CN111004914B - 一种铁矿球团生产过程喷氨脱硝的强化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁矿球团生产过程喷氨脱硝的强化方法，该方法是通过在球团粘结剂膨润土中配加抗爆裂添加剂，制备爆裂温度高、热稳定性好的球团，从而将球团热处理过程的料层厚度提高1.5～1.75倍，机速降低至4/7～2/3，并将干燥Ⅱ段抽风风速降低至0.8～1.0m/s，在干燥Ⅱ段烟罩气流中均匀喷入氨水进行脱硝。本发明的优点是：由于厚料层操作及气流速度降低，延长了气流通过球团料层的时间，提高了脱硝催化剂含铁矿物与NOx、NH3的作用时间，从而强化了干燥段喷氨脱硝的效率，NOx脱除率提高了15％～30％。

Description

一种铁矿球团生产过程喷氨脱硝的强化方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金球团工艺技术领域，具体涉及一种铁矿球团生产过程喷氨脱硝的强化方法。
背景技术
NOx被认为是强效温室气体，同时也是造成“臭氧空洞”、光化学烟雾及酸雨等的主要因素，对生态环境危害巨大。
钢铁工业产生的烟气量大，其排放颗粒物、SO2、NOx等多种污染物，虽然钢铁工业在除尘、脱硫等方面取得了较大的进步，但是对于NOx的污染防治尚处于起步阶段。据国内外研究表明，由铁矿石烧结和球团产生的烟气排放的NOx居钢铁企业首位，占比超过50％。近年来我国球团矿生产得到了长足的发展，产量已超过一亿吨规模，但同时也带来了环境污染问题。球团工艺燃料燃烧供热产生大量烟气，烟气中氮氧化物含量较高(300mg/m3左右)，若不经脱硝处理直接将烟气排放大大气中，对生态环境造成污染。
因此，需要对球团工艺产生的烟气进行脱除NOx处理后才能将其排入大气。随着国家对环保要求的日益严格，2019年国家发布了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，提出具备条件的钢铁企业要实施超低排放改造，进一步降低了污染物的排放限值，氮氧化物限值调整为50mg/Nm3，其对于球团烟气脱硝的技术难度和要求显著增大。当前烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法(SCR)、非催化还原法(SNCR)、SCR/SNCR混合法等，在我国火力发电等行业已有较好的应用。但球团烟气量大、组成复杂且波动大，单纯采用末端脱硝的方法，其对NOx脱除程度要求高，难以达到超低排放的标准要求。
如果在球团生产过程预先脱除一部分NOx对实现超低排放意义重大。专利(CN108404660A)公开了一种铁矿氧化球团生产过程的SCR脱硝方法，利用球团中含铁矿物的催化性以及链篦机-回转窑工艺、带式焙烧机工艺抽风干燥段的温度为300℃～500℃，满足SCR脱硝的温度要求，提出在干燥段喷氨脱硝的方法，成功脱除一部分烟气中的NOx。但由于气流通过球团料层的时间短，NOx的脱除程度相对较低，因此，有必要进一步提高脱硝效率，为球团烟气NOx实现超低排放打下坚实的基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁矿球团生产强化喷氨脱硝的方法，通过加入添加剂，提高球团的爆裂温度，优化工艺参数，延长脱硝反应时间，解决现有技术中NOx与NH3和球团中含铁矿物作用时间短，脱硝效率不高的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
