CN109181808B - 一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法 - Google Patents

一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，涉及烧结污染物减排技术领域。本发明首先在不加水的条件下将生石灰加入到燃料中进行干混，制得改性燃料，再将该改性燃料与含铁原料和熔剂进行混合、制粒得到混合料，将混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结。本发明通过将生石灰与燃料进行充分干混，从而使其疏松地分布在于燃料周围；燃料燃烧过程中会产生氮氧化物，疏松分布的生石灰可以高效催化氮氧化物的还原过程，进而实现铁矿烧结过程氮氧化物的高效减排。

Description

一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法
技术领域
本发明涉及烧结污染物减排技术领域，更具体地说，涉及一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法。
背景技术
钢铁是目前人类使用最多的一种金属材料，全球钢铁产量也在不断上升，2017年全球粗钢产量已经达到16.9亿吨。但在全球钢铁产量不断增长的同时，钢铁生产过程中对环境造成的危害也不容忽视，其中钢铁行业氮氧化物排放现状尤其严峻。而大量氮氧化物的排放是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，对生态环境以及国民的身体健康都造成十分严重的危害。据统计，钢铁行业氮氧化物气体的排放量占工业总排放量的10％左右，而其中烧结工序是产生氮氧化物的主要来源之一，占氮氧化物排放总量的50％左右。
目前国内外烧结过程氮氧化物的减排方法主要是对烧结烟气进行末端治理，方法主要有活性焦烟气净化技术、SCR脱硝技术(选择性催化还原法)以及SNCR脱硝技术(选择性非催化还原法)。其中，活性焦烟气净化技术氮氧化物脱除率较高，但是其投资和运行成本较高，某烧结厂通过该方式进行减排，成本达到10元/吨烧结矿，这种处理方式让钢铁生产企业背上沉重负担；而对于SCR脱硝技术，SCR脱硝适用温度(320～450℃)常常和烧结烟气温度(120～180℃)不匹配，另外烧结烟气中含有能降低催化剂活性物质，因此该技术氮氧化物减排率十分有限；对于SNCR脱硝技术，一方面SNCR脱硝技术适用温度(850-1100℃)也与烧结烟气温度不匹配，对烧结烟气进行二次加热也增加了减排成本，所以该技术的适用程度也较低。也有烧结相关学者和企业研究烧结氮氧化物过程控制相关技术，过程控制投资和运行成本低，易于实现，但是脱硝效率相对较低。
经检索，发明创造名称为：一种降低铁矿烧结NOx排放的原料制备及烧结方法(申请号：201710422217.5，申请日：2017.06.07)，该申请案公开的原料制备过程为：步骤1、按质量配比称取铁矿粉、燃料及熔剂；将铁矿粉按照质量比分为铁矿粉一和铁矿粉二；步骤2、将铁矿粉一进行造球，制备母球一；步骤3、铁矿粉二与熔剂均匀混合制备粘附粉；步骤4、将粘附粉与母球一在圆盘造球机中进行造球，制备母球二；步骤5、将焦粉与母球二进行均匀混合，得到降低铁矿烧结NOx排放的原料；该申请案利用铁酸钙和Fe2O3对NOx的催化还原作用，从而实现铁矿烧结NOx减排，但是烧结过程中氮氧化物的主要来源是燃料的燃烧过程，该申请案没有针对性地对燃料所释放的氮氧化物进行处理，导致氮氧化物的减排效果受到较大的限制。发明创造名称为：添加剂改性焦炭降低烧结过程NOx排放的方法(申请号：200710177237.7，申请日：2007.11.13)，该申请案将添加剂加入到水中配制成添加剂组分总浓度为0.5质量％～10.0质量％的乳液，搅拌乳液过程中加入0.5mm～10mm的焦炭颗粒，将添加剂为MgO、Mg(OH)2、MgCO3、Ca(OH)2、CaCO3、La2O3、CeO2、Ce2(C2O4)3、NiO、Ni2O3、Co2O3、Fe3O4、Fe2O3中的一种或2～4种混合物，该申请案通过对烧结燃料进行针对性处理，进而抑制燃料燃烧过程中氮氧化物的排放；但是在烧结料中加入这些物质会导致混合料中混入大量的杂质元素，从而影响烧结矿质量。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于针对现有技术中烧结过程氮氧化物减排效率较低的问题，提供了一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法；本发明通过将小粒径的燃料颗粒和少量的生石灰颗粒进行干混，制备得到改性燃料，烧结混合料中混入该改性燃料可以有效降低氮氧化物排放量。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，步骤为：
