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。     

烧结燃料清洁化对NOx减排影响的中试试验

钢铁烧结工序是典型的高能耗、高物耗和高污染工序,烧结脱硝成为钢铁行业发展的最主要的难题,从源头削减NO_x的产生是有效解决方案之一。为此,建立烧结杯中试试验系统,采用清洁燃料替代的方法进行氮氧化物源头减排的研究。试验筛选出石蜡、低氮煤、甲醇3种低氮物料分别与无替代烧结NO_x进行排放比较,同时比较了烧结过程的增温速率、高温水平、高温持续时间;分析了在满足烧结热量和温度需求情况下,NO_x的减排效果以及变化规律和机理,综合分析3种物料或燃料替代减低NO_x的效果。试验结果表明,用低氮煤替代50%焦粉,NO和NO_x平均浓度分别为63.4和99.7 mg/m3,分别降低44.8%和43.9%;用石蜡替代10%焦粉,NO和NO_x平均浓度分别为48.5和76.7 mg/m3,分别下降57.8%和56.8%。从降低NO_x浓度效果来看,石蜡优于低氮煤。用甲醇替代10%焦粉和20%焦粉,虽然都有一定降低NO_x的效果,但是增温效果不能满足烧结的温度和热量要求,不适合作为替代的清洁燃料。     

烧结烟气污染物减排技术发展趋势浅析

结合目前我国大气污染治理工作的布局与新型环保减排技术的优缺点分析,有针对性地提出了更适合冶金行业烧结烟气治理的工艺与技术发展方向;在总结了烧结烟气治理工作的发展历程之后,指出了在未来几年该领域内的工作重点与研发方向。     

烧结烟气污染物脱除的进展

烧结工序是硫氧化物、氮氧化物和二恶英类(POPs)的主要排放源。其烟气量大、流量波动大和污染物浓度低,脱除难度很大。中国烧结脱硫刚刚起步,高效、稳定和经济运行的技术还未过关。随着未来中国环保标准越来越严,氮氧化物和二恶英也将是污染控制内容。烧结烟气脱硫是钢铁行业污染减排的重点,减排形势日趋严峻。分析了钢铁企业硫素流来源与走向,介绍了石灰-石膏法、氨-硫铵法、海水脱硫法、氧化镁法、循环流化床法、密相干塔法、MEROS法、NID法和活性炭法等几种典型烧结烟气脱硫技术的工艺原理和优缺点,并列举了现有国内外钢铁企业烧结脱硫方法,指出了未来烧结烟气脱硫、脱硝和脱二恶英的多功能一体化先进技术将是发展方向,同时鼓励副产物资源化高效利用技术的开发。     

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。     

混合料预先干燥对烧结NOx排放的影响

 为利用烧结过程自身特性,实现烧结NO_x过程减排,通过烧结杯试验研究了烧结混合料热风预先干燥对烧结产质量指标和烧结烟气中NO_x排放浓度的影响。研究表明,随着烧结混合料热风预先干燥时间的增加,烧结矿转鼓强度和落下强度呈现总体增加的趋势,烧结成品率、垂直烧结速度和烧结利用系数呈先升高后下降的趋势;随着热风预先干燥时间的增加,烧结过程中烟气NO_x基准质量浓度和NO_x排放量会逐渐减少,当干燥时间达到30 min时,在不降低烧结矿产质量的情况下,在氧气体积分数为16% 的基准下NO_x质量浓度可降低20%左右,NO_x排放总量相比基准烧结减少22.82%。烧结混合料热风预先干燥可以减少烟气NO_x的排放,在烧结过程中实现NO_x减排的目的,为钢铁企业实现NO_x达标排放提供思路和方法。     

煤粉与生石灰预混对烧结烟气排放的影响

通过烧结杯试验,研究了煤粉与生石灰预混对烧结过程烟气中SO2和NOx排放的影响,总结了SO2和NOx在烧结过程中的排放规律。在预混煤粉占煤粉总量85%,预混生石灰占生石灰总量30%的条件下,可以有效降低烧结烟气SO2和NOx的排放,而且可以获得较好的烧结指标。     

烟气循环烧结过程风氧平衡

 与普通烧结相比,烟气循环烧结工艺拥有节能减排和清洁生产的优势。为此,重点研究了烟气循环烧结过程风氧平衡规律,旨在保证烧结产质量指标的前提下,进一步提高烟气循环率,根据理论计算结合实测对烟气循环烧结过程风氧平衡进行了研究。研究结果表明：烧结机的中前部和尾部几个风箱的烟气具有低硫、氧含量高、温度较高的特点,可以作为循环烟气,与部分高温环冷废气均匀混合后,在保证烧结进风氧气体积分数18%以上的前提下,通过优化调节主抽风量、漏风率和烧结耗氧量等,可以实现烟气循环率达到43%,为烟气循环烧结工艺的发展提供了理论指导。     