本发明的一种铁矿球团生产强化喷氨脱硝的方法，包括铁矿球团生产的配料制备生球过程和链篦机的干燥预热过程，包括铁矿球团生产的配料制备生球过程和链篦机的干燥预热过程，所述的链篦机的干燥预热过程是将链箅机沿物料前进方向依次分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热Ⅰ段和预热Ⅱ段，在链篦机的抽风干燥段配置有喷氨脱硝作业，其特征在于：
1)所述的配料制备生球过程：首先在膨润土中加入添加剂，其添加剂的添加比例为膨润土的1％～3％，充分混匀，制成抗爆裂的添加剂，然后将其按0.8％～2％的添加比例添加到铁精矿中，混匀后给入造球盘制备生球；
2)所述的链篦机的抽风干燥段的喷氨脱硝作业；
3)链篦机球团料层厚度控制在240～280mm,链篦机机速控制在2.0～2.3mm/min；
4)鼓风干燥段的风温控制在250～300℃，脱除50％以上的水分，抽风干燥段风温控制在300～400℃，风速控制在0.8～1.0m/s。
作为本发明的进一步优化，所述的添加剂为亲水性有机物，其组成：羧甲基淀粉钠:阳离子聚丙烯酰胺:羧甲基纤维素钠为2～4:3～4:5～7。
作为本发明的进一步优化，所述的链篦机的抽风干燥段的喷氨脱硝作业是在干燥Ⅱ段的烟罩内设置若干个用于喷洒还原剂氨水的管道，向烟罩气流中均匀喷入氨水，利用球团中含铁矿物的催化作用使NH3将NOx还原成N2。
作为本发明的进一步优化，所述的向烟罩气流中均匀喷入氨水按照NH3/NO比值范围为0.5～0.8控制还原剂氨水的喷入量。
与现有技术相比，本发明的优点：
(1)本发明是针对球团干燥过程4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O的脱硝反应时间短的问题，通过制备爆裂温度高的球团，使其可以在较高的温度、较厚的料层和较慢的机速条件下进行干燥，延长了球团中作催化剂的铁氧化物与气体中NO、NH3的作用时间，从而将脱硝效率提高15％～30％，其减排效率的提高，降低了后续烟气净化的难度，为球团烟气实现NOx超低排放奠定了基础。
(2)本发明通过提高球团爆裂温度，可以在保障球团不爆裂的基础上提高干燥Ⅰ段的温度，提高干燥Ⅰ段的脱水效率，减少干燥Ⅱ段蒸发水汽对脱硝反应的不利作用，对提高脱硝效率起到促进作用。
(3)本发明通过将料层厚度提高1.5～1.75倍，机速降低至常规料厚时机速的4/7～2/3的操作方式，确保了在球团产量不受影响的前提下，延长了干燥Ⅱ段气流通过料层的时间；同时，由于减慢机速也可提高球团在链篦机或带式机上的氧化程度，提高球团矿的质量。
(4)本发明通过优化干燥段的工艺参数，采用两段式干燥，干燥Ⅰ段采用抽风或鼓风，温度从常规的150～200℃提高到250～300℃，在干燥Ⅰ段脱除50％以上的水分；干燥Ⅱ段为抽风干燥段，干燥温度为300～400℃，风速从常规的1.0～1.5m/s降低至0.8～1.0m/s，使得其适合脱硝反应所需的条件，干燥段的条件容易调整，其实施难度小。
(5)本发明的适应范围广，改造简易、操作便捷、投资及运行成本低，易于实现NOx的高效减排，适于工业应用。
(6)本发明不需对球团工艺进行大的改变，只需在配料制备生球过程中进行一些改进，同时优化干燥段的部分工艺参数使得其更适合脱硝反应所需的条件，实现NOx的高效减排，容易实施，适于在链篦机-回转窑-环冷机球团生产工艺的应用推广，也适于在带式焙烧机球团生产工艺的应用推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在进一步详细说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
