摘  要  針對265m2燒結機煙氣氮氧化物排放量超標的情況，通過一系列的工業(yè)試驗，探索出了在目前生產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。改進后煙氣氮氧化物實現(xiàn)達標排放。

關鍵詞  燒結機  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)境保護治理工作的深入，污染物達標排放是鋼鐵企業(yè)的首要任務。氮氧化物作為燒結機主要的污染物之一，根據《山東省工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準》（DB37/2375—2013），其排放濃度最高不超過300mg/m3（以NO2計）。而目前燒結脫氮技術仍在試驗階段，不具備成熟應用條件。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措施，有效的控制了265m2燒結機氮氧化物的排放量，實現(xiàn)了零超標。

2  燒結氮氧化物的成因分析

根據氮元素的來源，燒結煙氣中的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，釋放出NOx；另一方面，空氣中的氮氣與氧氣在高溫條件下分解結合生成NOx。因此，從氮氧化物的化學反應過程，可以將燃燒過程中NOx的產生分為三種類型，即熱力型、燃料型和快速型NOx[1]。

2.1  熱力型NOx分析

空氣中的氮氣和氧氣在高溫條件下反應生成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，幾乎不產生熱力型NOx，在型鋼煉鐵廠實際燒結過程中，根據低溫燒結工藝要求，燒結溫度一般在1350℃左右，最高不超過1500℃，產生熱力型NOx可能性極低。所以只要按照工藝技術規(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，空氣中的氮氣（N2）與燃料中的碳氫基團（CH）反應生成HCN、CN等NO的前驅物，這些前驅物繼而被氧化為NOx，此類型的NOx被稱為快速型NOx(Prompt NOx)。

快速型NOx特點是反應時間短暫，且并非是單純的氧化反應。原因是在燒結過程中產生了大量的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是非常復雜的，而且根據其他學者實驗表明，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）減少來自燒結燃料中的氮元素含量。

2.3.1  空氣中氮元素分析

為了進一步分析途徑（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燒結機和400m2燒結機進行單位耗風量的對比（見表1），結果如下：

（1）去除漏風率影響，265燒結機的噸礦耗風高34.64%。，說明我廠265燒結處于強氧氛圍中，過量的空氣也必然帶來過高的N2，這可以認為是氮氧化物產生多的原因。

（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生多的原因。

3  措施實施與效果

燒結過程中產生的煙氣具有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[1]。針對燒結過程中NOx的生成機理及產生的煙氣特點，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，根據排放數值，制定配加上限，避免集中配加。2017年4月23日進行了實驗驗證這一問題，因為22日晚階段性超標，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。實驗數據如表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。從這個實驗結合前期理論計算，可以認為停配除塵灰可降低10-15mg/m3。

3.2  工藝控制

3.2.1 加強堵漏風治理，降低有效風量

控制燒結工藝條件，在燒結過程中利用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)，通過堵漏風治理，降低有效風量，改變強氧氛圍必然促進了燒結過程中的N的還原反應，降低了氮氧化物的產量。型鋼煉鐵廠把漏風率由53.8%降低到48%±，觀察近三個月數值，氮氧化物平均下降25± mg/m3。

3.2.2 降低點火強度

點火溫度包含兩個方面的影響，一是點火溫度，二是點火強度，即跟單位面積單位時間的受熱面有關，也就是和機速影響較大。

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，服從氧分子擴散到固體燃料表面，氧分子被吸附，被吸附氧分子與碳發(fā)生反應形成中間產物，中間產物斷裂形成氣相反應產物，反應產物脫附并向廢氣擴散的一般規(guī)律。

點火時間增加后，上層的燒結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，焦炭-N0x的異相還原反應減少，N0x總體排放量增大。經過試驗表2所示，點火強度由54419 KJ/m3降到46039 KJ/m3后，氮氧化物平均下降20± mg/m3。

4  結語

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，遠期只有新增脫硝設施才能從根本上解決氮氧化物超標問題。

5  參考文獻

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