专利名称：用于烧结过程中的在线脱硝方法
技术领域：
本发明涉及一种用于烧结过程中的在线脱硝方法，特别是一种用于铁矿烧结过程中的在线脱硝方法。
铁矿烧结原料中的氮含量约占烧结原料的0.005±0.0005％，在烧结过程中约有36％的氮转化为氮氧化物，其他则仍以氮气的形式由烟道排放至大气中。而氮氧化物是形成酸雨的主要气体之一，因此当务之急是研究开发出一种可降低氮氧化物产生的烧结工艺过程。
日本铃木氏(Suzuki，1975)曾以氩气取代空气中的氮气来进行烧结锅试验，结果发现废气中的氮氧化物排放浓度与先前并无差异。由此实验可知烧结过程所排放的氮氧化物多为燃料型氮氧化物(Fuel NOx)，甚少或几乎没有热式氮氧化物(Thermal NOx)。此处所指的NOx=NO+NO2，NO∶NO2=40∶1。
佐佐木氏(Sasaki，1991)曾探讨不同氧气浓度对烧结过程排放的氮氧化物浓度的影响，结果发现氧气浓度大于5％时，对氮氧化物排放浓度并无影响。
传统烧结工厂的脱硝技术皆采用的是选择性催化还原工艺(以下简称SCR)，然而虽选用了不同的催化剂，但这些工厂均必须面对通过废气处理来降低氮氧化物排放的问题。
Kawasaki Chiba Works以V2O5+WO3作为催化剂，并将其负载于由二氧化钛-二氧化硅制成的蜂巢状载体上，再将烧结过程中所产生的废气导入此反应器中。其中，操作温度控制在320℃～400℃之间；另外，还必须喷入还原性气体-氨气，将氮氧化物还原成氮气以及水蒸气，其反应式如下所示此外，Nippon Kokan的Keihin Works以豆石矿(一种针铁矿)作为催化剂，但仍必须喷入氨气将氮氧化物还原成氮气以及水蒸气。
综观上述公知的烧结脱硝技术，皆采用的是废气处理法，其不仅需要投入巨额的资金和庞大的设备空间，且SCR过程必须重新将废气加热至400℃左右，再喷入还原性气体氨气或尿素水溶液，方可将氮氧化物还原成氮气以及水蒸气。
本发明的目的是提供一种用于烧结过程中的在线脱硝方法；本发明的另一目的是提供一种用于铁矿烧结过程中的在线脱硝方法。
由公知的研究结果可知，可通过以下四种途径来降低氮氧化物排放量(1)降低燃料中的氮含量；(2)降低燃烧温度；(3)降低燃烧时的氧气分压；(4)缩短燃料在高温燃烧区的滞留时间。
由于铁矿烧结过程的特性，所以上述前三种途径不易实现，故本发明采取的是通过改善原料的造粒特性来缩短燃料在高温燃烧区的滞留时间的第四种途径。为达到改善原料造粒特性的目的，本发明是在烧结配料过程中，添加粘结辅助剂，经加水搅拌造粒后，使粘结辅助剂局部溶于水中，并在原料中均匀分散。其中，上述的粘结辅助剂可为一般的如砂糖或者糖密一类的物质。
当烧结过程点火后，由于干燥作用可使作为粘结辅助剂的砂糖或糖密再次结晶出来，且其间具有强烈的聚合作用，使烧结原料粒子间形成紧密结合，这样得到的似粒子(pseudo-particle)不仅粒径加大，而且链结强度提高。将此种添加了粘结辅助剂的混合料，设置于烧结机后，使其透气性得到大幅度改善，抽气阻力下降，同时提高了燃烧带的焰锋速度。结果是燃烧带的层厚缩小，原料在高温燃烧区的滞留时间缩短，从而使得原料中的氮化物与氧气反应而形成的氮氧化物的比例也得以降低。而且不需要使用任何的催化剂及还原性气体，不需要作废气处理，当然也不需要进行设备的增设或修改。
本发明的一种用于烧结过程的在线脱硝方法，其是在烧结配料过程中，添加粘结辅助剂，以增强烧结原料在烧结过程中的造粒性与粘结性，改善烧结原料的透气性，并缩短烧结时间，使原料中的氮转化成氮氧化物的机会降低，进而抑制了废气中氮氧化物的排放。如上所述的粘结辅助剂添加点设于烧结原料料仓、拌料滚筒、或者泥浆回收系统，而粘结辅助剂的添加量范围为0.5～1.5份(以重量计)，其中粘结辅助剂的较佳添加量为1.0份(以重量计)。此外，上述的粘结辅助剂可使用一般的砂糖或者糖蜜。