(1)燃料改性处理
在不加水的条件下将生石灰加入到燃料中进行干混，制得改性燃料；
(2)制备烧结料
将含铁原料、熔剂与改性燃料进行混合、制粒得到混合料；
(3)抽风烧结
将混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结。
优选地，步骤(1)中生石灰加入量是燃料总质量的0.25％～5％。
优选地，步骤(1)中粒度小于1.0mm的燃料与粒度大于1.0mm的燃料的质量之比为：1～1.86。
优选地，燃料中H的质量含量小于0.5％。
优选地，步骤(1)中生石灰加入量是燃料总质量的0.5％～3％。
优选地，粒度小于0.5mm的燃料占燃料总质量的百分比为25％～30％。
优选地，粒度大于3mm的燃料占燃料总质量的百分比小于20％。
优选地，生石灰先进行干燥处理，而后在不加水的条件下将生石灰加入到燃料中进行干混，制得改性燃料。
优选地，在燃料破碎的过程中将干燥处理后的生石灰加入到燃料中，燃料在破碎的过程中与生石灰进行干混，制得改性燃料。
优选地，生石灰中粒径小于200目的占比不小于80％。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，首先在不加水的条件下将生石灰加入到燃料中进行干混，制得改性燃料，再将该改性燃料与含铁原料和熔剂进行混合、制粒得到混合料，将混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结；通过将生石灰与燃料进行充分干混，从而使其疏松地分布在于燃料周围；燃料燃烧过程中会产生氮氧化物，疏松分布的生石灰可以高效催化氮氧化物的还原过程，进而实现铁矿烧结过程氮氧化物的高效减排。
(2)本发明的一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，加入的生石灰占燃料质量百分比的0.5％～3％，并且生石灰与燃料充分干混，疏松地分布在于燃料周围，避免对燃料的燃烧过程造成阻碍，从而促进燃烧产生的氮氧化物的有效还原，同时生石灰可以对燃料生成的氮氧化物的还原过程进行高效催化。
(3)本发明的一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，加入的燃料粒度不大于5mm，生石灰中粒径小于200目的占比不小于80％，避免燃烧过程中燃料燃烧速度过慢或者燃烧不充分。小粒径的燃料促进燃料的燃烧，并且增大反应界面；同时小粒径的生石灰可以有效提高氮氧化物还原过程的催化效率。
附图说明
图1为本发明的一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法的流程图。
具体实施方式
下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解。
实施例1
如图1所示，本发明的一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，步骤为：
(1)燃料改性处理
在不加水的条件下将生石灰加入到燃料中进行干混，制得改性燃料；具体步骤为：在干燥的条件下，先将燃料加入到混料机中，然后再将生石灰添加在燃料中，将生石灰和燃料进行干混，在混合的过程中避免有水的加入，其中生石灰的质量为燃料总质量的0.25％，其中生石灰中粒径小于200目的占比不小于80％，本实施例的燃料为焦粉；此处，值得注意的是如果混料机潮湿则需要对混料机进行干燥处理。
(2)制备烧结料
将含铁原料、熔剂与改性燃料进行混合、制粒得到混合料；其中含铁原料可以包括铁矿粉、返矿、高炉灰、OG泥等钢业厂的含铁尘泥等，本实施例具体的原料配比如表1所示；将表1中的原料按照原料配比加入到混料机中进行混合，在混合的过程中加入水，使得烧结原料进行混合制粒并得到烧结混合料。
表1烧结原料配比
Figure BDA0001820054300000041
(3)抽风烧结
将混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表6所示。
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，步骤(1)中粒度小于1.0mm的燃料与粒度大于1.0mm的燃料的质量之比为：1～1.86，本实施例燃料的粒度组成如表2所示，其中本实施例中粒度小于1.0mm的燃料与粒度大于1.0mm的燃料的质量之比为1。
