铁矿石烧结过程中的氮氧化物排放规律及其影响因素试验研究

摘要

随着我国钢铁工业的快速发展，其带来的环境问题亦日益严峻。烧结生产是钢铁工业的重要组成部分，烧结过程带来了严重的环境污染，其中烧结中产生的NOx占钢铁工业NOx排放的一半以上，已经引起了高度重视。
　　本文从烧结NOx排放的源头出发，对影响焦炭燃烧和燃料氮释放的影响因素进行了试验研究。
　　本文利用水平管式炉，在研究了焦炭中燃料氮释放规律的基础上，分别研究了温度和焦炭粒径对于焦炭燃烧NOx排放的影响。结果表明低于1000℃时，焦炭N转化率随温度的升高而增大，高于1000℃后则是随温度的升高而减小;焦炭粒径为1.0-2.0mm时燃烧最激烈，焦炭N转化率最高。同时试验还研究了不同碱金属对与焦炭燃烧NOx释放的影响，结果表明多种碱金属化合物均能够不同程度地降低焦炭燃烧的NOx排放量，降低焦炭N转化率，试验中所采用的4种碱金属效果由高到低依次为K2CO3＞Na2CO3＞KCl＞NaCl。
　　本文利用烧结杯中试试验系统，从常规烧结工艺出发，分别研究了改变点火工艺和配料工艺参数对烧结NOx排放的影响。试验结果表明:对于点火工艺，提高点火时间会增大NOx排放浓度，但NOx排放总量基本不变;提高点火负压则能够同时增大NOx排放浓度和NOx排放总量。对于配料工艺参数，焦炭含量由4.05％提高至4.35％和4.6％，NOx排放浓度和焦炭N转化率随之呈正相关增大关系;提高碱度，NOx排放浓度与焦炭N转化率均增大;水分含量在6.0％-7.0％之间变化，NOx排放浓度随水分呈正相关规律，焦炭N转化率呈负相关规律;返矿含量在10％-30％变化，NOx的还原受返矿中铁酸钙催化影响，NOx排放浓度基本保持不变，焦炭N转化率则与返矿含量的变化呈负相关;改变床层高度会影响烧结料蓄热作用，NOx排放浓度随床层高度的增大而减小，焦炭N转化率则随床层高度的增大而增大。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 铁矿石烧结介绍

1．1．1 我国钢铁行业的发展现状

1．1．2 铁矿石烧结的目的和意义

1．2 烧结烟气概述

1．2．1 烧结烟气特点

1．2．2 环境保护对烧结烟气排放的要求

1．3 烧结中的NOx生成及控制研究现状

1．3．1 烧结中NOx的生成

1．3．2 烧结中NOx的控制

1．4 本文主要研究内容

2 试验系统介绍

2．1 水平管式炉试验系统介绍

2．1．1 管式炉炉体及温度控制单元

2．1．2 气流流量控制

2．1．3 烟气的测量与分析

2．2 铁矿石烧结试验系统介绍

2．2．1 烧结系统试验台

2．2．2 烧结杯试验流程

3 烧结中焦炭燃烧的NOx排放规律研究

3．1 试验方法

3．2 不同工况下的焦炭燃烧NOx排放规律

3．2．1 温度对焦炭燃烧过程NOx排放的影响

3．2．2 粒径对焦炭燃烧过程NOx排放的影响

3．3 碱金属添加剂对焦炭燃烧NOx排放的影响

3．3．1 典型工况下不同碱金属对焦炭燃烧NOx排放的影响

3．3．2 温度对K、Na催化活性的影响

3．4 本章小结

4 铁矿石烧结过程中NOx排放的影响因素

4．1 原料性能

4．2 常规烧结工艺下的烧结参数及NOx排放规律

4．3 点火工艺的影响

4．3．1 点火时间

4．3．2 点火负压

4．4 烧结配料参数的影响

4．4．1 焦炭用量

4．4．2 碱度

4．4．3 水分

4．4．4 返矿含量

4．4．5 床层高度

4．5 本章小结

5 全文总结及展望

5．1 全文总结

5．2 下一步工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果