CN109251779B - 一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法，涉及烧结污染物减排技术领域。本发明首先将烧结矿细磨制得烧结矿细料，而后在不加水的条件下将烧结矿细料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；本发明通过将烧结矿细料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NOx，疏松分布的烧结矿细料可以高效催化NOx的还原过程，进而实现铁矿烧结过程NOx的高效减排。

Description

一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx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，涉及一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx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NOx排放现状尤其严峻。而大量NOx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NOx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NOx的主要来源之一，占NOx排放总量的50％左右。

目前国内外烧结过程NOx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NOx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NOx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NOx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NOx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NOx进行处理，导致NOx的减排效果受到较大的限制。发明创造名称为：一种基于抑制铁矿烧结过程燃料氮转化的NOx控制方法(申请号：201610071111.0，申请日：2016.02.01)；该申请案公开了一种基于抑制铁矿烧结过程燃料氮转化的NOx控制方法，先将烧结返矿中小于1mm的颗粒筛分出来，然后将-1mm的烧结返矿、细粒赤铁矿、生石灰、烧结燃料和具有粘结作用的碳氢化合物配料后，在圆筒混合机中进行预制粒，所得混合料与剩余含铁原料、熔剂、烧结返矿进行制粒；然后将其布料、点火、烧结；该申请案中生成的铁酸钙对烧结过程NOx具有催化减排的效果，但是其通过制粒的方式一定程度上恶化了NOx减排环境，限制其NOx减排效果。

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，提供了一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法；本发明通过将破碎后的烧结矿和燃料进行干混，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NOx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：

本发明的一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法，步骤为：

烧结矿细磨

将烧结矿进行破碎，得到烧结矿细料；

燃料改性处理

在不加水的条件下将烧结矿细料加入到燃料中进行干混，制得改性燃料；

制备混合料

将含铁原料、熔剂与改性燃料进行混合、制粒得到混合料；

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，选择粒度大于5mm的烧结矿，而后将上述烧结矿进行细磨得到烧结矿细料。

优选地，烧结矿细料的加入量是燃料总质量的0.5％～5％。

优选地，烧结矿细料的粒径不大于0.5mm。

优选地，燃料中H的质量含量小于0.5％。

优选地，烧结矿为高炉返矿、成品烧结矿或烧结铺底料中的1种或多种的组合。

优选地，烧结矿细料的加入量是燃料总质量的1％～2％。

优选地，烧结矿/烧结矿细料进行干燥处理，而后在不加水的条件下将干燥的烧结矿细料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的烧结矿细料加入到燃料中，燃料在破碎的过程中与烧结矿细料进行干混，制得改性燃料。

优选地，在不加水的条件下将烧结矿细料和生石灰加入至燃料中进行干混，制得改性燃料。

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)本发明的一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法，首先将烧结矿细磨制得烧结矿细料，而后在不加水的条件下将烧结矿细料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；通过将烧结矿细料与燃料进行充分干混，从而使其疏松地分布在于燃料周围；因为燃料燃烧过程中会产生NOx，所以疏松分布的烧结矿细料可以高效催化NOx的还原过程，进而实现铁矿烧结过程NOx的高效减排。

(2)本发明的一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法，烧结矿细料的加入量是燃料总质量的0.5％～5％，并且烧结矿细料与燃料充分干混，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，同时烧结矿细料可以对燃料生成的氮氧化物的还原过程进行高效催化。

(3)本发明的一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法，选择粒度大于5mm的烧结矿，而后将该烧结矿进行破碎、细磨；从而保证所使用的烧结矿中含有足够量的铁酸钙，进而提高对NOx还原过程的催化效果。

(4)本发明的一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法，烧结矿细料的粒径不大于0.5mm，该粒径设置可以使得烧结矿细料的比表面积增大，进而增加烧结矿细料中铁酸钙与NOx的接触机会，从而提高NOx还原过程的催化效率。

附图说明

图1为本发明的一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx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，本发明的一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx减排方法，步骤为：

(1)烧结矿细磨

将烧结矿进行细磨，得到烧结矿细料；具体步骤为：选择粒度大于5mm的烧结矿，将烧结矿加入至破碎机中进行破碎，破碎完成后将烧结矿进行细磨，使得细磨后的烧结矿的粒度小于0.5mm；

