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文 章 信 息

Application of steam injection in iron ore sintering: fuel combustion efficiency and CO emissions

烧结料面喷吹蒸汽对燃料燃烧效率及CO排放的影响

 

王毅璠1,2, 杨涛1, 王浩宇2, 丁龙1, 罗云飞1, 龙红明1,3*

1. 安徽工业大学冶金工程学院,马鞍山,中国安徽省,243032

2. 西安大略大学,化学/生物化学工程系,伦敦,加拿大安大略省,N6A 5B9

3. 冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室,马鞍山,中国安徽省,243002

内 容 简 介

提高烧结燃料燃烧效率是增加烧结过程热量、强化烧结过程、降低燃料消耗及污染物排放的重要手段。烧结料面喷吹技术以其低能耗、低排放的潜在优势受到广泛关注。本文采用某钢铁厂的烧结原料,对比分析了蒸汽喷吹前后烧结过程热力学反应,研究了料面喷吹蒸汽对烧结燃烧反应及燃烧效率的影响,阐明了其提高燃烧效率的作用机理。结果表明,喷吹蒸汽下烧结气体介质为H2O-H2-N2-O2,在一定程度上改善了燃料燃烧的传热条件,促进了水煤气等反应的进行。在50 kg级烧结杯试验条件下,喷吹蒸汽最佳条件为点火8 min后连续喷15 min,喷吹流量为0.02 m3·min-1。当料面喷吹蒸汽后,水蒸汽进入料层后与上部热烧结矿换热逐步升温,到高温带后与燃烧的C发生水煤气等反应生成了COCO2H2。同时反应产物H2极易与O2继续反应而放热,从而促使水煤气反应不断正向进行。此外,水蒸汽的进入和反应产物H2的出现使燃料疏松化,从而改善未燃烧燃料和氧分压过低区域燃烧的动力学条件,也显著改善CCO的燃烧动力学条件,进而使得烟气CO浓度降低10.91 %;同时喷吹水蒸气减少了C生成CO的比例,提高了生成CO2的比例,燃料燃烧效率为88.83%,较常规烧结提高6.15%。喷洒蒸汽后烧结矿成品率和转鼓强度提高0.60%1.94%,固体能耗降低1.15 kg·t-1,表明喷洒蒸汽有助于烧结矿质量改善和固体燃耗降低。

重 要 图 表

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1 蒸汽总喷吹量对烧结过程CO平均排放浓度(a)和燃料燃烧效率(b)的影响

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2 蒸汽喷吹流量对烧结过程CO平均排放浓度(a)和燃料燃烧效率(b)的影响

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3 蒸汽喷吹开始时间对烧结过程CO平均排放浓度(a)和燃料燃烧效率(b)的影响

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4 蒸汽喷吹前后烧结燃烧带的反应变化

 

1 蒸汽喷吹前后烧结矿产质量指标

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作 者 介 绍

 

龙红明

安徽工业大学  教授、博士生导师

龙红明,19798月生,教授、博士生导师,现任安徽工业大学冶金工程学院副院长,冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室主任。兼任中国金属学会专家委员会委员、冶金固废资源利用分会秘书长,中国冶金教育学会工程技术分会副理事长,《Journal of Iron and Steel Research International》、《钢铁研究学报》、《中国冶金》等期刊编委。入选安徽省特支计划人才、安徽省教学名师。主要研究方向为低碳炼铁、冶金固废资源综合利用、冶金烟气污染物减排。主持国家级和省部级科研项目10项,企业产学研项目20余项。以第一作者或通讯作者发表SCI/EI 收录论文60余篇;授权国家发明专利38项、国际专利3项,已实施成果转化6项;出版著作3 部;获省部级科技奖3项;20202021年入选全球前2%顶尖科学家榜单。