将混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
表2实施例2的燃料的粒度组成
Figure BDA0001820054300000042
实施例3
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，步骤(1)中粒度小于1.0mm的燃料与粒度大于1.0mm的燃料的质量之比为：1～1.86，本实施例燃料的粒度组成如表3所示，其中本实施例中粒度小于1.0mm的燃料与粒度大于1.0mm的燃料的质量之比为1.5。
将混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
表3实施例3的燃料的粒度组成
Figure BDA0001820054300000051
实施例4
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，步骤(1)中粒度小于1.0mm的燃料与粒度大于1.0mm的燃料的质量之比为：1～1.86，本实施例燃料的粒度组成如表3所示，其中本实施例中粒度小于1.0mm的燃料与粒度大于1.0mm的燃料的质量之比为1.86。
将混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
表4实施例4的燃料的粒度组成
Figure BDA0001820054300000052
实施例5
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，在干混之前将生石灰和燃料进行干燥处理，先将燃料加入到混料机中，然后再将生石灰添加在燃料的表面，干混后得到改性燃料；将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表6所示。
实施例6
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，将燃料加入到破碎机进行破碎处理，在燃料破碎的过程中将干燥处理后的生石灰加入到燃料中，燃料在破碎的过程中与生石灰进行干混，制得改性燃料；将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
实施例7
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，生石灰的质量为燃料总质量的0.5％。
将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
实施例8
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，生石灰的质量为燃料总质量的1％。
将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
实施例9
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，生石灰的质量为燃料总质量的3％。
将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
实施例10
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，生石灰的质量为燃料总质量的5％。
将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
实施例11
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，其中生石灰中粒径小于200目的占比不小于85％。将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
对比例1
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，不对燃料进行改性处理，直接将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表6所示。
对比例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，取燃料质量5％的生石灰，采用LCC技术进行包裹制粒，其中LCC技术为日本新日铁住金开发了Lime Coating Coke技术。LCC技术具体的过程为：先将一部分生石灰与焦粉加水预先混合制粒，使得部分生石灰包裹在焦粉外表面，再将生石灰包裹制粒的燃料与其他原料进行混合制粒。
