[發明專利]一種生物質粉的高效綜合利用方法

在審

• 申請號: 201810741145.5
• 申請日: 2018-07-08
• 公開（公告）號: CN108977615A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 周建安;陶迅;王寶;張華;倪紅衛;宋偉明;張翔
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C21C5/38
• 分類號: C21C5/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

本發明公開了一種生物質粉的高效綜合利用方法，通過在轉爐煤氣中吹入生物質粉，使生物質粉高溫裂解為熱解氣體和熱解炭黑。熱解氣體主要為H₂、CO，熱解的炭黑與轉爐煤氣中的氧發生反應生成一氧化碳，降低轉爐煤氣中的氧氣含量，通過控制生物質粉的噴吹量能夠有效控制轉爐煤氣中的氧氣體積含量在1％以下，在保證煤氣回收的安全同時，提高了煤氣的單位發熱值，減少了環境污染，降低了事故發生率。本發明的方法實用性強，安全可靠，控制穩定，使生物質粉得到高效綜合利用，回收轉爐煤氣的產量和質量有了明顯提高，噸鋼煤氣回收量增加10～18％，單位發熱值提高10～20％，氧含量降低30～60％，市場前景廣闊。

技術領域

本發明涉及生物質的利用方法，特別涉及一種生物質粉的高效綜合利用方法。

背景技術

生物質能是蘊藏在生物質中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而貯存在生物質內部的能量。它一直是人類賴以生存的重要能源，僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第4位，在整個能源系統中占有重要的地位。據預測，到21世紀中葉，采用新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40％以上。生物質能通常包括：木材及森林工業廢棄物、農業廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業有機廢棄物、動物糞便。

生物質能的優點：一是可再生性。二是低污染性。生物質的硫含量、氮含量低，生物質作為燃料時，燃燒過程中的硫化物和氮化物較少，由于它在生長時需要的二氧化碳相當于其燃燒時排放的二氧化碳量，因而對大氣的二氧化碳凈排放量近似于零；用新技術開發利用生物質能不僅有助于減輕溫室效應，促進生態良性循環，而且可替代部分石油、煤炭等化石燃料，成為解決能源危機與環境問題的重要途徑之一。三是廣泛分布性。缺乏煤炭的地域可充分利用生物質能。四是具有燃燒容易，灰分低的特點。

生物質氣化是指將預處理過的生物質在氣化介質中(如空氣、純氧、水蒸氣或這三者的混合物中)加熱至700℃以上，將生物質分解成合成氣。生物質氣化的主要產物為氫氣、一氧化碳、甲烷以及少量的二氧化碳與氮氣，混合氣成分的組成因氣化溫度、壓力、氣化停留時間以及催化劑的不同而不同，氣化反應器的選擇也是決定混合氣組成的一個重要因素。區別于常見的生物質氣化制氫形式的有超臨界水生物質催化氣化制氫和等離子體熱解氣化制氫。

生物質空氣800℃時氣化產物中CO含量在15％～19％，H₂含量12％～15％，CO₂含量10％～13％，CH₄含量3％～5％，其他為N₂，熱值接近轉爐煤氣，在處理后可以作為高爐噴吹用燃料氣體。

可見，生物質氣化時需要外在能源，在空氣中氣化產生CO₂等問題。

在冶金轉爐煉鋼吹煉期間，轉爐生產一噸鋼水通常產生＞70m³的轉爐煤氣；轉爐煉鋼過程中鐵水中的碳與氧氣反應生成一氧化碳，同時也有少量的碳被直接氧化成二氧化碳；碳氧反應后形成的含有CO、CO₂、N₂等混合氣體稱之為轉爐煤氣。氧氣頂吹轉爐的煤氣主要成分一般為(體積分數)：CO為45～65％，H₂＜2％，CO₂為15～25％，O₂為0.4～0.8％，N₂為24～38％；轉爐煤氣發熱值在6500～8400KJ/m³。由于轉爐煤氣的發生量并不均衡，成分也有變化。通常將轉爐多次冶煉過程回收的煤氣輸入一個儲氣柜，混勻后再輸送給用戶。因此轉爐吹煉前、后期一氧化碳濃度較低時，由放散煙囪燃燒放散。目前轉爐煤氣回收基本條件大都為：CO≥35％，O₂<1.5％。