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钢铁烧结NOx排放规律与减排措施

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钢铁烧结NOx排放规律与减排措施

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钢铁烧结NOx排放规律与减排措施

  在烧结生产过程中,烟气中产生的大量有毒有害物质主要包括颗粒物、硫氧化物、NOx、二噁英等。全国烧结过程排放的NOx总量每年有100万t左右,约占总排放量的6%。NOx不仅容易形成光化学烟雾,危害人体健康,而且易形成酸雨,污染生态环境。

  烧结过程中,自点火后原料开始进行烧结,自上而下可以分为烧结矿带、燃烧带、干燥预热带、过湿带和原始烧结料带。烧结过程中,烧结带自上而下逐层推进,燃料中的NOx在预热层开始大量生成,烧结带以下各断面NOx浓度基本相同,不同高度位置处最大NOx浓度相差不大,未出现NOx积聚现象。

  当O2浓度开始下降,CO2和CO的量开始上升时,表明碳开始燃烧,此时NOx的浓度随之升高;当碳剧烈燃烧,CO2和CO含量升至较高水平时,NOx浓度同时也上升至较高水平,并且保持较高水平的时间段与CO2和CO保持较高水平的时间段相对应;烧结接近终点时,O2含量开始上升,CO2和CO含量开始下降,而NO含量亦随之下降。烧结过程产生的NOx,以燃料型NOx为主。

  烧结原料中的N含量最高的为煤粉,其次为焦粉、除尘灰、铁精粉。原料中N含量越高,烧结过程生成的NOx量越大。因此,要尽可能减少原燃料带入的N。此外,随着燃料挥发分含量的增加,NOx排放浓度和燃料N的转化率逐渐上升:随着燃料反应性的升高,NOx排放浓度和燃料N的转化率逐渐下降。

  根据现场实际生产情况分析可知,其影响因素主要有以下几个方面:

  (1)水含量的影响。

  烧结料中加入适量的水分,有助于提升制粒效果,改善料层透气性,从而提高燃烧过程中的过剩空气系数,促进N向NOx的转化。此外,烧结中的水分具有提高烧结料导热性及传热速率的作用,在合理范围内增加水分会提高烧结温度,促进N的氧化。当水分过高导致料层透气性变差、料层温度下降、过剩空气系数变低时,原料N的转化率降低。

  (2)煤粉配比的影响。

  由于原料中煤粉的含N量较高,随着煤粉配比的增加,原料中的N含量增加,所以烧结过程中形成的NOx量也会增加。此外,随着煤粉配比的增加,烧结温度也有相应的提高,热力型NOx的生成会增加。因此,原料中应尽量使用含氮量少的焦粉来代替煤粉。

  (3)返矿配比的影响。

  有研究表明铁酸钙对于CO-NO的同相还原反应有较强的催化作用,返矿是成品烧结矿经破碎后粒径较小,不能直接冶炼还需要二次烧结的成品矿,它的主要成分为铁酸钙。因此,适量增加返矿含量有利于减少烧结过程中NOx的排放。

  (4)碱度的影响。

 

  碱度即烧结矿中碱性氧化物与酸性氧化物的比值。提高料层中CaO含量,一方面有利于在较低温度下(500~700℃左右)生成铁酸钙,而铁酸钙可以催化NOx向N2的还原;另一方面还可以降低燃烧区的温度,使烧结过程中NOx的排放浓度降低。因此,控制原料的碱度有利于减少烧结过程中NOx的排放。