将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表6所示。
对比例3
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，取燃料质量10％的生石灰，采用LCC技术进行包裹制粒，其中LCC技术为日本新日铁住金开发了Lime Coating Coke技术。LCC技术具体的过程为：先将一部分生石灰与焦粉加水预先混合制粒，使得部分生石灰包裹在焦粉外表面，再将生石灰包裹制粒的燃料与其他原料进行混合制粒。
将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表6所示。
对比例4
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，生石灰的质量为燃料总质量的10％。
将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX含量，并记录如表5所示。
表5实验数据对比及减排率
Figure BDA0001820054300000071
表6烧结指标对比
Figure BDA0001820054300000081
通过对上述的数据进行对比分析可以得到以下结果，
(1)将实施例1与对比例1进行对比可以发现，通过对燃料进行改性，可以使得烧结烟气中NOX的浓度由对比例1(未进行燃料改性的实验)的260mg/m3下减排至220mg/m3，从而显著降低了烧结烟气中的NOX的含量，并具有显著的减排效果；与此同时从表6的烧结指标的数据可以发现，实施例1不仅达到了较好的减排效果，而且使得烧结过程的烧结指标基本不变，可以在保证烧结矿产质量的前提下，达到较好的NOX减排效果。
(2)将实施例1、对比例2与对比例1进行对比可以发现，不论是通过本发明的燃料改性还是通过对燃料进行包覆(LCC技术)，都能达到减排NOX的效果；但是值得分析的是，在采用本发明中燃料改性的过程中，仅需添加0.25％的生石灰进行改性就能使得NOX的减排效率达到15.38％，而对比例2添加5％的生石灰对燃料进行包覆(LCC技术)时NOX的减排效率仅为11.39％。对于该问题申请人百思不得其解，并通过开展多次内部研讨会进行论证，并最后认为其原因可能是：
首先，两种处理方式的区别点在于：
1)生石灰的添加方式
对比例2(LCC技术)通过生石灰对燃料进行包覆制粒，使得燃料表面形成生石灰的包覆层，进而使得内部的燃料形成相对密闭的空间，抑制燃料与氧的直接接触，从而促使着NOX的减排。因此为了在燃料表面达到良好的包覆效果，对比例2(LCC技术)在燃料表面包覆生石灰的过程中需要持续的加入水，从而促使生石灰可以充分的包覆于燃料的表面。相比之下，实施例1的燃料改性技术使用过程中特别要求需要在干燥的条件下将生石灰加入到燃料中进行干混改性处理。
2)生石灰的加入量
与此同时，对比例2(LCC技术)为了使得生石灰对燃料进行更好地包覆制粒，就需要在包覆的过程中添加相对大量的生石灰，否则就使得生石灰难以对燃料进行有效的包覆；显然，如果只添加0.25％的燃料加水进行燃料包覆，则生石灰必然难以形成封闭的包覆层，因此在采用对比例2(LCC技术)时，生石灰的加入量相对较大，因此对比例2中生石灰的加入量为燃料的5％。相比之下，本发明实施例1的燃料改性技术，目的在于对燃料的改性，而不是通过燃料表面包覆达到减排的效果，因此本发明燃料改性技术仅需要加入相对较少的燃料，就可以达到减排的效果，实施例1中燃料的加入量为0.25％。
所以，对比例2(LCC技术)的减排效果劣于实施例1原因在于：
其一、对比例2(LCC技术)在加水包覆燃料后，在燃料燃烧初期抑制了燃料反应生成CO等还原性气体，使得NOx的还原过程只能依赖固体C作为还原剂进行还原；而实施例1在对燃料进行改性的过程中，不会使得燃料与O完全隔绝，进而保证了燃料与O的有效接触，使得燃料在燃烧过程可以顺利进行，则使得燃料燃烧形成相对大量的CO还原性气体，而CO可以对燃料燃烧产生的NOx进行还原，进而改变了NOx还原的反应界面；此时NOx和CO之间的反应界面是气-气相反应界面，相比较于气-固相反应界面，气-气相反应界面上反应的反应速率更快，并且反应更加充分。
其二、对比例2(LCC技术)由于燃料燃烧过程受阻，使得燃料难以快速燃烧导致燃料燃烧温度较低，由于燃料燃烧过程中的温度较低，而且由于NOx的反应需要在高温条件下才能进行，所以燃料表面温度较低会使得NOx还原效果不充分；而且，由于温度较低，使得与燃料接触到铁矿粉难以快速形成铁酸钙，从而导致NOx的催化还原效果的降低。
