[發明專利]一種基于抑制鐵礦燒結過程燃料氮轉化的NOx控制方法

有效

• 申請號: 201610071111.0
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105543471B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 范曉慧;甘敏;呂薇;陳許玲;姜濤;李光輝;季志云;周陽;余志元;何向寧;袁禮順;郭宇峰;楊永斌;黃柱成;李騫;張元波;朱忠平;李強;汪國靖;田野
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B1/16
• 分類號: C22B1/16
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 楊斌

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金領域，尤其涉及一種基于抑制鐵礦燒結過程燃料氮轉化的NOx控制方法。

背景技術

NOx(氮氧化物)是光化學煙霧和酸雨的主要成因之一，其排放造成的污染問題嚴重影響生態環境和危害人體健康。目前工業最主要的NOx排放來自于化石燃料(煤、石油、天然氣等)的燃燒，鋼鐵企業是NOx排放的重要來源之一，占全國NOx排放量的10％以上。而在燒結工序中，要消耗大量的焦粉、無煙煤等，其NOx排放量占鋼鐵企業總排放量的48％。2015年1月1日開始實施的《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》中規定NOx排放新標準為300mg/m³，而目前國內鋼鐵企業燒結煙氣中NOx濃度一般在400～600mg/m³，實現燒結過程中NOx的減排迫在眉睫。

燒結過程中NOx主要為燃料型NOx，一般來源于焦粉或無煙煤等的燃燒。在通常的燃燒溫度下，固體燃料燃燒產生的NOx中NO占90％左右，NO₂占5％～10％，N₂O占1％左右。同時，如果存在還原性氣氛和適當的催化劑作用，NOx還可能被還原成N₂或低價的NOx。燃料型NOx的生成機理比較復雜，與氮元素在揮發分和焦炭中的分配、燃燒溫度和氧濃度等密切相關。大量實驗結果表明，加熱初期，揮發分氮釋放出含氮基團比例較高，隨著溫度的升高和反應時間的延長，焦炭氮中的含氮基團開始大量參與反應。

目前，針對NOx減排以及脫除方法國內外學者已經展開了大量的研究，主要有以下三種類型的工藝技術：①低NOx燃燒技術，通過用減少燃料周圍氧濃度、降低燃燒溫度、減少燃料在高溫區停留時間、在爐中加入還原劑等手段促進NOx分解或者還原為N₂；②選擇性催化還原煙氣脫硝技術，在一定溫度和具有催化劑的條件下，利用CH₄、CO、H₂、NH₃等還原性物質將NOx還原成N₂；③選擇性非催化還原煙氣脫硝技術，是向煙氣中噴氨或尿素等含有氨基的還原劑，在高溫(850～1100℃)和沒有催化劑的情況下，通過煙道氣流中產生的氨自由基與NOx反應，把NOx還原成N₂和H₂O。以上技術上均可實現NOx的減排，但是存在成本高、工藝復雜等問題，且主要適用于燃煤電廠。因鋼鐵燒結煙氣產生量大、煙氣溫度低，采用選擇性催化脫硝等末端治理的工藝需要配套的煙氣處理設備投入大、成本高。而對于低NOx燃燒技術，由于燒結過程涉及多種復雜的反應過程，改變燃燒條件可能對燒結過程產生較大影響，其尚難應用于燒結過程。國外有學者在燒結點火前利用微波加熱處理上層燒結料，認為可以在一定程度上降低NOx的排放，但是O₂濃度需控制在18％以下。國內王志等人采用解耦燃燒與煙氣返回共脫硝工藝，向循環回燒結臺車的煙氣中添加含H₂、CO以及NH₃、HCN的熱解氣以還原生成的NOx，使得NOx得到一定程度的降解；武漢科技大學畢學工等人向燒結混合料中添加高溫條件下可以分解生成NH₃的氨類添加劑，在鐵礦石的催化作用下，NH₃可以還原燒結過程中生成的NOx。但是研究表明以上技術不僅會影響燒結礦產質量指標，且減排效率并不理想，大量添加劑的使用也增加了成本。因此，開發一種簡單有效、低成本的燒結NOx減排技術，對鋼鐵燒結廠減少污染物排放、降低環保成本具有重要的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種基于抑制燒結過程燃料氮轉化的NOx控制方法，該工藝過程簡單、對設備要求低、成本低廉，在不增加燒結生產成本、不降低燒結礦產質量的基礎上能有效實現NOx的減排。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種基于抑制鐵礦燒結過程燃料氮轉化的NOx控制方法，先將燒結返礦中小于1mm的顆粒篩分出來，然后將-1mm的燒結返礦、細粒赤鐵礦、生石灰、燒結燃料和具有粘結作用的碳氫化合物配料后，在圓筒混合機中進行預制粒，所得混合料與剩余含鐵原料、熔劑、燒結返礦進行常規制粒；然后將其布料、點火、燒結；其中所述燒結燃料為焦粉或者無煙煤。

上述的方法，優選的，所述預制粒過程中，-1mm燒結返礦的用量為燒結燃料質量的1.5～3.0倍。