基于铁矿烧结物料调控的SO2和NOx协同减排规律研究

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本文以烧结S02和NOx为主要研究对象,从源头出发,以物料调控协同减排烧结烟气污染物为指导思想,结合现有相关技术的方法与理论,在对烧结过程S02和NOx的形成及影响因素分析的基础上,通过从烧结原料(铁矿石、燃料、熔剂及返回料)入手,制定烧结物料调控方案,研究不同方案对烧结S02和NOx的生成和排放以及烧结矿质量的影响规律,实现在保证烧结矿质量的前提下烧结S02和NOx协同减排的目标。利用铁矿石含硫量的差别及其配比,将铁矿石分为“高硫”铁矿石和“低硫”铁矿石两部分,在通过预制粒的方式将“高硫”铁矿石置于烧结料球内部的方案中,硫的分布发生改变,料球的致密性有所提高,使得硫与氧的接触减少;结合料球内外层的温度差,CaO的固硫作用也得到发挥。烧结杯试验结果表明,S02的排放量减少了41.02%,同时方案对NOx的排放和烧结矿质量的影响较小。在铁矿石均匀分布的双层料球结构中,燃料置于料球外层,结合熔剂置于外层或内层的原燃料分布方式对烧结S02和NOx的综合减排效果较好。其中,将燃料和熔剂均置于烧结料球外层方案的烧结杯试验结果显示,S02减排了 11%,NOx减排了 8.48%,转鼓强度提高了 1.65%。燃料外置将促进其燃烧,增强料层的还原性气氛;熔剂外置则增强了CaO的固硫作用,而内置则有助于铁酸钙的发展。根据燃料和熔剂在料球中的分布对烧结SO2和NOx的形成所产生的影响,设计了针对烧结NOx的三层烧结原料结构,该原料结构的主要特点是将全部燃料裹附于料球外侧作为外层,熔剂与50%的铁矿石位于中间层,其余50%的铁矿石位于内层。该原料结构可在提高料层还原性气氛的同时进一步促进铁酸钙的发展。烧结杯结果显示,NOx减排达到19.93%,转鼓强度提高2.68%,而S02排放量增加了 17.7%。通过对烧结料层三个单元的自动蓄热进行计算,结果表明料层的可利用蓄热率由第二单元的33.1%增加到第三单元的42.3%;焦炭配比由第一单元的7.0%降低到第三单元的5.5%。烧结杯试验结果显示,燃料消耗减少了7.5kg/t,S02和NOx分别减排了57.7%和1 8.4%,烧结矿质量亦有所改善。在添加烧结返回料的烧结杯试验中,分别添加3%高炉重力灰和电场混合灰方案的SO2和NOx排放量分别增加了2.76%26%和13.1%、21.9%;分别添加3%钢渣尾渣和氧化铁皮方案的SO2排放量分别增加了 11.4%和12.6%,而NOx分别减排了 1.40%和11.5%。同时,添加3%烧结返回料对烧结矿的质量影响较小。综合分析返回料对烧结烟气污染物和烧结过程的影响,建议控制添加高炉重力灰的比例为1%~3%,钢渣尾渣3%~4%,氧化铁皮2%~5%,一、二级电场除尘灰2%~3%,同时停止三、四级电场除尘灰的使用。通过调节铁矿石、燃料或熔剂在烧结料球中的分布、减少燃料消耗和控制烧结返回料使用等源头控制措施,有助于实现烧结S02和NOx协同减排的物料调控方案的制定。
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