其三，对比例2(LCC技术)中的生石灰由于包覆于燃料的表面，NOx的催化还原过程中主要发生在燃料的外表面，包裹层内部燃料所释放的NOx需要到达包裹层附近才能得到还原催化，而在包裹层附近NOx与C之间的还原反应界面又减小了，所以导致NOx的催化还原的效果较差。而实施例1中的燃料改性技术，由于混入的生石灰颗粒粒度较小，在干混的过程中一部分生石灰可以充分填充燃料的空隙中，在燃烧的过程中会再一定程度上形成相对较小的还原气氛，与此同时生石灰在燃料空隙中充当NOx还原的催化剂，另外一部分生石灰会粘附于燃料的表面，并在燃料表面快速燃烧的过程中与铁矿粉形成铁酸钙，所形成的铁酸钙可以促进NOx的催化还原，从而实现在燃料内部和燃料表面对NOx同时进行催化还原，进而提高了NOx减排效率。
(3)将对比例2和对比例3进行对比，同时将实施例1、7、9和10进行对比；通过将对比例2和对比例3进行对比发现，LCC技术中加入10％的生石灰减排效果比加入5％的生石灰减排效果好，其原因可能为生石灰加入量越多，生石灰对燃料的包覆效果越好，进而LCC技术减排效果越好，在进行对比例2和对比例3之前，申请人还特别实验了添加3％的生石灰对燃料进行包覆，但是有生石灰的添加量太少，使得基本难以达到包覆效果，也基本没有达到减排的效果，因此没有专门记录实验数据。
但是对于本发明中的改性燃料技术，将实施例1、7、9和10进行对比可以发现在燃料改性的过程中，并不是生石灰的加入量越多，其燃料改性的效果越好。实施例1、7、9和10，生石灰占燃料总质量的比例分别为0.25％～5％，随着生石灰的加入量的添加，NOx的减排效果先增大后减小，当生石灰的加入量大于3％之后NOx的减排效果反而降低，而针对于LCC技术当生石灰的加入量小于3％时，基本没有减排效果。这也体现了两者的减排机理完全不同。至于本发明生石灰添加量大于3％时，NOx减排效果恶化的原因可能为：添加较多的生石灰使得燃料的空隙充满了生石灰，并对燃料的燃烧性能产生影响，使得NOx的减排效果恶化。与此同时与对比例4进行对比可以发现，同样是添加生石灰进行燃料改性，当生石灰的加入量为10％时，不仅没有达到减排的效果，反而使得NOx的排放量有所增加，其原因可能是过多的生石灰严重影响了燃料的燃烧过程，使得燃料燃烧过程中的N的转化率增大，并提高了NOx的排放量。
(4)对比实施例1和对比例1，以及对比例2和实施例10的烧结指标，可以发现对比例2(LCC技术)会使得烧结指标恶化，从而影响烧结矿的产质量。而本发明的实施例1与对比例1的烧结指标基本相当，实现了在保证烧结矿产质量的前提下对NOx的有效减排。
(5)通过对比实施例2～4，发现粒径为0.5～3mm的燃料占比越多，NOx减排效果越好；同时将实施例4的烧结指标与对比例1的烧结指标进行对比发现，使用本发明减排方法的过程中，增加小粒径燃料占比对于烧结矿产品质量以及烧结过程产生的影响较小。而提高小粒径燃料占比可以提高NOx减排效果的原因在于：通过对小粒径燃料的合理使用，有效增大了燃料的比表面积即增大了燃料的反应界面面积，从而促进燃料的燃烧，进而使得燃料生成大量用于还原NOx的CO；另外比表面积的增加有利于快速提高燃烧温度，从而促进了NOx的还原过程；另外较大的比表面积也促进了生石灰对NOx还原过程的高效催化。反观前面提到的LCC技术，LCC技术中需要在混料机中通过生石灰对燃料进行包覆，由于形核需要所以LCC技术中燃料粒径普遍较大，但是其存在的弊端是进一步限制了燃料的燃烧过程，因为燃料粒径的增大导致其比表面积的减小；燃料比表面积的减小一方面导致燃料颗粒燃烧反应界面的减小，另外一方面也不利于其产生的NOx的还原以及还原催化的过程。
(6)将实施例5与实施例1进行对比发现，实施例5的NOx减排率高于实施例1中NOx减排率，其原因在于：由于本发明的改性燃料中用于燃料改性的生石灰含量较少，如果在干混过程中先将生石灰加入混料机中或者生石灰与燃料同时加入混料机中，由于生石灰的粘附能力较强，所以该混合方式会使得大部分加入的生石灰粘附在混料机的混料容器内壁上，从而导致加入的生石灰不能充分地与燃料混合，所制得的改性燃料对NOx的减排效果也十分有限；而按照实施例5中的混合方式就可以避免生石灰出现不必要的损失，将生石灰添加在燃料的表面，可以促进生石灰在后续混合过程中充分粘附在燃料表面并且在燃料颗粒之间充分填充，进而提高其烧结过程中NOx的减排效果。
