超高比例煙氣循環-富氧鐵礦燒結的基礎研究

《超高比例煙氣循環-富氧鐵礦燒結的基礎研究》是依託中南大學，由范曉慧擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超高比例煙氣循環-富氧鐵礦燒結的基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：范曉慧
• 依託單位：中南大學

項目摘要

鐵礦燒結是鋼鐵工業的主要大氣污染源。為實現燒結過程NOx、SOx、COx零排放，提出超高比例煙氣循環-富氧燒結的減排新工藝：將占煙氣總量70%-80%的燒結機頭部和尾部煙氣進行循環，與工業純氧混合替代空氣進行燒結，使CO2和SO2富集在中部煙氣經壓縮液化回收、NO循環降解。項目通過研究超高比例煙氣循環-富氧燒結的氣體介質COx-O2-H2O組成對燃料燃燒和氣-固傳熱行為的影響，解析燒結燃燒前沿和傳熱前沿的遷移規律，揭示燒結過程氣氛和熱狀態的變化及其對燒結成礦的影響，建立氣體介質組成與燃燒、傳熱、成礦的關係，形成超高比例煙氣循環-富氧燒結的基礎理論。進而構建煙氣合理循環與適度富氧的協調機制，開發調控燃料燃燒性能、料層導熱性能、原料成礦性能的關鍵技術，使燃燒前沿和傳熱前沿同步遷移、燒結物料最佳化成礦，從而保證燒結指標不受影響，實現煙氣超高比例循環和污染物零排放，為鋼鐵工業的可持續發展做出貢獻。

結題摘要

燒結煙氣排放量大、污染物種類多，導致其治理難度大。從燒結工藝過程減少煙氣和污染物排放量，對燒結清潔生產意義重大。本項目開展了超高比例煙氣循環-富氧燒結的基礎理論與技術研究，通過系統分析燒結煙氣特性和排放規律，提出了超高比例煙氣循環的構建模式；通過查明超高比例煙氣循環-富氧燒結的氣體介質COx-O2-H2O組成對燃料燃燒影響，揭示了燒結燃燒前沿的遷移規律，發現循環煙氣中CO2和O2含量之間的關係應滿足η(O2)=11.77*η(CO2)^0.24，確保燃料燃燒達到和空氣氣氛條件下相當的燃燒速度和燃燒效率；套用多相理論和多孔介質模型，基於質量、動量和能量守恆方程，構建了燒結料層氣-固傳熱模型、溫度模擬模型和排放氣體組成預測模型，達到了預測精度要求；查明了超高比例煙氣循環燒結過程氣氛和熱狀態的變化規律，及其對燒結成礦的影響，解析了COx-O2-H2O介質條件下燒結物料的成礦機理；構建了煙氣合理循環與適度富氧的協調機制，開發了調控燃料燃燒性能、改善原料成礦性能等強化技術，使燃燒前沿和傳熱前沿同步遷移、燒結物料最佳化成礦，從而保證燒結指標不受影響，實現了50%-70%的高比例煙氣循環, 減少CO、NOx的排放達到40%-60%、20%-50%，且外排煙氣CO2、SO2濃度明顯富集，有利於提升後續煙氣處理的脫硫效率，以及CO2的捕集回收。本項目開發的超高比例煙氣循環-富氧燒結的方法，具有投資省、適用範圍廣等特徵，為燒結煙氣餘熱利用、氣體污染物減量排放提供了一條新的可行途徑。