一種基于抑制鐵礦燒結(jié)過程燃料氮轉(zhuǎn)化的NOx控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于抑制鐵礦燒結(jié)過程燃料氮轉(zhuǎn)化的 NOx控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] NOx(氮氧化物)是光化學(xué)煙霧和酸雨的主要成因之一，其排放造成的污染問題嚴(yán) 重影響生態(tài)環(huán)境和危害人體健康。目前工業(yè)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(yè)是NOx排放的重要來源之一，占全國NOx排放量的10% W上。而在 燒結(jié)工序中，要消耗大量的焦粉、無煙煤等，其NO巧敞量占鋼鐵企業(yè)總排放量的48%。2015 年1月1日開始實(shí)施的《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定NOx排放新標(biāo)準(zhǔn)為 300mg/m3，而目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)燒結(jié)煙氣中NOx濃度一般在400~600mg/m3，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過程中 NOx的減排迫在眉睫。
[0003] 燒結(jié)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(chǎn)生的NOx中NO占90%左右，N02占5%~10%，N20占1 %左右。同 時(shí)，如果存在還原性氣氛和適當(dāng)?shù)拇呋瘎┳饔?，NOx還可能被還原成化或低價(jià)的NOx。燃料型 NOx的生成機(jī)理比較復(fù)雜，與氮元素在揮發(fā)分和焦炭中的分配、燃燒溫度和氧濃度等密切相 關(guān)。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加熱初期，揮發(fā)分氮釋放出含氮基團(tuán)比例較高，隨著溫度的升高和 反應(yīng)時(shí)間的延長，焦炭氮中的含氮基團(tuán)開始大量參與反應(yīng)。
[0004] 目前，針對(duì)NOx減排W及脫除方法國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)展開了大量的研究，主要有W下 Ξ種類型的工藝技術(shù):①低NOx燃燒技術(shù)，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(qū)停留時(shí)間、在爐中加入還原劑等手段促進(jìn)NOx分解或者還原為化;②選擇性催 化還原煙氣脫硝技術(shù)，在一定溫度和具有催化劑的條件下，利用〇l4、C0、也、N也等還原性物 質(zhì)將NOx還原成N2;③選擇性非催化還原煙氣脫硝技術(shù)，是向煙氣中噴氨或尿素等含有氨基 的還原劑，在高溫(850~1100°C)和沒有催化劑的情況下，通過煙道氣流中產(chǎn)生的氨自由基 與NOx反應(yīng)，把NOx還原成化和也0。W上技術(shù)上均可實(shí)現(xiàn)NOx的減排，但是存在成本高、工藝復(fù) 雜等問題，且主要適用于燃煤電廠。因鋼鐵燒結(jié)煙氣產(chǎn)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(shè)備投入大、成本高。而對(duì)于低NOx燃燒技 術(shù)，由于燒結(jié)過程設(shè)及多種復(fù)雜的反應(yīng)過程，改變?nèi)紵龡l件可能對(duì)燒結(jié)過程產(chǎn)生較大影響， 其尚難應(yīng)用于燒結(jié)過程。國外有學(xué)者在燒結(jié)點(diǎn)火前利用微波加熱處理上層燒結(jié)料，認(rèn)為可 W在一定程度上降低NOx的排放，但是化濃度需控制在18% W下。國內(nèi)王志等人采用解禪燃 燒與煙氣返回共脫硝工藝，向循環(huán)回?zé)Y(jié)臺(tái)車的煙氣中添加含也、COW及N也、HCN的熱解氣 W還原生成的NOx，使得NOx得到一定程度的降解;武漢科技大學(xué)畢學(xué)工等人向燒結(jié)混合料 中添加高溫條件下可W分解生成N也的氨類添加劑，在鐵礦石的催化作用下，N也可W還原燒 結(jié)過程中生成的NOx。但是研究表明W上技術(shù)不僅會(huì)影響燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)，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(fā)一種簡單有效、低成本的燒結(jié)NOx減排 技術(shù)，對(duì)鋼鐵燒結(jié)廠減少污染物排放、降低環(huán)保成本具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于抑制燒結(jié)過程燃 料氮轉(zhuǎn)化的NOx控制方法，該工藝過程簡單、對(duì)設(shè)備要求低、成本低廉，在不增加燒結(jié)生產(chǎn)成 本、不降低燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上能有效實(shí)現(xiàn)NOx的減排。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：
