铁矿烧结工艺料层内脱硝技术的研究进展-第2页-北极星大气网

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2烧结过程NOx排放的主要影响因素

根据烧结过程NOx的形成机理可知，在烧结料层内同时存在着NO的生成和还原过程，而烧结固体燃料结构、工艺参数等均可能影响料层内温度和气氛，进而对料层内NO的生成和还原过程产生影响，最终影响烧结过程NOx的排放。基于此，为了明晰固体燃料结构、工艺参数等因素对烧结过程NOx排放的影响规律，本文将针对国内某大型钢厂一年的生产数据进行统计解析各单因素对NOx排放浓度的影响规律。

2.1固体燃料结构对烧结过程NOx排放的影响

从烧结过程NOx的形成机理中可知，固体燃料作为烧结过程NOx形成的主要来源，故烧结固体燃料带入的氮量将直接影响烧结过程NOx的排放。基于此，有必要统计解析固体燃料的配比及其氮元素含量对烧结工艺NOx排放的影响。

（1）固体燃料配比

为了明晰固体燃料配比对烧结过程NOx的排放的影响，在控制其他因素在较小范围波动的情况下，统计了不同焦粉配比下烧结过程NOx排放浓度的规律，其结果如图4所示。

图4焦粉配比对烧结过程NOx排放的影响

从图4中可以看出，随着焦粉配比的增加，烧结过程NOx排放浓度增大，这可能是由于烧结料层内整体为氧化性气氛，焦粉配比增加，将使得单位时间内燃烧的焦粉总量增多，进而导致其NOx排放浓度升高。此外，由于其带入的总氮量增多，NOx排放总量也可能会升高。因此，为了降低烧结过程NOx排放，需采取相应措施适当降低或控制烧结原燃料中固体燃料的配比。

（2）固体燃料类型

固体燃料作为N的主要来源，其自身含量的大小，直接影响烧结料层内N的带入量。为了明晰烧结过程使用低氮燃料对其NOx排放的影响规律，本文统计了低氮煤代替不同比例焦粉时，烧结烟气中NOx排放浓度的变化规律，结果如图5所示。

图5低氮煤替代焦粉比例对烧结过程NOx排放的影响

从图5中可以看出，随着固体燃料中低氮煤代替焦粉比例的增加，烧结过程NOx的排放浓度呈现逐渐降低的趋势，故在选择燃料结构时应尽可能选择低氮燃料。

综上可知，通过降低固体燃料配比、使用低氮燃料代替高氮燃料等减少烧结原燃料中氮的带入量的技术措施，能有效降低烧结过程NOx的排放。

2.2工艺参数对烧结过程NOx排放的影响

烧结过程NOx的形成主要产生于燃烧带内，而烧结工艺参数的变化将影响料层内固体燃料周围的温度和气氛，进而对NOx的生成和还原反应产生影响。由于料层透气性和高度等工艺参数对燃烧带内温度和气氛有较大影响，故有必要分析其对烧结过程NOx排放的影响规律，结果如图6和图7所示。

（1）冷态透气性

从图6中可以看出，随着烧结料层的冷态透气性的提高，烧结过程NOx排放浓度呈现逐渐降低的趋势。分析认为这可能是随着料层透气性的改善，固体燃料燃烧加快，不完全燃烧加剧，CO生成增加，促进NO的还原，进而导致NOx排放浓度降低。因此，在烧结过程中通过改善制粒效果，提高料层透气性，能有效降低烧结过程NOx排放。

图6冷态透气性对烧结过程NOx排放的影响

（2）料层高度

从图7中可以看出，烧结过程NOx排放浓度与料层高度成负相关关系，这可能是由于增加料层高度一方面将使得烧结料层燃烧带温度升高和宽度增加，进而可抑制NH3前驱物的氧化生成NO反应，同时可延长NO的还原时间，进而降低烧结NOx排放。此外，随着料层高度的升高，可适当降低固体燃料的配比，进而可以减少N的带入量，可进一步降低烧结过程NOx排放。因此，应尽可能发展厚料层烧结，但需注意确保烧结料层的透气性良好。

图7料层高度对烧结过程NOx排放的影响

综上可知，通过改善烧结料层冷态透气性、增加料层高度等工艺参数优化方法，能有效降低烧结过程NOx排放。

3烧结料层内脱硝技术的未来展望

自史上最严新环保法实施以来，处于“寒冬”中的钢铁企业不仅承担着降本增效的压力，同时还面临着节能减排的严峻挑战。然而，由于目前脱硝技术在国内烧结工艺上应用尚未成熟，故采用不需要额外的设备投资、运行成本较低，且对烧结产质量指标影响较小的烧结料层内脱硝技术，可为钢铁企业渡过寒冬提供技术保障。就目前烧结系内脱硝技术而言，一方面，选择低氮固体燃料从源头上减少NOx的生成量，但由于优质的低氮固体燃料较为缺乏，导致其工业应用存在一定的限制性；另一方面，通过调整工艺参数以抑制NOx的生成和促进NOx的还原，但其对降低烧结工艺NOx排放效果有限。基于此，如何在保证烧结产质量指标不发生明显变化的前提下，进一步提升烧结料层内脱硝效率将是烧结领域的研究者和工程技术人员面临的重要挑战。

根据烧结过程NOx还原机理可知，在烧结料层的红热带区域发生的CO还原NO反应，具有较好的热力学、动力学条件。然而，实际烧结过程的整体氧分压较高，加之通过烧结料层的气体流速快，致使能够提供NO被CO有效还原的反应区域范围小，影响烧结料层内脱硝率的提升。因此，进一步强化烧结料层CO还原NO反应的动力学条件是提高烧结料层内高效脱除烟气NOx的技术关键。对此，笔者认为应将重点从以下几方面着手进行研究：

（1）提升烧结料层内固体燃料近旁的CO还原势。烧结工艺的特点决定其料层整体上的氧化性氛围，固体燃料颗粒的近旁局部区域存在着还原性气氛，若能提高该区域CO浓度，将促进CO还原NO反应效率，进而提高烧结料层内脱硝效率。

（2）扩展烧结料层内NO还原区域。烧结料层内CO还原NO反应主要发生在红热带，若能扩展红热带区域，将有助于在保持NO还原热力学和动力学条件下，延长烧结烟气NO在料层中的还原反应时间，从而对料层内NO还原程度提升有积极的影响。

（3）降低烧结料层内NO还原反应活化能。在燃烧带下部区域CO浓度较低，若能充分利用烧结原料中的原生矿物或烧结过程中形成的复合矿物，使其成为烧结料层内CO还原NO的反应催化剂，降低NO还原反应活化能，使得低CO浓度仍然可以进行NO还原反应，进而可达到提升料层内脱硝反应效率的目的。

原标题：铁矿烧结工艺料层内脱硝技术的研究进展

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