摘  要  針對265m2燒結(jié)機(jī)煙氣氮氧化物排放量超標(biāo)的情況，通過一系列的工業(yè)試驗，探索出了在目前生產(chǎn)工藝裝備和原燃料條件下降低煙氣氮氧化物排放量的措施，減少中和料中除塵灰配加量。改進(jìn)后煙氣氮氧化物實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

關(guān)鍵詞  燒結(jié)機(jī)  煙氣  氮氧化物  減排

Measures of Reducing NOX Content in Flue Gas of 265m2 Sintering Machine

Gong wenlei

(The Yinshan Steel Ironmaking Plant of Laiwu Iron and steel Group Corporation)

Abstract: The iron making mill of laiwu Steel Co,. is facing the problem of NOX excessive emission in sintering machine gas. Through a series of industrial experiment, the way to reduce NOX emission under present equipment, material and fuelcondition was found out. After the improvements, achieving emission standards.

Key words: sinter machine; flue gas; nitrogen oxide; emission reduction

1  簡介

隨著全國環(huán)境保護(hù)治理工作的深入，污染物達(dá)標(biāo)排放是鋼鐵企業(yè)的首要任務(wù)。氮氧化物作為燒結(jié)機(jī)主要的污染物之一，根據(jù)《山東省工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/2375—2013），其排放濃度最高不超過300mg/m3（以NO2計）。而目前燒結(jié)脫氮技術(shù)仍在試驗階段，不具備成熟應(yīng)用條件。為此，萊鋼銀山型鋼煉鐵廠通過對氮氧化物成因的全面分析，從原料和工藝上采取改進(jìn)措施，有效的控制了265m2燒結(jié)機(jī)氮氧化物的排放量，實現(xiàn)了零超標(biāo)。

2  燒結(jié)氮氧化物的成因分析

根據(jù)氮元素的來源，燒結(jié)煙氣中的NOx來自兩個方面：一方面燃料中的氮化物與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放出NOx；另一方面，空氣中的氮?dú)馀c氧氣在高溫條件下分解結(jié)合生成NOx。因此，從氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)過程，可以將燃燒過程中NOx的產(chǎn)生分為三種類型，即熱力型、燃料型和快速型NOx[1]。

2.1  熱力型NOx分析

空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诟邷貤l件下反應(yīng)生成NOx，此類型的NOx為熱力型NOx（Thermal NOx）。有研究資料表明，在絕對溫度小于1730K 也即1450℃時，幾乎不產(chǎn)生熱力型NOx，在型鋼煉鐵廠實際燒結(jié)過程中，根據(jù)低溫?zé)Y(jié)工藝要求，燒結(jié)溫度一般在1350℃左右，最高不超過1500℃，產(chǎn)生熱力型NOx可能性極低。所以只要按照工藝技術(shù)規(guī)程操作，熱力型NOx影響可忽略不計，勿需額外控制。

2.2  快速型NOx分析

在燃燒過程中，空氣中的氮?dú)猓∟2）與燃料中的碳?xì)浠鶊F(tuán)（CH）反應(yīng)生成HCN、CN等NO的前驅(qū)物，這些前驅(qū)物繼而被氧化為NOx，此類型的NOx被稱為快速型NOx(Prompt NOx)。

快速型NOx特點(diǎn)是反應(yīng)時間短暫，且并非是單純的氧化反應(yīng)。原因是在燒結(jié)過程中產(chǎn)生了大量的CO氣體，和一定的H2。CO和H2對NO都有還原作用，它們可將NO還原為N2。因此，控制快速型NOx是非常復(fù)雜的，而且根據(jù)其他學(xué)者實驗表明，快速型NOx含量不超過總含量的5%，因此，對于這部分的控制不再進(jìn)行。

2.3  燃料型NOx分析

燃料中的氮元素在燃燒過程中被氧化成NOx，這類NOx被稱之為燃料型NOx（Fuel NOx）。燃料型NOx是氮氧化物最主要的來源，從理論上分析控制方法有兩個途徑：（1）減少來自空氣中的氮元素含量；（2）減少來自燒結(jié)燃料中的氮元素含量。

2.3.1  空氣中氮元素分析

為了進(jìn)一步分析途徑（1）的可行性，我們選取了原燃料相似的但氮氧化物排放較低的某企業(yè)265m2燒結(jié)機(jī)和400m2燒結(jié)機(jī)進(jìn)行單位耗風(fēng)量的對比（見表1），結(jié)果如下：

