[發(fā)明專利]高爐噴吹生物質(zhì)富氫微粉的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210415746.3
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114774599B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐潤生;張建良;黨晗;葉漣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 廖艷芬

1.一種高爐噴吹生物質(zhì)富氫微粉的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、采用氣相變壓閃蒸的方法，對生物質(zhì)進(jìn)行脫水、脫氧加氫提碳，制得生物質(zhì)富氫微粉；所用氣相介質(zhì)包括水蒸氣、高爐煤氣；所述生物質(zhì)富氫微粉中粒度小于1.25mm的顆粒質(zhì)量占比大于90％；所述生物質(zhì)富氫微粉的C、H、O元素含量分別為60％～70％、6％～15％、15％～25％，發(fā)熱量不低于24MJ/kg；

所述生物質(zhì)富氫微粉的制備方法具體為：降低所述生物質(zhì)的粒度大小和水分含量，并將其依次置于至少兩個串聯(lián)的亞臨界氣相反應(yīng)器中，進(jìn)行逐級降壓閃蒸，以使所述生物質(zhì)脫水、脫氧加氫提碳，得到所述生物質(zhì)富氫微粉；

所述串聯(lián)的亞臨界氣相反應(yīng)器中，第一亞臨界氣相反應(yīng)器的溫度為220～300℃，壓力為2.0～3.0MPa，處理時間為15～40min；第二亞臨界氣相反應(yīng)器的溫度120～160℃，壓力為1.0～1.6MPa，處理時間為5～60min；

S2、將步驟S1得到的所述生物質(zhì)富氫微粉進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)中進(jìn)行脫水預(yù)處理，使所述生物質(zhì)富氫微粉的水分含量在8％以下；將預(yù)處理后的所述生物質(zhì)富氫微粉經(jīng)高爐噴吹輸送系統(tǒng)直接運輸至分配系統(tǒng)，經(jīng)直吹管和噴槍均勻噴入高爐風(fēng)口；噴吹所述生物質(zhì)富氫微粉的載氣為CO₂；所述生物質(zhì)富氫微粉的燃燒率為85％～95％；

S3、對高爐同時進(jìn)行上部調(diào)節(jié)和下部調(diào)節(jié)，確保高爐煉鐵正常生產(chǎn)；所述下部調(diào)節(jié)包括增大所述直吹管的管徑和噴槍的口徑、增加鼓風(fēng)富氧率、提高熱風(fēng)溫度，所述上部調(diào)節(jié)的方式為增加邊緣礦石批重、中心加焦進(jìn)行疏松；

S4、對高爐冶煉產(chǎn)生的熔渣進(jìn)行水冷處理，將其顯熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣，一部分循環(huán)至步驟S2的預(yù)熱系統(tǒng)中，對所述生物質(zhì)富氫微粉進(jìn)行脫水預(yù)處理，另一部分經(jīng)加壓處理后，作為步驟S1中生物質(zhì)富氫微粉制備所用的氣相介質(zhì)循環(huán)利用；高爐冶煉過程中收集的爐頂煤氣可直接輸送至步驟S1中生物質(zhì)富氫微粉的制備過程，作為氣相介質(zhì)循環(huán)利用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐噴吹生物質(zhì)富氫微粉的方法，其特征在于，所述生物質(zhì)富氫微粉的堿金屬元素含量小于0.3％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐噴吹生物質(zhì)富氫微粉的方法，其特征在于，在步驟S2中，采用如下公式進(jìn)行高爐生產(chǎn)過程中所述生物質(zhì)富氫微粉噴吹量的確定：

式中：M為小時燃料噴吹量，kg·h^-1；T_f為理論燃燒溫度，℃；C_pg為爐腹煤氣量平均熱容，kJ·m^-3·℃^-1；f為爐腹煤氣量指數(shù)，m³/m²；S_h為爐缸截面積，m²；q_cm為噴吹燃料中每kg碳素燃燒成CO放出的熱量，與焦炭中碳素燃燒熱取為相同值，4.18×2340kJ·kg^-1；η為噴吹燃料的燃燒率，％；C_M為噴吹燃料中的含碳量，所述含碳量包括固定C，％；H₂O_M為噴吹燃料的含水量，％；V為鼓風(fēng)量，m³/min；V_O2為富氧氣體量，m³/h；a為富氧氣體氧濃度，％；為鼓風(fēng)濕度，m³/m³；q_ck為焦炭中每kg碳素燃燒成CO放出的熱量，當(dāng)石墨化程度為50％時取4.18×2340kJ·kg^-1；C_pb為鼓風(fēng)平均熱容，kJ·m^-3·℃^-1；t_b為熱風(fēng)溫度，℃；V_b為風(fēng)量，m³·min^-1；t_c為焦炭進(jìn)入風(fēng)口回旋區(qū)的溫度，℃；C_pz為噴煤載氣平均熱容，kJ·m^-3·℃^-1；C_pk為焦炭在溫度25～t_c℃內(nèi)的平均熱容，kJ·kg^-1·℃；R_ck為風(fēng)口前焦炭消耗速度，kg·min^-1；C_pm為噴吹燃料的平均熱容，kJ·kg^-1·℃^-1；V_z為噴吹燃料載氣量，m³/min；t_z為載氣溫度，t_m為噴吹染料的溫度，℃；t_z等于噴吹燃料的溫度t_m，℃；ω為鼓風(fēng)絕對濕度，g/m³；為124.5KJ/mol；q_ecom為煤粉的分解熱，kJ·kg^-1；

式中f爐腹煤氣量指數(shù)范圍為58～66m³/m²，f*S_h為爐腹煤氣量，噸鐵產(chǎn)生的爐腹煤氣量滿足正常高爐冶煉需求，以爐腹煤氣量指數(shù)作為約束條件；

式中的T_f理論燃燒溫度限定為2100℃，對富氧率進(jìn)行調(diào)節(jié)；式中的C_pg、C_pz、C_pb、C_pk計算方式為積分求解。