[发明专利]一种基于抑制铁矿烧结过程燃料氮转化的NOx控制方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种基于抑制铁矿烧结过程燃料氮转化的NOx控制方法。

背景技术

NOx(氮氧化物)是光化学烟雾和酸雨的主要成因之一，其排放造成的污染问题严重影响生态环境和危害人体健康。目前工业最主要的NOx排放来自于化石燃料(煤、石油、天然气等)的燃烧，钢铁企业是NOx排放的重要来源之一，占全国NOx排放量的10％以上。而在烧结工序中，要消耗大量的焦粉、无烟煤等，其NOx排放量占钢铁企业总排放量的48％。2015年1月1日开始实施的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》中规定NOx排放新标准为300mg/m³，而目前国内钢铁企业烧结烟气中NOx浓度一般在400～600mg/m³，实现烧结过程中NOx的减排迫在眉睫。

烧结过程中NOx主要为燃料型NOx，一般来源于焦粉或无烟煤等的燃烧。在通常的燃烧温度下，固体燃料燃烧产生的NOx中NO占90％左右，NO₂占5％～10％，N₂O占1％左右。同时，如果存在还原性气氛和适当的催化剂作用，NOx还可能被还原成N₂或低价的NOx。燃料型NOx的生成机理比较复杂，与氮元素在挥发分和焦炭中的分配、燃烧温度和氧浓度等密切相关。大量实验结果表明，加热初期，挥发分氮释放出含氮基团比例较高，随着温度的升高和反应时间的延长，焦炭氮中的含氮基团开始大量参与反应。

目前，针对NOx减排以及脱除方法国内外学者已经展开了大量的研究，主要有以下三种类型的工艺技术：①低NOx燃烧技术，通过用减少燃料周围氧浓度、降低燃烧温度、减少燃料在高温区停留时间、在炉中加入还原剂等手段促进NOx分解或者还原为N₂；②选择性催化还原烟气脱硝技术，在一定温度和具有催化剂的条件下，利用CH₄、CO、H₂、NH₃等还原性物质将NOx还原成N₂；③选择性非催化还原烟气脱硝技术，是向烟气中喷氨或尿素等含有氨基的还原剂，在高温(850～1100℃)和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应，把NOx还原成N₂和H₂O。以上技术上均可实现NOx的减排，但是存在成本高、工艺复杂等问题，且主要适用于燃煤电厂。因钢铁烧结烟气产生量大、烟气温度低，采用选择性催化脱硝等末端治理的工艺需要配套的烟气处理设备投入大、成本高。而对于低NOx燃烧技术，由于烧结过程涉及多种复杂的反应过程，改变燃烧条件可能对烧结过程产生较大影响，其尚难应用于烧结过程。国外有学者在烧结点火前利用微波加热处理上层烧结料，认为可以在一定程度上降低NOx的排放，但是O₂浓度需控制在18％以下。国内王志等人采用解耦燃烧与烟气返回共脱硝工艺，向循环回烧结台车的烟气中添加含H₂、CO以及NH₃、HCN的热解气以还原生成的NOx，使得NOx得到一定程度的降解；武汉科技大学毕学工等人向烧结混合料中添加高温条件下可以分解生成NH₃的氨类添加剂，在铁矿石的催化作用下，NH₃可以还原烧结过程中生成的NOx。但是研究表明以上技术不仅会影响烧结矿产质量指标，且减排效率并不理想，大量添加剂的使用也增加了成本。因此，开发一种简单有效、低成本的烧结NOx减排技术，对钢铁烧结厂减少污染物排放、降低环保成本具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于抑制烧结过程燃料氮转化的NOx控制方法，该工艺过程简单、对设备要求低、成本低廉，在不增加烧结生产成本、不降低烧结矿产质量的基础上能有效实现NOx的减排。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于抑制铁矿烧结过程燃料氮转化的NOx控制方法，先将烧结返矿中小于1mm的颗粒筛分出来，然后将-1mm的烧结返矿、细粒赤铁矿、生石灰、烧结燃料和具有粘结作用的碳氢化合物配料后，在圆筒混合机中进行预制粒，所得混合料与剩余含铁原料、熔剂、烧结返矿进行常规制粒；然后将其布料、点火、烧结；其中所述烧结燃料为焦粉或者无烟煤。

上述的方法，优选的，所述预制粒过程中，-1mm烧结返矿的用量为烧结燃料质量的1.5～3.0倍。