(7)将实施例6与实施例1进行对比发现，实施例6的NOx减排率高于实施例1中NOx减排率，其原因在于：实施例6中，在燃料破碎的过程中将干燥处理后的生石灰加入到燃料中，燃料在破碎的过程中与生石灰进行干混，制得改性燃料，破碎的方式可以是通过破碎机进行机械破碎。一方面在燃料的破碎过程中由于燃料的剧烈震动促进生石灰可以与燃料充分混合，促进生石灰在后续混合过程中与燃料表面充分接触并且在燃料颗粒之间充分填充；另一方面，生石灰加入破碎机中还可以进一步促进生石灰粒度的细化，同样有利于改性燃料在烧结过程中NOx的减排。
(8)将实施例11与实施例1进行对比发现，实施例11的NOx减排率高于实施例1中NOx减排率，其原因在于：本实施例中生石灰中粒径小于200目的占比不小于85％，尽可能减小生石灰的粒径可以促进生石灰在燃料周围的充分均匀分布，促进对燃料生成的NOx进行还原催化，所以对提高烧结燃料中NOx的减排效率具有较大的帮助。
实施例12
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中在燃料改性处理过程中添加了0.3％～3％的CaCl2，本实施例中在燃料改性处理过程中加入了燃料质量0.5％的CaCl2，将其磨细后在燃料改性处理过程中同时进行混合；与实施例1进行对比，结果表明NOx的减排效率提高7.3％。
实施例13
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中在燃料改性处理过程中添加了0.3％～3％高锰酸钾，的本实施例中在燃料改性处理过程中加入了燃料质量0.5％的将其磨细后在燃料改性处理过程中同时进行混合；与实施例1进行对比，结果表明NOx的减排效率提高6.7％。
实施例14
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中在燃料改性处理过程中添加了0.3％～3％的钢渣，本实施例中在燃料改性处理过程中加入了燃料质量0.5％的钢渣，将其磨细后在燃料改性处理过程中同时进行混合；与实施例1进行对比，结果表明NOx的减排效率提高9.2％。其原因在于：钢渣中含有CaO和铁氧化物，可以另外形成新的铁酸钙对NOx进行催化还原；另外由于钢渣自身为多孔结构，比表面积较大，其含有的催化剂可以对NOx进行充分地催化还原。
实施例15
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中在燃料改性处理过程中加入了燃料质量0.5％的钢渣、0.5％的高锰酸钾和0.5％的CaCl2，将其磨细后在燃料改性处理过程中同时进行混合；与实施例1进行对比，结果表明NOx的减排效率提高10.3％。
实施例16
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中在燃料改性处理过程中添加了0.3％～3％的K2CO3，本实施例中添加了0.5％，与实施例1进行对比，使得NOx的减排效率提高4.7％。其原因在于：K2CO3一方面可以起到碱金属对NOx的还原过程起到催化作用；另外K2CO3分解出的部分CO2与固体C生成气相的CO，进一步促进NOx的还原减排。
实施例17
本实施例基本同实施例1，不同之处在于在燃料改性处理过程中还添加了0.3％～3％的CaCO3，本实施例中添加了0.5％，与实施例1进行对比，使得氮氧化物的减排效率提高4.5％。CaCO3分解产生CaO和CO2，一方面CaO可以起到碱金属对NOx的还原过程起到催化作用；另外部分CO2与固体C生成气相的CO，进一步促进NOx的还原减排。
实施例18
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中使用的燃料为国贸煤粉，该国贸煤粉的N元素含量为0.92％，H元素含量为2.09％，将其所制成改性燃料，而后将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX平均排放浓度，并记录如表7所示。
实施例19
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中使用的燃料为鑫都源煤粉，该煤粉的N元素含量为0.90％，H元素含量为1.39％，将其所制成改性燃料，而后将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX平均排放浓度，并记录如表7所示。
实施例20
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中使用的燃料为风铄煤粉，该煤粉的N元素含量为0.84％，H元素含量为0.54％，将其所制成改性燃料，而后将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX平均排放浓度，并记录如表7所示。
