烧结过程中氮氧化物排放的研究

2.2工艺参数对NOx排放的影响规律烧结工艺因素重点考察烧结矿碱度、冷态透气性、料层厚度与烧结终点(BTP)位置4个参数对烟气NOx排放的影响。相关性分析结果列于表5中。

表5工艺参数与NOx质量浓度的相关分析

由相关性分析的结果可以看出，烟气中NOx质量浓度与烧结矿碱度、冷态透气性、BTP位置呈负相关关系，即采取提高烧结矿碱度、改善料层透气性、将烧结终点位置适当提前等相关的工艺参数调整手段可以降低NOx的排放。分析原因可知，铁酸钙具有催化NOx还原的作用。

在烧结体系中铁酸钙(尤其是铁酸一钙CF)能够催化CO还原NOx的反应，对于控制NOx排放有显著效果。由Fe2O3-CaO-SiO2三元系相图可知，当碱度大于1.87时液相成分以铁酸盐为主，当碱度小于1.87时液相成分则以硅酸盐为主。

实际检测该钢厂烧结矿，在碱度1.85时，铁酸钙质量分数(20%～30%)已经大于硅酸盐(10%～15%)，而提高碱度后更有利于铁酸钙的生成。因此，烧结矿的碱度与烟气NOx排放呈负相关关系。

冷态透气性在一定程度上可以反映料层在高温状态下的透气性，通过适当调整混合料的水分配给量、延长混合制粒的时间等技术手段可使料层透气性得到改善，从而在负压一定的条件下增加了抽风量。虽然风量增加会提高料层中的氧气质量浓度促进燃料燃烧产生NOx，但相对于这方面，风量的增加也起到稀释烟气中NOx质量浓度的作用。因此，改善料层冷态透气性可以在一定程度上降低烧结烟气中NOx的排放。

烧结料出点火保温炉后，风箱中NOx质量浓度迅速上升并达到近600mg/m3的最高水平，随后经过两段下降速度不同的过程，在烧结废气温度达最高(BTP)的风箱后降至100mg/m3以下[12]。

NOx质量浓度曲线中较高的几个点可能与点火阶段以及烧结初期空气过剩系数较高有关。因此，适当调整空气过剩系数，缩短点火保温炉至烧结终点(BTP)之间的距离，将烧结终点位置(BTP)提前，可以在一定程度上降低NOx的排放，但这可能需要降低生产负荷。

统计分析结果表明，料层厚度与NOx的排放之间呈较弱的负相关关系，说明厚料层烧结有助于减少NOx的排放。分析可知，烧结料层高度提高对降低烧结过程NOx排放有以下2个方面的作用：

一方面，由于厚料层烧结的自动蓄热作用，有利于高温保持时间延长和液相的形成，故采用厚料层烧结技术可适当减少烧结燃料用量，即减少了燃料N的带入量，从而使烧结过程中燃料型NOx的产生相应减少;另一方面，由于燃料用量减少有利于料层局部的氧位提高，可促进铁酸钙的形成，也有利于NOx的还原，从而降低其排放。

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