[0007] -種基于抑制鐵礦燒結(jié)過程燃料氮轉(zhuǎn)化的NOx控制方法，先將燒結(jié)返礦中小于1mm 的顆粒篩分出來，然后將-1mm的燒結(jié)返礦、細(xì)粒赤鐵礦、生石灰、燒結(jié)燃料和具有粘結(jié)作用 的碳氨化合物配料后，在圓筒混合機(jī)中進(jìn)行預(yù)制粒，所得混合料與剩余含鐵原料、烙劑、燒 結(jié)返礦進(jìn)行常規(guī)制粒;然后將其布料、點(diǎn)火、燒結(jié);其中所述燒結(jié)燃料為焦粉或者無煙煤。
[0008] 上述的方法，優(yōu)選的，所述預(yù)制粒過程中，-1mm燒結(jié)返礦的用量為燒結(jié)燃料質(zhì)量的 1.5 ~3.0 倍。
[0009] 上述的方法，優(yōu)選的，所述細(xì)粒赤鐵礦中Si化的質(zhì)量含量為4~6% ;所述細(xì)粒赤鐵 礦為-0.074mm質(zhì)量含量大于70 %的赤鐵精礦，或-0.5mm質(zhì)量含量大于50 %的赤鐵粉礦，或 兩者的混合物。
[0010] 上述的方法，優(yōu)選的，所述細(xì)粒赤鐵礦的添加量為燒結(jié)鐵礦總質(zhì)量的20~40%。
[0011] 上述的方法，優(yōu)選的，所述碳氨化合物選自薦糖、淀粉、簇甲基纖維素、佩利多中的 一種或者幾種，其添加量為燒結(jié)燃料、-1mm的燒結(jié)返礦、細(xì)粒赤鐵礦質(zhì)量之和的0.1 %~ 0.3%。
[0012] 上述的方法，優(yōu)選的，通過生石灰調(diào)節(jié)細(xì)粒赤鐵礦與生石灰構(gòu)成的混合料堿度 (化0與Si化的質(zhì)量比）為2.0~2.4。
[0013] 本發(fā)明通過燒結(jié)燃料與細(xì)粒赤鐵礦、細(xì)粒燒結(jié)返礦、生石灰W及具有粘結(jié)作用的 碳氨化合物制成小球，其目的在于:①揮發(fā)分氮在燃燒初期便開始釋放，此時(shí)燒結(jié)燃料周邊 的碳氨化合物可在燃燒溫度較低時(shí)分解出CH、C0、H、0H等基團(tuán)，運(yùn)些基團(tuán)不僅可W與揮發(fā)分 中的含氮化合物反應(yīng)抑制NOx生成，還能夠還原已生成的NOx;②隨著燃燒溫度的提高，焦炭 氮開始發(fā)生氧化反應(yīng)，而此時(shí)小球中的-1mm的燒結(jié)返礦，由于自身含有鐵酸巧等催化NOx降 解的物質(zhì)，且比表面積較大，可促進(jìn)NOx還原為化，同時(shí)，由于細(xì)粒級(jí)的燒結(jié)返礦在較低溫度 下即可形成液相，可促進(jìn)細(xì)粒赤鐵礦與生石灰之間的反應(yīng)，且由于物料堿度控制在2.0~ 2.4之間，有利于燃料周邊形成更多的鐵酸巧系物質(zhì)，從而進(jìn)一步促進(jìn)了NOx的還原降解。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0015] (1)本發(fā)明針對(duì)揮發(fā)分氮和焦炭氮向NOx的轉(zhuǎn)化分別設(shè)計(jì)了減排方法，通過抑制燃 料N的氧化反應(yīng)和促進(jìn)NOx的還原反應(yīng)雙重手段，實(shí)現(xiàn)了在燒結(jié)過程中控制NOx的排放，針對(duì) 性強(qiáng)、減排效果好。
[0016] (2)本發(fā)明通過燒結(jié)燃料與細(xì)粒赤鐵礦、細(xì)粒燒結(jié)返礦、生石灰W及具有粘結(jié)作用 的碳氨化合物制成小球，充分發(fā)揮了碳氨化合物的作用，其粘結(jié)性能有利于制粒，同時(shí)在燃 燒條件下碳氨化合物易揮發(fā)生成有益于抑制NO生成的CH、C0、H、0H等基團(tuán)，并利用燒結(jié)自產(chǎn) 燒結(jié)返礦含有催化劑鐵酸巧的特性，W及通過合理配料有效促進(jìn)燒結(jié)過程在低溫下快速生 成鐵酸巧，有效提高了燃燒過程N(yùn)Ox的還原降解，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)過程中控制NO巧敞，無需后續(xù) 煙氣處理，且不改變常規(guī)燒結(jié)工藝制度，不增加生產(chǎn)成本，不會(huì)降低燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述， 但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于W下具體的實(shí)施例。
[0018] 除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義 相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0019] 除有特別說明，本發(fā)明中用到的各種試劑、原料均為可W從市場(chǎng)上購買的商品或 者可W通過公知