脱除烧结烟气中NOx的初步研究

在填有铁矿石的反应器内加入添加剂,对模拟烟气进行脱除NOx的研究。结果表明:随着温度的升高、矿石粒度减小、料层高度增加,NOx的脱除率增加。铁矿石对脱除NOx有催化作用,钒钛磁铁矿中TiO2和V2O5的含量较高,催化能力最强,NO的脱除率接近100%。通过烧结杯实验研究了工艺条件对脱氮的影响。研究发现,添加剂分解产生的NH3在烧结过程中会发生氧化反应生成NO,烧结温度过高会加剧氧化反应的进行,因此选择合适的添加剂配比及配碳量在实际生产中显得十分重要。烧结矿碱度的提高有利于脱氮。     

烟气循环烧结过程料层温度及NOx排放模拟模型

 为了研究烟气循环条件影响料层的热状态及减排机理,依据烟气循环烧结过程主要反应的热力学和动力学、气-固传热规律以及气体流体力学,建立了烟气循环烧结料层温度及NO_x排放的数值模拟模型。试验验证结果表明,模型计算的料层温度、气体组分(O₂、CO、NO)等与试验检测值吻合较好,料层温度及NO排放浓度相对误差在±5%以内;根据模拟模型分析可知,烟气循环烧结中影响NO排放的主要因素是烟气循环中O₂和CO浓度,随着O₂浓度的降低和CO浓度的上升,燃料氮氧化反应速率明显下降,NO-CO还原反应速率升高,烟气中NO平均排放浓度降低。     

烧结烟气脱硫系统湿烟气排放的环境问题探讨

某钢铁企业大型烧结烟气湿法脱硫系统采用湿烟气排放,在国内烧结脱硫领域尚属首例。对该脱硫系统湿烟气排放的扩散情况、烟羽长度等进行了计算,并对相关排放污染物的最大落地浓度及其出现距离等环境问题进行初步分析和探讨。计算结果表明,该脱硫系统当前湿烟气排放烟羽抬升高度为78～144 m,冬季明显高于夏季;烟羽扩散长度为50～220 m,随环境温度、相对湿度、风速等因素改变而改变;净化湿烟气中SO2、NOx和粉尘等污染物排放浓度均满足国家环境标准要求。     

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%.     

铁矿烧结过程烟气排放规律分析

摘要：为了研究烧结烟气中COx的排放规律,首先对烧结工序中燃料燃烧行为进行研究,分析COx的生成机制。然后模拟生产现场烧结过程,使用烟气分析仪对烧结烟气进行检测,分析烟气温度、负压、烟气成分等数据,并结合烧结料层状态解析了烟气参数变化与料层状态之间的相关联性。实验结果得出,影响烧结烟气中CO质量浓度的主要因素是温度;CO、CO2和氮氧化物质量浓度变化一致,与O2气体积分数变化负相关;CO、SO2和氮氧化物浓度有相同的极值时间,此时烟气温度达到最快上升期;烧结点火结束之后至烟气温度上升之前是分段处理烟气中CO的黄金阶段。     

Analysis of flue gas emission law in sintering process of iron mine

In order to study the emission law of COx in the sintering flue gas, firstly, the fuel combustion behavior in the sintering process was studied and the generation mechanism of COx was analyzed. Then, the sintering process in the production site was simulated. Sintering flue gas was detected by the flue gas analyzer. Flue gas temperature, negative pressure, and flue gas composition were analyzed. The correlation between the change of flue gas parameters and the state of sinter bed was analyzed. The experimental results can be concluded that the main factor affecting the mass concentration of CO in the sintered flue gas is temperature. The changes of CO, CO2 and NOx mass concentrations are consistent and negatively correlated with the changes of O2 gas volume fraction.CO, SO2 and NOx concentrations have the same extreme time, and the flue gas temperature reaches the fastest rising period. The golden stage of staged treatment of CO in flue gas is from the end of sintering ignition to the rise of flue gas temperature.     

烟气脱硫技术在莱钢烧结机上的应用

介绍了山钢集团莱芜分公司股份炼铁厂2＆#215;105m 2烧结机配套脱硫设施建设与运行，为钢铁企业大型烧结机烟气脱硫提供成功经验。     

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。     

Sintering behaviours of iron ore with flue gas circulation

Flue gas circulation is an important method for energy conservation and pollutant emission reduction in iron ore sintering. In this paper the effects of flue gas recirculation ratio on sintering of different iron ores including haematite, magnetite and limonite were studied by illustrating the variation of sinter bed temperature, atmosphere and mineralisation characteristics of different types of iron ores induced by the circulation. It shows that the proper flue gas circulation ratios for haematite, magnetite and limonite are 37, 30 and 25%, respectively. For magnetite ore, preheating and high consumption of oxygen in combustion zone caused more silicate minerals and less acicular calcium ferrite, thereby lowering sinter tumbler strength. As for haematite ore, the rapid change of temperatures of combustion, melting and solidification zones leads to elevated combustion efficiency and increased formation of acicular calcium ferrite, which enhances the sinter strength. When using limonite ore as the main raw material, high oxygen consumption, lower maximum temperature of sintering bed, higher cooling rate and larger porosity of sinter are observed.