(2)燃料改性处理

在不加水的条件下将烧结矿细料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，然后再将烧结矿细料添加在燃料中，将烧结矿细料和燃料进行干混，在混合的过程中避免有水的加入，其中烧结矿细料的质量为燃料总质量的0.5％，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；

(3)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烧结原料配比表

(4)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NO_X含量，并记录如表2所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表3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，选择粒度大于8mm的烧结矿进行细磨，本实施例使用的烧结矿为+8mm高炉返矿。

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NO_X含量，并记录如表2所示。

实施例3

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，选择粒度大于15mm的烧结矿进行细磨，本实施例使用的烧结矿为烧结铺底料。

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NO_X含量，并记录如表2所示。

实施例4

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，选择粒度大于20mm的烧结矿进行细磨烧结矿细磨，本实施例使用的烧结矿为成品烧结矿。

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NO_X含量，并记录如表2所示。

实施例5

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的烧结矿或者烧结矿细料加入到燃料中，燃料在破碎的过程中与烧结矿细料进行干混，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NO_X含量，并记录如表2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，烧结矿细料的加入量是燃料总质量的1％。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NO_X含量，并记录如表2所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表3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，烧结矿细料的加入量是燃料总质量的2％。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NO_X含量，并记录如表2所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表3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，烧结矿细料的加入量是燃料总质量的5％。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NO_X含量，并记录如表2所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表3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，烧结矿细料的粒径不大于0.25mm。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NO_X含量，并记录如表2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，烧结矿细料的粒径不大于0.10mm。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NO_X含量，并记录如表2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，烧结矿细磨得到烧结矿细料后，先将干燥的生石灰加入烧结矿细料中进行干混，制得复合烧结矿细料；再将复合烧结矿细料加入到燃料中进行干混，制得改性燃料；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NO_X含量，并记录如表2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NO_X含量，并记录如表2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，取与燃料质量相等的烧结矿，采用常规制粒的方式制得改性燃料。该技术的具体过程为：先将烧结矿与燃料加水预先混合制粒，使得烧结矿与燃料进行预制粒，此处需要说明的是，为了提高预制粒效果，本实施例中添加了燃料质量0.5％的粘结剂；再将通过烧结矿预制粒后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NO_X含量，并记录如表2所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表3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1.5倍的烧结矿，采用常规制粒的方式制得改性燃料。该技术的具体过程为：先将烧结矿与燃料加水预先混合制粒，使得烧结矿与燃料进行预制粒，此处需要说明的是，为了提高预制粒效果，本实施例中添加了燃料质量0.5％的粘结剂；再将通过烧结矿预制粒后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NO_X含量，并记录如表2所示。对烧结烧结指标进行检测并记录如表3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，本实施例中使用的烧结矿为粒度＜8mm；而后将制备好烧结混合料后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NO_X含量，并记录如表2所示。

对比例5

本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于，本实施例中使用的烧结矿粒度为＜5mm；而后将制备好烧结混合料后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NO_X含量，并记录如表2所示。

表2实验减排率对比表

表3烧结指标对比表

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，从表2中可以发现，通过对燃料进行改性，可以使得烧结烟气中NO_X的浓度由对比例1(未进行燃料改性的实验)的260mg·m^-3减排至231mg·m^-3，从而显著降低了烧结烟气中的NO_X的含量，并具有显著的减排效果；与此同时对比例表3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NO_X减排效果。

(2)将实施例1与对比例1～3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预制粒，都能达到减排NO_X的浓效果；但是值得分析的是在燃料改性的过程中，仅需添加0.5％的烧结矿进行改性就能使得NO_X的减排效率达到11.15％，而对比例2添加与燃料质量相等的烧结矿对燃料进行预制粒时NO_X的减排效率仅为5.38％，对比例3添加为燃料质量1.5倍的烧结矿对燃料进行预制粒时NO_X的减排效率仅为8.85％。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，接下来对其可能的原因进行描述。

在介绍两种减排方法减排存在差异的原因之前，先需要着重介绍两种减排方法存在的差异：

1)烧结矿的添加方式

对比例2(预制粒)通过将烧结矿与燃料进行预制粒，使得烧结矿和燃料之间紧密结合，进而促进燃料燃烧过程中所释放出NOx可以被烧结矿中的铁酸钙催化还原，从而实现烧结过程NOx的减排。而为了提高预制粒的制粒效果，在预制粒的过程中需要持续加入水促进制粒。相比之下，本发明实施例1中的燃料改性方法特别要求在干燥的条件下，将烧结矿细料加入至燃料中进行干混进行燃料改性处理。

