NOx and ultrafine particle emission characteristics in a new steel slag modification device

Características de emisión de NOx y partículas ultrafinas en un nuevo dispositivo de modificación de escorias de acero

Se prepararon dos carbones chinos de densidad separada y escoria de acero y se quemaron en un horno de modificación con diferentes proporciones de exceso de aire. Se compararon los experimentos de combustión sin etapas y con etapas de combustible bajo diferentes proporciones de mezcla de carbón pulverizado. Así, en los experimentos de combustión por etapas de combustible, se observó que la concentración de NOx en los gases de combustión disminuía en gran medida bajo una relación de mezcla de bitumita: antracita de 1:1 y un coeficiente de exceso de aire de 1,2 bajo la relación por etapas de combustible es de 15:85. La temperatura de los gases de combustión alcanzó los 1 615 °C, mientras que la concentración de NOx en los gases de combustión fue tan baja como 320 mg/m³. En comparación con otros tipos de quemadores, el dispositivo de combustión experimental aquí diseñado redujo eficazmente las emisiones de NOx en aproximadamente un 80%. La combustión por etapas de combustible tiene un efecto significativo en la reducción de las emisiones de partículas (PM), y una proporción adecuada de carbón también resultó beneficiosa para reducir las emisiones de partículas.

INTRODUCCIÓN

La escoria de acero se ha convertido en el principal residuo sólido de la industria siderúrgica en China, con una producción anual tan alta como 107 millones de toneladas (2016). Sin embargo, dado que el contenido de CaO libre (f-CaO) en la escoria de acero es relativamente alto, se causará una mala estabilidad de volumen de la escoria de acero, y no se calificará [1, 2]. Además, el alto contenido de hierro metálico provoca la mala triturabilidad de la escoria de acero, y su estabilidad volumétrica no está cualificada [3]. El horno de reformado por combustión rotacional a base de carbón es un nuevo tipo de dispositivo que permite modificar las escorias de acero [4, 5]. El flujo de funcionamiento es el siguiente: primero se mezclan el carbón pulverizado y la escoria de acero, y después se controla la cantidad de la mezcla mediante el alimentador de tornillo, que entra en el horno de combustión desde la salida primaria con aire como portador. Actualmente, la mayoría de las investigaciones nacionales e internacionales sobre la modificación térmica de la escoria de acero se centran en el uso del calor residual de la escoria de acero para fundir aditivos o agentes modificadores, con el fin de ajustar las propiedades físicas y químicas de la escoria de acero. Sin embargo, hasta la fecha no se ha informado sistemáticamente sobre otros dispositivos similares de reformado de escorias siderúrgicas, ni sobre su eficiencia térmica, ni sobre la emisión de NOx, ni sobre la distribución del tamaño de las partículas. El aumento de su eficiencia térmica y la reducción de las emisiones de NOx son requisitos importantes para su industrialización [6-8].