【佳文推荐】烧结料面喷吹蒸汽对燃料燃烧效率及CO排放的影响

yaohbsg 2022-06-24 发布于广东

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引用本文：

Yi-fan Wang, Tao Yang, Hao-yu Wang, Long Ding, Yun-fei Luo & Hong-ming Long. Application of steam injection in iron ore sintering: fuel combustion efficiency and CO emissions. J. Iron Steel Res. Int. (2022).

https:///10.1007/s42243-022-00793-5

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CO、CO2和H2。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C和CO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%和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

图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

图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

图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

图4 蒸汽喷吹前后烧结燃烧带的反应变化

表1 蒸汽喷吹前后烧结矿产质量指标

作者介绍

龙红明

安徽工业大学教授、博士生导师

龙红明，1979年8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；2020、2021年入选全球前2%顶尖科学家榜单。

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《钢铁研究学报（英文版）》（Journal of Iron and Steel Research International）创刊于1994年，由中国钢铁工业协会主管、中国钢研科技集团有限公司主办的学术期刊，主要刊载冶金与金属加工工艺及金属基材料科学与技术，包括钢铁冶金工艺流程优化、冶金资源综合利用、节能环保；金属基材料的制备、表征、组织结构和性能等。科睿唯安JCR2020影响因子：1.263, 由Springer出版集团全球独家出版，被SCI、EI等数据库收录。连续10年入选“最具国际影响力期刊”。