题目：钢铁烧结烟气污染物产生机理及排放特征研究

NOx和SO2等污染物不仅直接危害人体健康和生态系统，也是酸雨、光化学烟雾和雾霾等形成的主要前驱体物质，已成为我国最主要的大气污染物。工业领域大气排污是造成我国大气环境恶化的主要原因，其中钢铁行业是仅次于火电行业的大气污染源。而铁矿石烧结是钢铁行业大气污染物排放的主要工序之一，在钢铁行业排放的污染物中，50%以上的NOx和70%以上的SO2来自烧结工序，因此烧结烟气污染治理是钢铁治污的重点。

本研究以解析钢铁烧结过程主要气相污染物产生机理，分析污染物排放特征，为烧结气相污染物减排提供技术支持为目标，采用改进型烧结杯实验模拟系统，研究了铁矿石烧结过程中NOx和SO2的形成排放规律，以及原料构成（含水率、焦粉含量、添加助剂）和烧结操作参数（点火时间、烧结抽风负压、料层厚度）对NOx排放的影响。。

研究结果表明：烧结过程中，烧结带自上而下逐层推进，各测点NOx浓度基本相同，烧结产生的NOx以热力型为主，绝大部分为NO，NO2浓度非常低。烧结产生的SO2主要来源于铁矿石硫组分燃烧，SO2在烧结带形成后先被待烧结料吸附蓄积，再被热解析出，烧结过程中烟气内的SO2的迁移和排放过程主体上是生成-吸收-热解的循环迁移富集过程，直至烧结终点，所有区域变为烧结矿带，SO2集中高浓度排放，所得到的SO2浓度与时间的关系呈倒V形曲线。

降低含水率和焦粉含量均有助于降低NOx形成，其原因是增大含水率有助于烧结料的热传递效率，烧结料发热量随焦粉含量提高而增大，这两者皆会使烧结温度提高和燃烧带高度增加，有助于热力型NOx的形成，并且焦粉含量增加会提高燃料型NOx的产生；添加烧结助剂也有助于降低NOx形成，主要原因是烧结助剂的助熔效果可以减少烧结过程中焦粉的用量，减少燃料型NOx产生量，并降低烧结温度减少热力型NOx生成。

降低点火时间和增加料层厚度（此情况下减少焦粉含量）在一定程度上可以降低NOx的形成释放，这是因为两者相对较少的热量输入导致烧结温度变低，燃烧带高度减小，这两者会降低热力型NOx的生成速率，并且增加料层厚度由于焦粉含量降低会减少燃料型NOx的排放。在-14kpa抽风负压下增大或减小抽风负压都会降低NOx的形成，前者是由于过高的过剩空气系数导致污染物的稀释，并且低烧结温度和低燃烧带高度也会对NOx的减少形成。而后者是因为过剩空气系数偏小，氧气含量相对不足，抑制了NOx的生成。NOx和SO2等污染物不仅直接危害人体健康和生态系统，也是酸雨、光化学烟雾和雾霾等形成的主要前驱体物质，已成为我国最主要的大气污染物。工业领域大气排污是造成我国大气环境恶化的主要原因，其中钢铁行业是仅次于火电行业的大气污染源。而铁矿石烧结是钢铁行业大气污染物排放的主要工序之一，在钢铁行业排放的污染物中，50%以上的NOx和70%以上的SO2来自烧结工序，因此烧结烟气污染治理是钢铁治污的重点。

本研究以解析钢铁烧结过程主要气相污染物产生机理，分析污染物排放特征，为烧结气相污染物减排提供技术支持为目标，采用改进型烧结杯实验模拟系统，研究了铁矿石烧结过程中NOx和SO2的形成排放规律，以及原料构成（含水率、焦粉含量、添加助剂）和烧结操作参数（点火时间、烧结抽风负压、料层厚度）对NOx排放的影响。。

研究结果表明：烧结过程中，烧结带自上而下逐层推进，各测点NOx浓度基本相同，烧结产生的NOx以热力型为主，绝大部分为NO，NO2浓度非常低。烧结产生的SO2主要来源于铁矿石硫组分燃烧，SO2在烧结带形成后先被待烧结料吸附蓄积，再被热解析出，烧结过程中烟气内的SO2的迁移和排放过程主体上是生成-吸收-热解的循环迁移富集过程，直至烧结终点，所有区域变为烧结矿带，SO2集中高浓度排放，所得到的SO2浓度与时间的关系呈倒V形曲线。

降低含水率和焦粉含量均有助于降低NOx形成，其原因是增大含水率有助于烧结料的热传递效率，烧结料发热量随焦粉含量提高而增大，这两者皆会使烧结温度提高和燃烧带高度增加，有助于热力型NOx的形成，并且焦粉含量增加会提高燃料型NOx的产生；添加烧结助剂也有助于降低NOx形成，主要原因是烧结助剂的助熔效果可以减少烧结过程中焦粉的用量，减少燃料型NOx产生量，并降低烧结温度减少热力型NOx生成。

降低点火时间和增加料层厚度（此情况下减少焦粉含量）在一定程度上可以降低NOx的形成释放，这是因为两者相对较少的热量输入导致烧结温度变低，燃烧带高度减小，这两者会降低热力型NOx的生成速率，并且增加料层厚度由于焦粉含量降低会减少燃料型NOx的排放。在-14kpa抽风负压下增大或减小抽风负压都会降低NOx的形成，前者是由于过高的过剩空气系数导致污染物的稀释，并且低烧结温度和低燃烧带高度也会对NOx的减少形成。而后者是因为过剩空气系数偏小，氧气含量相对不足，抑制了NOx的生成。