[發明專利]高爐噴吹生物質富氫微粉的方法

有效

• 申請號: 202210415746.3
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114774599B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 徐潤生;張建良;黨晗;葉漣
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 廖艷芬

本發明提供了一種高爐噴吹生物質富氫微粉的方法，將生物質通過氣相變壓閃蒸工藝脫水、脫氧加氫提碳，制成熱值高、堿金屬元素含量低的生物質富氫微粉；將其直接噴吹入高爐，同時對高爐進行上部和下部調節，確保高爐的正常生產；并將高爐冶煉產生的熔渣顯熱和爐頂煤氣循環利用至生物質富氫微粉制備和噴吹的工藝中，實現能源的高效利用。生物質制粉工藝可在短時間內處理大量生物質，以高效低耗為特點，充分利用高爐的熔渣顯熱和爐頂煤氣，具有節能減排的意義。本發明將生物質富氫微粉預處理后直接噴吹，對高爐進行協同調節，保證了高爐生產的穩定順行；提升了生物質的綜合利用效率，降低了高爐生產CO₂排放量，具有顯著的經濟、社會和生態效益。

技術領域

本發明涉及高爐煉鐵噴吹技術領域，尤其涉及一種高爐噴吹生物質富氫微粉的方法。

背景技術

鋼鐵行業作為能源密集型產業，每年消耗大量的煤炭與化石燃料，排放大量的CO₂，成為我國僅次于電力行業的碳排放大戶。在“雙碳”的戰略背景下，鋼鐵行業的降耗減排迫在眉睫。因此，加快鋼鐵行業以煤炭為主的工業能源結構的調整，推動可再生清潔能源來代替傳統冶金能源，實現鋼鐵生產過程中環境友好、能源可持續利用，是鋼鐵工業低碳綠色高質量發展的必由之路。生物質因其量大、可再生性、碳中性、低污染、環境友好等而被認為是未來能源系統的戰略選擇，生物質能也是我國亟待開發利用的巨大資源財富。將生物質應用于鋼鐵工業既能減少化石燃料的消耗和CO₂等溫室氣體的排放，也可以推動能源結構清潔低碳化，加快鋼鐵企業走綠色低碳的發展之路。

近年來，生物質能的開發利用得到了飛速發展，但是生物質依然有幾點不容忽視的問題：由于體積密度小、水分高導致的收集、運輸、貯存成本高，破碎困難，發熱值低，堿金屬含量高會影響高爐穩產順行。面向鋼鐵工業應用場景，開發生物質在鋼鐵冶金領域高效應用技術也逐漸深入。生物質熱解炭化的方法能夠有效脫除生物質原料中的水分、揮發分，提高固定碳的含量和發熱值；但是熱解炭化過程會造成灰分的富集，使得制備的生物質熱解炭中灰分含量大幅度提高，堿金屬含量遠超過高爐噴吹煤粉的要求，造成高爐內爐石和焦炭劣化程度加深；另外，在生物質熱解炭化過程中還會產生焦油，對生產設備造成不利的影響。

有鑒于此，有必要設計一種改進的高爐噴吹生物質富氫微粉的方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高爐噴吹生物質富氫微粉的方法，將生物質采用氣相變壓閃蒸的工藝制得生物質富氫微粉，使其脫水、脫氧加氫提碳，提高其體積密度，降低堿金屬元素的含量；并將生物質富氫微粉噴吹入高爐，同時對高爐進行上部和下部調節，確保高爐煉鐵正常生產；并將高爐冶煉過程中的熔渣顯熱和爐頂煤氣循環利用至生物質富氫微粉制備和噴吹的工藝中，實現能源的高效利用。該方法工藝簡單、成本低廉，提升生物質資源的綜合利用效率；同時將高爐的副產物能源進行循環利用，降低高爐生產CO₂排放量，具有顯著的經濟、社會和生態效益。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種高爐噴吹生物質富氫微粉的方法，包括以下步驟：

S1、采用氣相變壓閃蒸的方法，對生物質進行脫水、脫氧加氫提碳，制得生物質富氫微粉；所用氣相介質包括水蒸氣、高爐煤氣；所述生物質富氫微粉中粒度小于1.25mm的顆粒質量占比大于90％；

S2、將步驟S1得到的所述生物質富氫微粉進入預熱系統中進行脫水預處理，使所述生物質富氫微粉的水分含量在8％以下；將預處理后的所述生物質富氫微粉經高爐噴吹輸送系統直接運輸至分配系統，經直吹管和噴槍均勻噴入高爐風口；噴吹所述生物質富氫微粉的載氣為CO₂；所述生物質富氫微粉的燃燒率為85％～95％；

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