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马钢2×380 m2烧结机NOx减排实践

更新时间:2016-07-05

众所周知氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一,破坏自然生态环境危害人体健康。NOx也是化学光幕和酸雨的重要形成原因之一,同时NOx还会在大气臭氧层中与臭氧反应,破坏臭氧层,形成“臭氧空洞”[1]。钢铁行业中各设备放出的NOx总量占固定发生源中的二位,仅次于排名第一的SO2的排放量,其中,烧结过程NOx排放量约占钢铁厂NOx排放总量的二分之一[2]。因此,减少烧结NOx的排放,可有效的降低钢铁厂NOx的排量。马钢三铁总厂烧结(以下简称“三铁”)通过降低燃料消耗与对过程的控制,有效的减少了NOx的排放。排放量由2015年的2341378.15 kg下降到2016年的2067390.99 kg,平均浓度由182.01 mg/m3下降到136.26 mg/m3,为马钢节能环保生产做出了贡献。

1 NOx生成机理

根据氮的来源,可把烧结烟气中NOx归结于两大类:一类是空气的氮与氧在高温作用下生成NOx;另一类是燃料的氮化物与氧气发生氧化反应,释放出NOx。Bosch等研究表明,将燃烧过程中产生的NOx分为三种类型,即热力型NOx、燃料型NOx和快速型NOx[3]

D.Schlebusch等的研究[3]表明:在烧结生产过程中,产生的NOx主要是燃料型NOx为主,几乎没有热力型NOx和快速型NOx,而且主要以NO为主,只有微量的NO2存在。所以减少燃料型NOx可以有效的降低烧结烟气NOx的排放量。

2 马钢三铁烧结NOx减排实践

综合NOx的生成机理以及实际生产情况,三铁烧结主要从以下两个方向下手:一是,从源头上减少NOx的生成,减少原料中氮的带入量,从而达到减少烧结烟气NOx排放的目的;二是,从烧结过程中减少NOx的生成,合理控制混合料的水分、小风量低负压操作等方法来减排。

2.1 从源头上减少NOx的生成

2.1.1 降低固体燃料消耗

在降低燃料消耗可以有效的降低燃料型NOx的生成,三铁烧结主要从以下几个方面来降低燃料消耗:

3)降低煤粉比例。辽宁科技大学关于烧结烟气NOx与固体燃料成分相关性的试验结果显示[8]:NOx的排放量与燃料中煤的配用量成正比。

烧结料层厚度的影响。随烧结料层厚度增加,烟气中NOx浓度也会大幅度的减少。由于厚料层的自动蓄热作用,可以延长高温区的停留时间,液相的形成起到促进作用,因此,可以有效的降低烧结过程中固体燃料的消耗,降固耗的的同时也降低了氮的带入量,烟气中生成的NOx也得到有效的降低;同时降低燃料配比有利于提高料层局部的氧位,可对铁酸钙的形成起促进作用,也有利于减少NOx的生成;此外,烧结料层增厚,料层透气性也会随之变差,单位时间和单位面积上通过的风量减少,料层中氧含量有所降低,这又可减缓NOx的形成。因此,高料层烧结可减少NOx的排放。因此三铁烧结采用900 mm厚料层操作,即有利于降耗又有利烟气NOx的减排。

1.2.5 头颅MRI 病情稳定后行头颅MRI检查,采用机器型号为美国GE公司生产的GE 1.5T Signa HI,采用8通道的头线圈。患儿取仰卧位,扫描序列包括:SE序列横断面T1WI,快速自旋回波(FSE)序列横断面T2WI,矢状面和(或)冠状面SE序列T1WI/液体衰减反转恢复(FLAIR)序列,横断面T2WI以及弥散加权DWI序列,并观测双侧苍白球T1WI、T2WI的信号强度。

潘建、张英[9-10]等的研究认为:影响烧结过程中的NOx的生成因素主要有,水分的影响、烧结料层厚度、烧结的温度、风量负压的影响。

图1 2015年和2016年烧结含铁料结构

三铁总厂380 m2烧结机进行了点火炉的改型和优化。采用了幕帘式新型点火炉(如下图2所示),点火炉整体密封性较好,点火均匀、效率高,为厚料层烧结点火效果提升创造了有力条件。新型点火炉采用了MLS型烧嘴(如下图3所示),采用了扩散式二次燃烧方式、火焰稳定、不回火、不脱火,幕帘状火焰的宽度为300~400 mm,火焰长度为0.3~0.5 m。同时新型点火炉炉膛高度由原来的350mm高度下降为280 mm。新点火炉使用空气预热系统,在点火炉保温段使用热交换器,对点火空气进行加热,点火助燃空气温度由常温提高至现场测量的约60~80 ℃从而进一步节约了煤气使用量。新点火炉采用了幕帘风隔热技术,使得点火炉内温度保持在较高的水平且温度不外泄,使得煤气使用量进一步减少。

