plan, the production practices of sintering process modeling and simulation optimization are crucial.     

配用加拿大矿粉的烧结试验研究

通过对铁矿粉基础性能进行研究,比较了加拿大矿粉与其他5种矿粉的理化性能和高温烧结特性。依据基础研究结果进行了烧结杯试验,研究配用17％～25％加拿大矿粉的烧结指标变化和搭配矿粉的配比调节范围,得到烧结指标好的加拿大矿粉配用比例和使用方案。结果表明：加拿大矿粉配比在21％左右,火箭A粉配比在30％以下时,烧结矿性能指标较优。     

Effect of characteristics of coarse iron ores on the granulation behaviour of concentrates in the sintering process

To strengthen the granulation behaviour of concentrates and thereby improve the permeability of the sinter bed. In this paper, granulation experiments were conducted for the case of concentrates as adhesive powders, and five kinds of coarse ores were used as nuclei particles. Then, the effect of characteristics of coarse ores on the granulation behaviour of concentrates was investigated. Furthermore, optimised blending ore was explored to strengthen the granulation behaviour of concentrates by sinter pot tests. The results showed that the growth index had a positive correlation with the circularity degree but a negative correlation with the contact angle and water absorption of coarse ores. In addition, the granulation index increased by 30 % by optimising the blending ore when the sinter blending ore contained 15 mass% concentrate. The vertical sintering speed increased from 26.32 to 29.82 mm·min^?1, the yield and productivity increased by two points percent and 14.87 %, respectively.