钢铁行业氮氧化物控制技术及对策

矿石预处理过程分为团矿和烧结过程。团矿过程通常在铁矿附近进行;而烧结则是在钢铁生产企业中进行，其主要目的是将铁矿粉、焦炭粉、烟尘粉等通过煅烧形成具有合适质量、大小、孔隙度和强度的适于高炉的颗粒。

焦化过程是将具有特别性质的煤在厌氧条件下进行热解碳化，生成气态、液态和固态产物(焦炭)的过程。高炉炼铁是将烧结矿或球团矿、石灰石和焦炭经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最后生成液态炉渣和含铁90%(质量分数)的生铁的过程。炼钢过程主要有转炉炼钢和电炉炼钢两大类。

转炉炼钢以铁水及少量废钢为原料，以石灰、萤石等为熔剂。根据冶炼时向炉内喷吹氧气、惰性气体的部位，可分为顶吹转炉、底吹转炉和顶底复吹转炉。电炉炼钢以废钢为原料，辅助料有铁合金、石灰、萤石等。

2.2钢铁工业氮氧化物的生成机制及来源

氮氧化物的生成机制主要有3种：高温型、燃料型和快速型。钢铁工业工艺过程中燃料以气体燃料为主(含氮量较低)，除了烧结工艺中使用焦粉为燃料以及焦炉干馏过程中可能有燃料型氮氧化物产生外，氮氧化物的产生以高温型为主。

大型钢铁联合企业生产工艺中包括的烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等过程均因是高温工艺而成为潜在的氮氧化物排放源。图3所示为欧盟统计的钢铁行业各工艺的氮氧化物排放均值。

图3 烧结、焦化、高炉、炼钢氮氧化物排放均值(欧盟)

3钢铁生产工艺的氮氧化物排放

我国未要求钢铁企业开展氮氧化物控制，而国内有关钢铁生产工艺氮氧化物排放水平的文献报道也相当有限。美国和欧盟均在相应的BAT文件中对钢铁生产工艺的氮氧化物排放水平及状况进行了综述。这些资料表明烧结、焦炉、炼铁、炼钢等工艺是钢铁企业氮氧化物的主要排放源。

3.1烧结工艺的氮氧化物排放

烧结工艺中燃料型氮氧化物一般是最重要的氮氧化物生成形式，可占到总量的80%，但热力型氮氧化物最大也可占到总量的60%～70%。来自欧盟5国代表性的5个钢铁烧结厂的数据表明氮氧化物的排放因子为400～650g/t(以烧结矿计)，按2100m3N/t烧结矿计算，氮氧化物质量浓度约为200～310mg/m3N。烧结工艺氮氧化物按风箱来划分浓度差别很大(如图4所示)。

图4 烧结机氮氧化物排放浓度依风箱分布特征

延伸阅读：

低温烟气循环流化床同时脱硫脱硝技术在津西钢铁厂的应用

钢铁行业烧结烟气脱硫脱硝联合治理技术