（1）去除漏風(fēng)率影響，265燒結(jié)機(jī)的噸礦耗風(fēng)高34.64%。，說明我廠265燒結(jié)處于強(qiáng)氧氛圍中，過量的空氣也必然帶來過高的N2，這可以認(rèn)為是氮氧化物產(chǎn)生多的原因。

（2）查閱檢驗記錄可知，煤的含氮量一般在0.5-3%，而焦的含氮量則為0.8-1.8%。因此用煤替代焦炭理論上氮收入增加70%左右，這是燃料影響氮氧化物產(chǎn)生多的原因。

3  措施實施與效果

燒結(jié)過程中產(chǎn)生的煙氣具有NOx濃度低但排放量大、溫度波動大、粉塵含量高、含濕量大、含腐蝕性及有毒氣體、排放不穩(wěn)定等特點(diǎn)[1]。針對燒結(jié)過程中NOx的生成機(jī)理及產(chǎn)生的煙氣特點(diǎn)，對NOx排放控制主要從以下兩方面入手：原燃料控制和工藝控制。

3.1  原燃料控制

根據(jù)前文分析可知，降低燃料中帶入的氮是降低排放的根本法則。盡管處于成本考慮，燒結(jié)采用無煙煤替代焦粉，但是在排放臨界值出現(xiàn)時，盡可能采用低氮含量的焦粉代替煤粉或使用揮發(fā)分低的煤粉是可以達(dá)到降低氮氧化物排放的作用。

其次，控制配料中含氮高的料種也要予以控制，根據(jù)排放數(shù)值，制定配加上限，避免集中配加。2017年4月23日進(jìn)行了實驗驗證這一問題，因為22日晚階段性超標(biāo)，23日上午七時，通知1#265停配某除塵灰，2#265正常配，作為對比。實驗數(shù)據(jù)如表2。

通過停配除塵灰，1#265氮氧化物前后降低11.26mg/m3，2#265前后升高了13.3mg/m3。從這個實驗結(jié)合前期理論計算，可以認(rèn)為停配除塵灰可降低10-15mg/m3。

3.2  工藝控制

3.2.1 加強(qiáng)堵漏風(fēng)治理，降低有效風(fēng)量

控制燒結(jié)工藝條件，在燒結(jié)過程中利用CO和H2等還原性氣體，將煙氣中的NO還原為N2也是一個途徑。從這個角度出發(fā)，通過堵漏風(fēng)治理，降低有效風(fēng)量，改變強(qiáng)氧氛圍必然促進(jìn)了燒結(jié)過程中的N的還原反應(yīng)，降低了氮氧化物的產(chǎn)量。型鋼煉鐵廠把漏風(fēng)率由53.8%降低到48%±，觀察近三個月數(shù)值，氮氧化物平均下降25± mg/m3。

3.2.2 降低點(diǎn)火強(qiáng)度

點(diǎn)火溫度包含兩個方面的影響，一是點(diǎn)火溫度，二是點(diǎn)火強(qiáng)度，即跟單位面積單位時間的受熱面有關(guān)，也就是和機(jī)速影響較大。

混合料中的碳在700℃以上即開始著火燃燒，燃料顆粒的燃燒屬于氣一固相反應(yīng)，服從氧分子擴(kuò)散到固體燃料表面，氧分子被吸附，被吸附氧分子與碳發(fā)生反應(yīng)形成中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物斷裂形成氣相反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)物脫附并向廢氣擴(kuò)散的一般規(guī)律。

點(diǎn)火時間增加后，上層的燒結(jié)溫度和燃燒帶厚度增加。隨著燃燒帶的下移和下層的蓄熱作用，中下層的燒結(jié)溫0度是越來越高的，焦炭燃燒也更加劇烈，O2消耗量增多，NOx濃度變大，更多的焦炭參與了和O2的異相氧化反應(yīng)，焦炭-N0x的異相還原反應(yīng)減少，N0x總體排放量增大。經(jīng)過試驗表2所示，點(diǎn)火強(qiáng)度由54419 KJ/m3降到46039 KJ/m3后，氮氧化物平均下降20± mg/m3。

4  結(jié)語

通過工藝及原燃料優(yōu)化控制，在一定程度上可以降低氮氧化物排放量。但是隨著環(huán)保減排的深入推進(jìn)，遠(yuǎn)期只有新增脫硝設(shè)施才能從根本上解決氮氧化物超標(biāo)問題。

5  參考文獻(xiàn)

[1] 劉振林,周長強(qiáng),等. 降低120m2燒結(jié)機(jī)煙氣氮氧化物含量的措施[J].山東冶金.2017(39):45-47.