研华科技技术长杨瑞祥对此表示,在物联网产业碎片化大环境下,研华过去在局端所建立的厚实基础成为现今产业发展的极大优势,尤其随着这两年所开发的WISE-PaaS物联网软件平台大力加值后,更明确了研华在整个物联网生态体系的定位——边缘平台与通用型物联网云解决方案,分别串接运算能量提供者、云服务运营商、行业SRP、设备使用者与制造商,建构工业物联网完整供应链。

在仔猪白痢发病中期,其主要症状有食欲不振、身体瘦弱、脱水严重以及腹泻等,应在注射抗菌药物的基础上,给予口服补液,配制药液主要以口服补液盐(3.5 g的氯化钠、1.5 g的氯化钾、2.5 g的碳酸氢钠、20 g的葡萄糖、100 mL的正常水)为基础,并适当添加抗菌药物,同时添加少量收敛的药物,配合适量葡萄糖和多种维生素[3]。

表1 不同燃料粒级所对应的烧结指标

燃料+3mm比例,%烧结成品率%生产率t/m2·h垂直烧结速度mm/min转鼓强度%固体燃耗kg/t065.821.71731.2158.1380.821068.591.59926.7161.8775.022070.811.69829.0663.7372.572571.851.57525.7664.872.013068.541.7923262.475.2

由上述结果可知,稳定并降低煤的配比可以降低NOx的排量。2015年三铁的固体燃料煤焦配比主要由高炉筛下返焦量决定。由于高炉炉况的变化以及焦炭质量的影响,筛下返焦量也随着波动。2016年为降低且稳定配比,高炉筛下返焦量过大时,外排料堆储备,利用料条备焦调节,保证煤的配比在20%~30%之间,降低煤的配用量,有效降低了氮的带入量。2015年与2016年燃料用量与无烟煤的配比如表2所示。

表2 2015年与2016年燃料用量(t)与无烟煤的配比(%)

项目2015年2016年对比焦粉(t)298397.05262358.95-36038.11无烟煤(t)148129.3111832.21-36297.05燃料总量(t)446526.35374191.16-72335.19无烟煤配比(%)33.1729.89-3.29

三铁烧结2015年与2016年NOx排放如下表3所示,2016年NOx排放总量为2067390.99 kg,比2015年减少273987.16 kg。平均浓度由182.01 mg/m3下降到136.26 mg/m3

降低气体燃料消耗可以有效的降低气体燃料中氮的带入量,从源头上能够减少NOx的生成。对电火炉火嘴进行改造,有效的降低煤气的消耗。

2)优化燃料粒度分布。李丙来, 刘振林等[7]通过试验得出,适宜的燃料粒级分布可以有效的提高烧结的垂直燃烧速度,增加烧结产量。从提高烧结利用系数和降低固体燃耗的角度而言,通过最小的燃料配比,达到烧结所需温度,而固体燃料的燃烧速度,受燃料的燃烧性、粒度和外部燃烧条件所影响。从热力学分析,碳燃烧时,燃料粒度越小,则燃烧速度越快,燃烧带宽度窄,对液相的生成结晶长大有抑制作用,进而降低烧结矿的强度。反之粒度越大,则燃烧所需要的时间就越长,热量的利用率就越高,但同时燃烧时间过长,进而烧结料层的高温区也会随着变宽,从而导致烧结料层的热态透气性变差;同时燃料中的氮与氧结合生成NOx的速率是与燃料的燃烧速率正相关,即焦炭中的氮是随着燃料的燃烧而逐步产生的。因此,烧结生产中燃料粒度过大或者过小都对烧结过程有影响,应把燃料的粒度控制在适宜的范围内。 燃料粒级应有一个适应当前生产工艺条件、设备状态的合理控制范围,利于有效降低固体燃料的消耗。根据实际试验结果以及生产实效,逐步对燃料破碎粒级小于3 mm的粒级比例适度放宽,由原要求小于3 mm粒级比例控制下线77%,适应性调整至小于3 mm粒级比例下线控制值为73%左右进行实绩运行控制。不同燃料粒级所对应的烧结指标情况如表1所示。

图2 幕帘式点火炉示意图

图3 幕帘式烧嘴

2.2 从烧结过程中减少NOx的生成

从16年4月开始扬基矿比例逐步下调至21%比例以下,半褐铁矿折合比例基本维持在13%左右,同时阶段性根据资源情况提高磁铁矿的配比,如下图1所示。

选取不同地点的叶片分别放入含有FAA的固定剂中,于4℃下避光固定24 h后制作冷冻切片。叶切片厚度为251 μm,番红和固绿染色,LEICA DM2500型光学显微镜下观察、拍照并测量。

水分的影响。烧结过程中的水具有助燃、润滑、导热和制粒作用。随着水分的增加,烟气中NOx的浓度也随之增高,烧结速度也有所加快。烧结的水分控制由原来的6.05%逐步调整至5.95%控制,其有利于减少固耗的降低和NOx的减排。