2)烧结矿的加入量

与此同时，对比例2(预制粒)为了使得预制粒后改性燃料中的燃料可以与烧结矿细料充分接触，所以在预制粒的过程中需要加入大量的烧结矿细料；如果预制粒过程中只加入燃料质量0.5％的烧结矿细料进行改性，则预制粒后的改性燃料中烧结矿细料无法与燃料充分接触，因此在采用对比例2(预制粒)时，烧结矿细料的加入量相对较大，因此对比例2(预制粒)中烧结矿细料的加入量分别为燃料质量的1倍和1.5倍。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，而不是通过制粒达到减排的效果，因此本发明燃料改性技术仅需要加入相对较少的烧结矿细料，就可以达到减排的效果，实施例1中烧结料的加入量为燃料质量的0.5％。

接下来，对比例2(预制粒)的减排效果劣于实施例1原因在于：

其一、对比例2(预制粒)在进行预制粒后，预制粒的方式在一定程度上阻碍了部分燃料与外部O的接触，所以抑制了部分燃料反应生成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，在实现烧结矿细料与燃料充分接触的同时，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，使得燃料不完全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。并且NOx通过CO还原过程中，烧结矿中的铁酸钙更容易对气相的反应物进行充分地催化，从而大大促进NOx的还原催化过程，进而使得NOx减排率显著提高。

其二、对比例2(预制粒)使用过程中，由于燃料燃烧过程受阻，使得燃料难以快速燃烧并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，由于燃料表面温度较低使得NOx还原效果不充分；而实施例1在对燃料进行改性的过程中，由于改性燃料较为疏松，所以改性燃料中的燃料颗粒可以与外界的O充分接触，从而进行有效的燃烧反应，进而产生有效提高燃烧温度，而高温除了可以促进NOx与CO进行有效的还原反应，还可以提高烧结矿细料中铁酸钙的流动性，进而提高铁酸钙对NOx的减排效率，从而实现烧结过程NOx的高效减排。

其三，对比例2(预制粒)使用过程中，采用预制粒的方式生产改性燃料，当燃料燃烧产生NOx时，如前面所提到的，此时NOx的还原主要通过固体C进行还原，而预制粒的方式又导致颗粒之间的接触较为紧密，导致NOx的还原只能集中在一个个有限的区域内进行，同时也使得NOx的催化还原反应面积较小。而实施例1在对燃料进行改性的过程中，由于改性燃料较为疏松，并且如前面所提到的NOx主要通过气态的CO进行还原，所以NOx可以在一个较大的区域内充分进行还原反应，同时烧结矿细料中的铁酸钙对NOx具有较大的催化还原反应面积。

通过以上分析，可以看出相比较于对比例2中所使用的预制粒技术，实施例1中的燃料改性技术具有较好的NOx减排效果。

(3)将对比例2和对比例3进行对比，同时将实施例1、7、8和9进行对比；通过将对比例2和对比例3进行对比发现，预制粒技术中加入燃料质量1.5倍的烧结矿细料减排效果比加入燃料质量5％的烧结矿细料减排效果好，其原因可能为烧结料细料加入量越多，烧结矿细料和燃料的制粒过程中烧结矿细料与燃料的接触越充分，进而预制粒技术减排效果越好；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5％的烧结矿细料和燃料进行预制粒，但是由于烧结矿细料的添加量太少，预制粒后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、8和9进行对比时发现，如果单独从烧结NOx减排上来看，从表2中可以看出，燃料在改性的过程中添加的烧结矿细料越多，烧结过程NOx减排率越高；但是从表3中又可以看出，加入烧结矿细料的量越多，其烧结过程的利用系数具有减小的趋势，固体能耗有升高的趋势，所以可以预见如果加入过多的烧结矿细料，会导致烧结指标有较大的波动，不利于烧结生产。由此可推断，并不是烧结矿细料的加入量越多，燃料改性的效果越好。

(4)将实施例1和对比例1进行对比，再将对比例2、对比例3和对比例1的烧结指标进行对比，发现对比例2的1预制粒技术会使得烧结指标恶化，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的减排。

(5)将对比例4、对比例5、实施例2、实施例3和实施例4进行对比，发现使用的烧结矿粒度越大，使用该烧结矿细磨出的烧结矿细料所生产的改性燃料对NOx的减排率越高，其原因在于初始粒度较大的烧结矿中铁酸钙含量较多，所以该种烧结矿对燃料中NOx的催化还原效果越好。