常规方法：在铁精矿中加入1.2％膨润土制备球团，爆裂温度为480℃。采用链篦机-回转窑球团生产工艺，料层厚度为160mm，链篦机的机速为3.5m/min，球团干燥是采用两段式干燥，Ⅰ段为鼓风干燥，温度为180℃，干燥Ⅰ段脱水率为32％；Ⅱ段为抽风干燥，干燥温度为350℃，风速1.2m/s。在干燥Ⅱ段的烟罩内设置管道向烟罩气流中均匀喷入氨水，喷入量控制NH3/NO比值为0.6，脱硝率为22％。
实施例1：
在膨润土中加入抗爆裂的添加剂，比例为膨润土的1％，添加剂为羧甲基淀粉钠:阳离子聚丙烯酰胺:羧甲基纤维素钠的复合物，三者比例为2:3:5，将膨润土和添加剂充分混匀，然后添加1.2％到铁精矿中制备球团，生球的爆裂温度从480℃提高到600℃；采用链篦机-回转窑球团生产工艺，料层厚度为240mm，链篦机的机速为2.3m/min，球团干燥是采用两段式干燥，Ⅰ段为鼓风干燥，温度从常规的180℃提高到250℃，干燥Ⅰ段脱水率从32％提高到50％；Ⅱ段为抽风干燥，干燥温度为350℃，风速从常规的1.2m/s降低至1.0m/s。在干燥Ⅱ段的烟罩内设置管道向烟罩气流中均匀喷入氨水，喷入量控制NH3/NO比值为0.6，脱硝率从22％提高到38％。
实施例2：
在膨润土中加入抗爆裂的添加剂，比例为膨润土的3％，添加剂为羧甲基淀粉钠:阳离子聚丙烯酰胺:羧甲基纤维素钠的复合物，三者比例为4:4:7，将膨润土和添加剂充分混匀、细磨改性，然后添加1.2％到铁精矿中制备球团，生球的爆裂温度从480℃提高到660℃；采用链篦机-回转窑球团生产工艺，料层厚度为280mm，链篦机的机速为2.0m/min，球团干燥是采用两段式干燥，Ⅰ段为鼓风干燥，温度从常规的180℃提高到300℃，干燥Ⅰ段脱水率从32％提高到59％；Ⅱ段为抽风干燥，干燥温度为350℃，风速从常规的1.2m/s降低至0.8m/s。在干燥Ⅱ段的烟罩内设置管道向烟罩气流中均匀喷入氨水，喷入量控制NH3/NO比值为0.6，脱硝率从22％提高到46％。
表1技术参数和脱硝程度的关系
Figure BDA0002270846080000041
本发明在配料制备生球过程中，向膨润土中加入抗爆裂的添加剂，再与铁精矿经混料机混匀后给入造球盘制备生球，添加剂用以提高球团的爆裂温度；由于球团的爆裂温度的提高，所以能够提高鼓风干燥段的风温，从而提高鼓风干燥段的脱水效率，利于抽风干燥段喷氨脱硝反应效果的提高。

Claims (2)

1.一种铁矿球团生产强化喷氨脱硝的方法，包括铁矿球团生产的配料制备生球过程和链篦机的干燥预热过程，包括铁矿球团生产的配料制备生球过程和链篦机的干燥预热过程，所述的链篦机的干燥预热过程是将链箅机沿物料前进方向依次分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热Ⅰ段和预热Ⅱ段，在链篦机的抽风干燥段配置有喷氨脱硝作业，其特征在于：
1) 所述的配料制备生球过程：首先在膨润土中加入添加剂，其添加剂的添加比例为膨润土的1%～3%，充分混匀，制成抗爆裂的添加剂，然后将其按0.8%～2%的添加比例添加到铁精矿中，混匀后给入造球盘制备生球；所述的添加剂为亲水性有机物，其组成：羧甲基淀粉钠:阳离子聚丙烯酰胺:羧甲基纤维素钠为2～4:3～4:5～7；
2）链篦机的抽风干燥段的喷氨脱硝作业：所述的链篦机的抽风干燥段的喷氨脱硝作业是在抽风干燥段的烟罩内设置若干个用于喷洒还原剂氨水的管道，向烟罩气流中均匀喷入氨水，利用球团中含铁矿物的催化作用使NH3将NOx还原成N2；
3）链篦机球团料层厚度控制在240～280mm, 链篦机机速控制在2.0～2.3mm/min。
2.根据权利要求1所述的一种铁矿球团生产强化喷氨脱硝的方法，其特征在于，所述的向烟罩气流中均匀喷入氨水按照NH3/NO比值范围为0.5～0.8控制还原剂氨水的喷入量。
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