本发明的另一种用于铁矿烧结过程的在线脱硝方法，其是在铁矿烧结配料过程中，添加粘结辅助剂以增强铁矿烧结原料在烧结过程中的造粒性与粘结性，改善铁矿烧结原料的透气性，并缩短烧结时间，使铁矿烧结原料中的氮转化成氮氧化物的机会降低，进而抑制了废气中氮氧化物的排放。在如上所述的方法中，粘结辅助剂的添加点可设于烧结原料料仓、拌料滚筒、或者泥浆回收系统，而粘结辅助剂的添加量范围为0.5～1.5份(以重量计)，其中粘结辅助剂的较佳添加量为1.0份(以重量计)。如上所述的粘结辅助剂可使用一般的砂糖或糖蜜。
下面结合实施例详述本发明的特征及优点。
实施例如表1所示，在含有烧结原料的烧结锅内分别添加0.1份、0.5份、以及1.0份的砂糖，然后再以烧结锅模拟烧结工厂进行烧结反应，其详细的烧结实验结果如表1所示。
表1、烧结锅炉实验结果(其中份数以重量计)
注*烧结过程中废气氧含量理论值为15％，为防止空气吸入对废气浓度的稀释，制定了气体分析校正公式∑(Ci×Qi)/∑QiCi表示时间i时所测得的气体浓度
Qi表示时间i时的抽气量如表1所示，在添加0.5～1.0份的砂糖后，一氧化氮的排放量由0.533(kg/吨·烧结矿)逐渐降低，同时烧结所需的时间也缩短，且在添加1.0份的砂糖实验组中一氧化氮的排放量的降低情形最为明显，降幅将近50％，同时砂糖的添加使烧结产率明显增加。可见，本发明的在线脱硝过程，是通过在烧结原料中添加极易得到的砂糖作为烧结原料的粘结助剂来改善烧结原料的透气性，从而缩短烧结燃烧带在高温烧结区的滞留时间，降低氮氧化物的形成。因此，本发明所涉及的工艺过程不需使用催化剂及还原性气体，故不需作废气处理，当然也无需进行设备的增设或修改。
使用本发明的在线脱硝方法，可节省巨额的设备投资以及设备空间，因为一座脱硝设备的花费相当于一座烧结厂的50％到70％，操作维护费用更是可观，除此之外设备空间是另一需要考虑的问题。
以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非用以限制本发明，凡不背离本发明精神所作的各种等效变化，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1．一种用于烧结过程中的在线脱硝方法，其特征在于，在烧结配料过程中添加粘结辅助剂。
2．根据权利要求1的脱硝方法，其特征在于，该粘结辅助剂的添加点可设于烧结原料料仓、拌料滚筒、或者泥浆回收系统。
3．根据权利要求1的脱硝方法，其特征在于，该粘结辅助剂的添加量范围为以重量计的0.5～1.5份。
4．根据权利要求3的脱硝方法，其特征在于，该粘结辅助剂的添加量为以重量计的1.0份。
5．根据权利要求1的脱硝方法，其特征在于，该粘结辅助剂选自砂糖或糖蜜。
6．一种用于铁矿烧结过程中的在线脱硝方法，其特征在于，在铁矿烧结配料过程中添加粘结辅助剂。
7．根据权利要求6的脱硝方法，其特征在于，该粘结辅助剂的添加点可设于烧结原料料仓、拌料滚筒、或者泥浆回收系统。
8．根据权利要求7的脱硝方法，其特征在于，该粘结辅助剂的添加量范围为以重量计的0.5～1.5份。
9．根据权利要求8所脱硝方法，其特征在于，该粘结辅助剂的添加量为以重量计的1.0份。
10．根据权利要求6的脱硝方法，其特征在于，该粘结辅助剂选自砂糖或糖蜜。
全文摘要
本发明涉及一种新颖的用于烧结过程中的在线脱硝方法,其主要是在烧结生产的配料过程中,通过添加粘结辅助剂,例如砂糖,以增强烧结原料的造粒性与粘结性,改善烧结原料的透气性,并缩短烧结时间,使原料中的氮转化成氮氧化物的机会降低,进而抑制废气中氮氧化物的排放。
文档编号C22B1/16GK1286314SQ9911929
公开日2001年3月7日 申请日期1999年8月31日 优先权日1999年8月31日
发明者牟金禄 申请人:中国钢铁股份有限公司