(6)将实施例1、实施例9和实施例10进行对比，发现加入的烧结矿细料的粒度越小，NOx减排效率越高，其原因在于：在烧结过程中，NOx主要通过CO进行还原；如果改性燃料中烧结矿细料的粒度越小，其比表面积越大，烧结矿细料的比表面积越大，其与气态的NOx和CO接触越多，所以烧结矿细料中铁酸钙与气态的NOx和CO可以充分接触，从而铁酸钙可以对NOx的还原过程进行高效催化；另外烧结矿细料粒度越小，烧结矿细料越容易粘附填充到燃料颗粒之间，增大与气态的NOx和CO的接触机会，从而充分对NOx进行催化还原，使得NOx的减排率得到提高。

(7)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：实施例5中，在燃料破碎的过程中将干燥处理后的烧结矿细料加入到燃料中，燃料在破碎的过程中与烧结矿细料进行干混，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烧结矿细料可以与燃料充分混合，促进烧结矿细料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，烧结矿细料加入破碎机中还可以进一步促进烧结矿细料粒度的细化，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：将生石灰和烧结矿细料加入至燃料中进行干混后，一方面生石灰自身可以对燃料燃烧产生的NOx进行催化还原；另一方面生石灰可以与烧结矿细料以及烧结混合料中含有的氧化铁进行反应，生成新的铁酸钙，而后再对燃料燃烧产生的NOx进行催化还原，从而实现烧结过程NOx减排率的提高。

实施例12

本实施例基本同实施例1，不同之处在于：烧结矿细料进行干燥处理，而后在不加水的条件下将干燥的烧结矿细料加入到燃料中进行干混，制得改性燃料。使得烧结矿细料在燃料中具有较好的分散性，可以均匀地分布于改性燃料中，改善烧结矿细料对燃料中NOx的催化还原效果。

实施例13

本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例中通过对烧结矿进行细磨，使得烧结矿细料中粒度小于300目的烧结矿细料的占比大于80％；与实施例1进行对比，结果表明NOx的减排效率提高8％。其原因在于：小于300目的烧结矿细料容易在燃料颗粒表面形成一层十分稀薄的粘附层，而该粘附层中的烧结矿细料可以更容易与NOx进行充分地接触，从而使得烧结矿细料中的铁酸钙对NOx进行更加高效地催化还原，进而实现NOx的有效减排。

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6.7％。

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5.1％。

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8.3％。其原因在于：钢渣中含有CaO和铁氧化物，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17

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9.7％。

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，使得氮氧化物的减排效率提高5％。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19

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7％。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NO_X平均排放浓度，并记录如表4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NO_X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NO_X平均排放浓度，并记录如表4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NO_X平均排放浓度，并记录如表4所示。

实施例24

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NO_X平均排放浓度，并记录如表4所示。

实施例25

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NO_X平均排放浓度，并记录如表4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4为不同种类燃料的含H、N量以及其氮氧化物排放浓度。

表4不同种类燃料含H、N含量及其氮氧化物排放浓度

通过表4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，充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 (5)

1.一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx 减排方法，其特征在于：步骤为：

烧结矿细磨

将烧结矿进行细磨，得到烧结矿细料后，先将干燥的生石灰加入烧结矿细料中进行干混，制得复合烧结矿细料；烧结矿细料的粒径不大于0.5mm；

燃料改性处理

在不加水的条件下将复合烧结矿细料加入到燃料中进行干混，燃料中H 的质量含量为0.27%~0.54%，制得改性燃料；

制备混合料

将含铁原料、熔剂与改性燃料进行混合、制粒得到混合料；

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 所述一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx 减排方法，其特征在于：

选择粒度大于5mm 的烧结矿，而后将上述烧结矿进行细磨得到烧结矿细料。

3.根据权利要求1 所述一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx 减排方法，其特征在于：

烧结矿细料的加入量是燃料总质量的0.5%~5%。

4.根据权利要求2 所述一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx 减排方法，其特征在于：

烧结矿为高炉返矿、成品烧结矿或烧结铺底料中的1 种或多种的组合。

5.根据权利要求1 所述一种基于改性燃料铁矿烧结过程NOx 减排方法，其特征在于：

烧结矿细料的加入量是燃料总质量的1%~2%。

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