摘  要  针对265m2烧结机烟气氮氧化物排放量超标的情况，通过一系列的工业试验，探索出了在目前生产工艺装备和原燃料条件下降低烟气氮氧化物排放量的措施，减少中和料中除尘灰配加量。改进后烟气氮氧化物实现达标排放。

关键词  烧结机  烟气  氮氧化物  减排

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  简介

随着全国环境保护治理工作的深入，污染物达标排放是钢铁企业的首要任务。氮氧化物作为烧结机主要的污染物之一，根据《山东省工业炉窑大气污染物排放标准》（DB37/2375—2013），其排放浓度最高不超过300mg/m3（以NO2计）。而目前烧结脱氮技术仍在试验阶段，不具备成熟应用条件。为此，莱钢银山型钢炼铁厂通过对氮氧化物成因的全面分析，从原料和工艺上采取改进措施，有效的控制了265m2烧结机氮氧化物的排放量，实现了零超标。

2  烧结氮氧化物的成因分析

根据氮元素的来源，烧结烟气中的NOx来自两个方面：一方面燃料中的氮化物与空气中的氧发生氧化反应，释放出NOx；另一方面，空气中的氮气与氧气在高温条件下分解结合生成NOx。因此，从氮氧化物的化学反应过程，可以将燃烧过程中NOx的产生分为三种类型，即热力型、燃料型和快速型NOx[1]。

2.1  热力型NOx分析

空气中的氮气和氧气在高温条件下反应生成NOx，此类型的NOx为热力型NOx（Thermal NOx）。有研究资料表明，在绝对温度小于1730K 也即1450℃时，几乎不产生热力型NOx，在型钢炼铁厂实际烧结过程中，根据低温烧结工艺要求，烧结温度一般在1350℃左右，最高不超过1500℃，产生热力型NOx可能性极低。所以只要按照工艺技术规程操作，热力型NOx影响可忽略不计，勿需额外控制。

2.2  快速型NOx分析

在燃烧过程中，空气中的氮气（N2）与燃料中的碳氢基团（CH）反应生成HCN、CN等NO的前驱物，这些前驱物继而被氧化为NOx，此类型的NOx被称为快速型NOx(Prompt NOx)。

快速型NOx特点是反应时间短暂，且并非是单纯的氧化反应。原因是在烧结过程中产生了大量的CO气体，和一定的H2。CO和H2对NO都有还原作用，它们可将NO还原为N2。因此，控制快速型NOx是非常复杂的，而且根据其他学者实验表明，快速型NOx含量不超过总含量的5%，因此，对于这部分的控制不再进行。

2.3  燃料型NOx分析

燃料中的氮元素在燃烧过程中被氧化成NOx，这类NOx被称之为燃料型NOx（Fuel NOx）。燃料型NOx是氮氧化物最主要的来源，从理论上分析控制方法有两个途径：（1）减少来自空气中的氮元素含量；（2）减少来自烧结燃料中的氮元素含量。

2.3.1  空气中氮元素分析

为了进一步分析途径（1）的可行性，我们选取了原燃料相似的但氮氧化物排放较低的某企业265m2烧结机和400m2烧结机进行单位耗风量的对比（见表1），结果如下：

（1）去除漏风率影响，265烧结机的吨矿耗风高34.64%。，说明我厂265烧结处于强氧氛围中，过量的空气也必然带来过高的N2，这可以认为是氮氧化物产生多的原因。

（2）查阅检验记录可知，煤的含氮量一般在0.5-3%，而焦的含氮量则为0.8-1.8%。因此用煤替代焦炭理论上氮收入增加70%左右，这是燃料影响氮氧化物产生多的原因。

3  措施实施与效果

烧结过程中产生的烟气具有NOx浓度低但排放量大、温度波动大、粉尘含量高、含湿量大、含腐蚀性及有毒气体、排放不稳定等特点[1]。针对烧结过程中NOx的生成机理及产生的烟气特点，对NOx排放控制主要从以下两方面入手：原燃料控制和工艺控制。

3.1  原燃料控制

根据前文分析可知，降低燃料中带入的氮是降低排放的根本法则。尽管处于成本考虑，烧结采用无烟煤替代焦粉，但是在排放临界值出现时，尽可能采用低氮含量的焦粉代替煤粉或使用挥发分低的煤粉是可以达到降低氮氧化物排放的作用。

其次，控制配料中含氮高的料种也要予以控制，根据排放数值，制定配加上限，避免集中配加。2017年4月23日进行了实验验证这一问题，因为22日晚阶段性超标，23日上午七时，通知1#265停配某除尘灰，2#265正常配，作为对比。实验数据如表2。

通过停配除尘灰，1#265氮氧化物前后降低11.26mg/m3，2#265前后升高了13.3mg/m3。从这个实验结合前期理论计算，可以认为停配除尘灰可降低10-15mg/m3。

3.2  工艺控制

3.2.1 加强堵漏风治理，降低有效风量

控制烧结工艺条件，在烧结过程中利用CO和H2等还原性气体，将烟气中的NO还原为N2也是一个途径。从这个角度出发，通过堵漏风治理，降低有效风量，改变强氧氛围必然促进了烧结过程中的N的还原反应，降低了氮氧化物的产量。型钢炼铁厂把漏风率由53.8%降低到48%±，观察近三个月数值，氮氧化物平均下降25± mg/m3。

3.2.2 降低点火强度

点火温度包含两个方面的影响，一是点火温度，二是点火强度，即跟单位面积单位时间的受热面有关，也就是和机速影响较大。

混合料中的碳在700℃以上即开始着火燃烧，燃料颗粒的燃烧属于气一固相反应，服从氧分子扩散到固体燃料表面，氧分子被吸附，被吸附氧分子与碳发生反应形成中间产物，中间产物断裂形成气相反应产物，反应产物脱附并向废气扩散的一般规律。

点火时间增加后，上层的烧结温度和燃烧带厚度增加。随着燃烧带的下移和下层的蓄热作用，中下层的烧结温0度是越来越高的，焦炭燃烧也更加剧烈，O2消耗量增多，NOx浓度变大，更多的焦炭参与了和O2的异相氧化反应，焦炭-N0x的异相还原反应减少，N0x总体排放量增大。经过试验表2所示，点火强度由54419 KJ/m3降到46039 KJ/m3后，氮氧化物平均下降20± mg/m3。

4  结语

通过工艺及原燃料优化控制，在一定程度上可以降低氮氧化物排放量。但是随着环保减排的深入推进，远期只有新增脱硝设施才能从根本上解决氮氧化物超标问题。

5  参考文献

[1] 刘振林,周长强,等. 降低120m2烧结机烟气氮氧化物含量的措施[J].山东冶金.2017(39):45-47.