[发明专利]一种基于燃料合理分布的低碳低NOx烧结方法

说明书

本发明公开了一种基于燃料合理分布的低碳低NOx烧结方法，该方法将下部料层主要配加燃烧速度快、热值相对较低、氮含量低的新型燃料，上部料层配加燃烧速度慢、热值高的化石燃料，同时将烧结机中部风箱中CO含量较高的烟气循环回烧结料面，充分利用烟气潜热为上部料层进一步补充热量。该方法有效耦合了上下部料层烧结速度由慢至快、蓄热量由低至高的特点与新型燃料、化石燃料燃烧速度快慢和热值高低的差异，并高效利用了烟气中的CO潜热，在改善烧结产量、质量指标的同时，每吨烧结矿固体燃耗减少2～4kgce，CO排放量减少30～50％，NOx减排40～60％,实现低碳、低NOx烧结。

技术领域

本发明涉及一种铁矿烧结方法，特别涉及一种基于燃料合理分布的低碳低NOx烧结方法；属于钢铁冶金领域。

背景技术

钢铁行业是典型的高耗能、高污染产业。铁矿烧结是现代钢铁冶炼的第一步高温工序，也是巨大的耗能和污染物排放环节。能耗占钢铁行业总能耗的9～12％，其中75～80％为焦粉、无烟煤等固体燃料消耗，而污染物负荷为钢铁冶炼各工序首位，达39％，其中SOx、NOx、CO₂三者的排放量分别占钢铁行业总排放量的10％、70％、48％。国内外研究表明，随烧结烟气排放的SOx、NOx、CO₂等污染物或温室气体主要来源于化石燃料的燃烧，因而控制来源于燃料型SOx、NOx、CO₂的排放是实现铁矿烧结清洁生产的有效途径。

随着社会的发展，生物质能、含能固废等能源逐渐得到开发利用。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，是一种可再生能源。生物质因S、N含量低，燃烧过程SOx、NOx排放量少，且CO₂参与碳循环。我国可开发为能源的生物质资源达3亿吨标煤，但其利用率不足10％，造成了严重的资源浪费。此外，我国现代化发展进程中产生了数量巨大的高有机质含量电子垃圾、循环利用程度低的高有机质污泥等废弃物，将其制备成烧结所需的新型燃料将有助于烧结烟气污染物的有效控制和废弃有价资源的增值化利用。

近年来，国家环保部相继出台了系列钢铁烧结球团烟气污染物排放标准，预计2025年全国钢铁企业都将执行NOx 50mg/m³、SO₂ 35mg/m³的超低排放标准；依据《巴黎气候协定》，到2030年我国单位GDP的二氧化碳排放比2005下降60％到65％，因而烧结工序正面临史上最为严峻的环保考验。因此，在保证烧结矿产量、质量指标的前提下，耦合烧结过程的特点，开发新型燃料替代化石燃料应用于烧结的方法对于烧结烟气污染物高效减排具有重要的现实意义。

发明内容

现有的铁矿烧结过程存在以下问题：从烧结点火开始至达到烧结终点，烧结料层阻力逐渐减小，使得烧结速度逐渐加快；上部料层被烟气带走的热量会通过气-固热交换在下部料层蓄积，且越往下，料层蓄积热量越多，使得上部料层热量供应不足，下部料层热量供应过剩。针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于燃料合理分布的低碳低NOx烧结方法；该方法耦合了烧结过程烧结速度逐渐加快与化石燃料及新型燃料反应活性不同且存在热值差异等特点，提出了燃料在烧结料层合理分布并利用烧结烟气CO潜热实现固体燃料消耗降低、NOx排放量减少新思路。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于燃料合理分布的低碳低NOx烧结方法，该方法包括以下步骤：

1)布料：将新型燃料与铁矿石、熔剂及返矿进行配料、混合和制粒，得到粒料I；所得粒料I布到烧结机下部料层；将化石燃料与铁矿石、熔剂及返矿进行配料、混合和制粒，得到粒料II；所得粒料II布到烧结机上部料层；所述新型燃料包括废弃活性炭、生物质炭、含能固废热解炭中至少一种；

2)点火：按常规方法进行点火。

3)烧结：将烧结过程中烧结机中部烧结烟气从烧结机底部导入循环烟道返回烧结机中部烧结料面，并覆盖烧结机前部料面。