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。     

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NO_x排放的影响

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NO_x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NO_x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NO_x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.     

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。      

晋城无烟煤和焦粉燃烧特性与氮排放研究

通过探究晋城无烟煤和焦粉燃烧特性与氮排放之间的关系,为烧结生产以煤代焦过程控制氮氧化物排放提供理论指导。使用压汞仪和拉曼光谱仪对两种无烟煤和焦粉的物理、化学结构进行分析;采用非等温热重法研究3种燃料燃烧特性参数;利用热重-质谱联用技术研究燃料氮排放规律,获得3种燃料的NO排放区间。压汞法及拉曼光谱分析表明：两种无烟煤的物理、化学结构相较焦粉更有利于燃烧反应进行;3种燃料的燃烧性能由高到低分别为无烟煤A、无烟煤B、焦粉;NO以及前驱体HCN排放区间随着燃烧性能下降而增加,而焦炭NO以及HCN排放区间明显高于两种无烟煤。     

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。     

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。     

准颗粒中烧结用燃料燃烧特性

为探究准颗粒中烧结用燃料燃烧特性及相关因素的影响,采用拉曼光谱和TG-DTG法对烧结现场所用无烟煤和焦粉的碳素结构和燃烧特性进行了检测,并建立了能够准确描述准颗粒中燃料燃烧过程的反应-扩散混合控制方程。同时利用非等温热重法探究了粒径和氧气体积分数对准颗粒燃料燃烧特性的影响。实验表明,焦粉中缺少了无烟煤拥有的含氢侧链,使得无烟煤的燃烧性能明显优于焦粉。低温条件下,燃烧速率、着火稳定性和燃烧性能都随着燃料粒径的减小而增大,但会在粒径小于0.1 mm时达到峰值;而反应气体中的氧气体积分数与燃料燃烧速率呈明显的线性关系。     

焦粉改性降低烧结过程NOx排放的模拟

 以浸渍法制备CeO2和CaO改性焦粉作为烧结燃料降低NOx排放。分别采用焦炭燃烧模拟实验和烧结杯实验对CeO2和CaO降低NOx排放进行研究。结果表明,在20%CeO2和20%CaO改性焦炭燃烧中,NOx减少排放率分别为148%和77%。在烧结杯实验中,以20%CeO2和20%CaO改性焦粉作为烧结燃料,NOx减少排放率分别为188%和135%。     

准颗粒中烧结用燃料燃烧特性

摘要：为探究准颗粒中烧结用燃料燃烧特性及相关因素的影响，采用拉曼光谱和TG DTG法对烧结现场所用无烟煤和焦粉的碳素结构和燃烧特性进行了检测，并建立了能够准确描述准颗粒中燃料燃烧过程的反应 扩散混合控制方程。同时利用非等温热重法探究了粒径和氧气体积分数对准颗粒燃料燃烧特性的影响。实验表明，焦粉中缺少了无烟煤拥有的含氢侧链，使得无烟煤的燃烧性能明显优于焦粉。低温条件下，燃烧速率、着火稳定性和燃烧性能都随着燃料粒径的减小而增大，但会在粒径小于01mm时达到峰值；而反应气体中的氧气体积分数与燃料燃烧速率呈明显的线性关系。     

燃料结构对烧结性能及综合效果的影响

 焦粉与无烟煤均可作为烧结燃料,产生烧结过程物理化学反应与发热作用的主要是碳素,由于价格因素无烟煤碳的性价比几乎是焦粉碳的2倍,有利于经济烧结。在攀钢钒原燃料条件下,开展了燃料结构与比例的系统试验并对试验结果进行综合评价。实验室试验表明,“25%焦+75%煤”综合效果最好,“50%焦+50%煤”次之,但这两种结构比例均优于单独使用焦或煤。工业试验表明,“15%焦+85%煤”综合效果最好,“85%焦+15%煤”次之,这两种搭配均优于单独使用焦。试验中发现,单独使用煤综合效果优于单独使用焦,且烧结矿矿物组成与结构及冶金性能基本不受影响。排除煤粉配比略高、脉石含量高的影响因素后仍然体现出明显的经济性,而综合效果不受影响。实验室烟气成分检测表明,单独用焦或煤或两者搭配使用,随着烧结时间的变化,其废气O₂、CO、CO₂含量曲线形状高度相似,表现出燃料结构与比例对烧结过程的燃烧与作用机理是相同的或差异甚微,不同的是废气成分含量有一定的差异但不大,表征燃烧效率与利用率φ(CO)/[φ(CO)+φ(CO₂)]比值相近或差异不大,这说明焦、煤可以互换或搭配使用,达到用煤经济性的目的。     

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%。     

铁矿石烧结过程中不同类型准颗粒的燃烧特性

采用竖直管式炉研究了焦炭粒径、黏附层、黏附比、焦粉比例对不同类型准颗粒质量转化率和燃料氮转化率的影响.结果表明, 对于S和S'型准颗粒, 质量转化率均随焦炭粒径的增大而降低; 对于S'型准颗粒, 燃料氮转化率随着焦炭粒径的增大而减小, 而对于存在黏附层的S型准颗粒, 内核焦炭粒径越大, 燃料氮转化率越大; 通过对比S和S'型准颗粒的燃烧情况, 发现黏附层的存在有利于提高准颗粒的质量转化率和燃料氮转化率; 对于C型准颗粒, 黏附比越大, 质量转化率和燃料氮转化率均越小; P型准颗粒的质量转化率随着焦粉比例的增加而减小, 燃料氮转化率在焦粉比例为50%时达到最低值.      

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%。     

铁矿烧结过程温室气体COx排放规律的研究

详细地对铁矿烧结过程温室气体COx排放规律进行了研究,结果表明:烧结过程温室气体COx排放变化情况能够很好地反映烧结过程固体燃料焦粉的燃烧状况,证明焦粉的燃烧是以生成CO2的完全燃烧反应为主,但仍有部分生成CO的未完全燃烧反应存在.烧结烟气中CO2浓度值降为零值时所对应的点与烧结废气温度为最大值有很好的对应关系,能很好地用于确定烧结终点.焦粉配比和碱度对烧结过程焦粉燃烧的影响也能明确地从温室气体COx的排放情况表现出来,而且,通过判断焦粉的燃烧状况,可以推测出烧结矿质量的优劣,用于指导烧结生产.