实施例21
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中使用的燃料为焦化焦粉，该焦粉的N元素含量为1.03％，H元素含量为0.28％，将其所制成改性燃料，而后将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX平均排放浓度，并记录如表4所示。
实施例22
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中使用的燃料为炼铁焦粉，该焦粉的N元素含量为0.89％，H元素含量为0.27％，将其所制成改性燃料，而后将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX平均排放浓度，并记录如表7所示。
实施例23
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中使用的燃料为航桂焦粉，该焦粉的N元素含量为0.80％，H元素含量为0.29％，将其所制成改性燃料，而后将含铁原料、熔剂与改性燃料的混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结，并在烧结烟气主管道中检测烧结烟气的NOX平均排放浓度，并记录如表7所示。
当使用H含量不同的燃料种类时，其氮氧化物排放情况存在差异，表7为不同种类燃料的含H、N量以及其氮氧化物排放浓度。
表7不同种类燃料含H、N含量及其氮氧化物排放浓度
Figure BDA0001820054300000131
通过表7的数据可见，其整体上具有燃料中H元素越少氮氧化物排放浓度越低的趋势；而对于燃料中的N元素，将焦化焦粉与几种煤粉进行对比分析发现，焦化焦粉中的N元素含量高于几种煤粉，但是其氮氧化物排放浓度却远低于几种煤粉，究其原因发现焦化焦粉中H元素含量较低。
目前研究烧结过程氮氧化物的研究人员普遍认为在源头控制方面，控制燃料中的N元素含量可以有效控制氮氧化物的排放量。但是通过上述数据发现，相比较于N元素含量，H元素含量对燃料氮氧化物的排放浓度也具有较大的影响，甚至比N元素起到更加重要的作用，而通过研究氮氧化物的生成机理，发现燃料中N转化成NOx的过程为：
N+H+C＝HCN
HCN+O＝NCO+H
NCO+O＝NO+CO
可见燃料中燃料中H的存在对N向NO的转化起到催化剂的作用，因此降低燃料中的H元素含量在一定程度上可以实现烧结过程氮氧化物的减排。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

Claims (6)

1.一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，其特征在于：步骤为：
（1）燃料改性处理
在不加水的条件下将生石灰加入到燃料中进行干混，制得改性燃料；在干混之前将生石灰和燃料进行干燥处理；生石灰加入量是燃料总质量的0.5%~1%；粒度小于0.5mm的燃料占燃料总质量的百分比为25%~30%；粒度小于1.0mm的燃料与粒度大于1.0mm的燃料的质量之比为：1~1.86；
（2）制备烧结料
将含铁原料、熔剂与改性燃料进行混合、制粒得到混合料；
（3）抽风烧结
将混合料装铺于台车上，对混合料进行点火、抽风烧结。
2.根据权利要求1所述一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，其特征在于：燃料中H的质量含量小于0.5%。
3.根据权利要求1所述一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，其特征在于：粒度大于3mm的燃料占燃料总质量的百分比小于等于20%。
4.根据权利要求 1~3任一项所述一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，其特征在于：生石灰先进行干燥处理，而后在不加水的条件下将生石灰加入到燃料中进行干混，制得改性燃料。
5.根据权利要求 1~3任一项所述一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，其特征在于：在燃料破碎的过程中将干燥处理后的生石灰加入到燃料中，燃料在破碎的过程中与生石灰进行干混，制得改性燃料。
6.根据权利要求 1~3任一项所述一种铁矿烧结过程氮氧化物减排方法，其特征在于：生石灰中粒径小于200目的占比不小于80%。
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