1)优化混匀矿配矿结构。张清岑、杨玉兵等研究者[4]-[6],通过烧结生产试验研究认为,褐铁矿与磁铁矿的配矿比例对烧结过程中的固体燃料有着直接的影响。褐铁矿中含有大量的结晶水,在烧结过程中分解、汽化都要吸收大量热量,因此配用较高比例的褐铁矿时,烧结固体燃耗会有显著的上升;同时由于磁铁矿的放热反应对降低烧结固耗作用较为明显。因此在全面考虑基础烧结性能以及降本等因素的前提下,在配矿时合理兼顾各矿种的性价比,在一定范围内对混匀矿的配矿结构进行合理优化,减少褐铁矿比例、适度增加磁精矿比例,为降低烧结固耗减少NOx的排放奠定基础。

小风量低负压操作。众所周知在烧结实际生产中,料层的厚度与成品率成正比,但随着料层厚度的增加,也会增加通过料层风量的阻力,气流不通畅,因此,提高料层就必须提高负压;漏风率也会随着负压的增大而提高,进而大幅度的增加主抽风机电耗。与此同时,过高的负压,也会恶化透气性,反而降低生产率。三铁烧结通过对风量分布进行研究发现,烧结尾部及两侧风量过剩,通过对其研究以及生产经验,采取了技术措施,即烧结料面沿台车前进方向进行“风量再分配”。其控制思路是在透气性较差的阶段采用较高抽风负压,而在过湿层消失后透气性较好阶段采用低负压烧结,以形成了“低压、恒速、均风、超厚料层”烧结的操作模式。小风量的同时也会减少风中氧的含量,进而降低NOx的的生成。

3 效果

2.1.2 降低气体燃料消耗

表3 2015年与2016NOx排放情况

2015年2016年对比年排放量,kg2341378.152067390.99-273987.16氮氧化物平均浓度,mg/m3182.01136.26-45.75

通过对源头的把控与过程的控制,实现了NOx减排的目的,同时降低能量的消耗,响应了国家节能减排的号召,并取得了一定效果,同比上一年减少NOx排放294 t。

为了抽取出设计人员对特定构件在特定驱动因素下组合成组的偏好,需要对DSM和DPM/MIM分别进行聚类。聚类结果显示了构件在不同视图中的优化配置方案,为设计人员构建局部成组方案提供了洞察力和决策支持。通过分析和评估聚类结果,设计人员对所关注的构件根据最重要的驱动因素进行成组处理。以图2中聚类后的模型为例,构件C2在模块化驱动因素D4的驱动下与C4和C5配置在同一模块中(如图2a),而从耦合角度来看,构件C2又与C1,C3和C11配置在同一模块中(如图2b),设计决策人员更看重构件C2与C4和C5之间的相似性关系,因此设定它们必须配置在同一模块中。

4 结论

1.实现了烧结矿满足高炉用矿的情况下降低烧结燃料消耗,取得了显著的效果,实现了固体燃耗由53.5 kg/t水平到52 kg/t水平。

2.通过对源头与过程的控制,降低NOx的生成,2016年同比2015年NOx减排294 t。

黑与白是永远的流行色,太极也正是黑白两色组成,苏泊尔R9713净水机正是演化了极简式设计,和MUJI风格非常相似。

参 考 文 献

[1] 陈罕立,王金南.关于我国NOx排放总量控制的探讨[J].环境科学研究. 2005, 18(5): 107-110

[2] 于树斌,崔钧,陈胜,等.烧结烟气脱硝技术的探讨[C],2011

[3] 姚治华,张玲,杜娟.钢铁工业氮氧化物污染防治途径研究[J].环境科学与管理, 2015, 40(3):71-74

[4] 张清岑.关于褐铁矿粉烧结的若干问题[J].烧结球团, 1992(3):44-46

[5] 杨玉兵,张红丽,周永平.高配比褐铁矿烧结的实验研究[J].河南冶金, 2009, 17(5):4-5

[6] 黄柱成,易凌云,胡兵,等.高配比褐铁矿的烧结配矿试验研究[J].钢铁, 2012, 47(5):9-13

[7] 李丙来,刘振林,刘继彬,等.烧结固体燃料粒度对烧结矿产质量试验研究影响[J].山东冶金, 2013,6

[8] 侯恩俭,何志军,王常秋.煤粉与生石灰预混对烧结烟气排放的影响[J].冶金能源, 2015,2

[9] 潘建.铁矿烧结烟气减量排放基础理论与工艺研究[D].长沙:中南大学, 2007

[10] 张英,陈旺生,韩军,等.烧结烟气NOx分布规律研究[J].工业安全与环保, 2014, 40(4):23-25.

梁长贺,徐冰,黄世来,张群山
《安徽冶金科技职业学院学报》2018年第1期文献

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