[發(fā)明專利]生物質(zhì)富氫微粉與生物質(zhì)合成氣復(fù)合噴吹的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210417438.4
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114737002B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張建良;徐潤生;黨晗
• 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;C21B5/06;C21B3/08;B01J3/04;B01J6/00;C10J3/72
• 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: 何京晶

本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)富氫微粉與生物質(zhì)合成氣復(fù)合噴吹的方法。該方法采用氣相變壓閃蒸技術(shù)制備生物質(zhì)富氫微粉，并制備出制備參數(shù)符合要求的生物質(zhì)合成氣；然后將制備的生物質(zhì)合成氣一部分作為載氣與預(yù)處理后的生物質(zhì)富氫微粉混合后直接噴入高爐風(fēng)口，另一部分經(jīng)過預(yù)熱后通過爐身噴吹的方式噴入高爐內(nèi)部；同時對高爐進行上部調(diào)節(jié)和下部調(diào)節(jié)，以保證高爐冶煉過程正常進行，并對高爐冶煉產(chǎn)生的熔渣顯熱和爐頂煤氣進行回收。通過上述方式，本發(fā)明能夠利用生物質(zhì)富氫微粉與生物質(zhì)合成氣的復(fù)合噴吹，對高爐進行協(xié)同調(diào)節(jié)，從而在保證高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行的條件下，有效提升生物質(zhì)的綜合利用效率，并降低高爐生產(chǎn)的碳排放量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高爐噴吹技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物質(zhì)富氫微粉與生物質(zhì)合成氣復(fù)合噴吹的方法。

背景技術(shù)

高爐煉鐵是一項高排放、高能耗的工序，現(xiàn)階段高爐的噴吹燃料以煙煤和無煙煤等化石燃料為主，導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)在目前“雙碳”背景下面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在此條件下，加快鋼鐵企業(yè)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動可再生清潔能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源，實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)過程環(huán)境友好、能源可持續(xù)利用，是鋼鐵企業(yè)低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。生物質(zhì)作為一種碳中性、環(huán)境友好的可再生能源，相比煤有著燃燒反應(yīng)性好、低碳排放、來源廣泛可再生等優(yōu)勢。倘若將其應(yīng)用于高爐噴吹，不僅能夠消納大量的生物質(zhì)資源，同時也能促進鋼鐵企業(yè)進行技術(shù)革新，降低鐵水成本，提高企業(yè)競爭力，以達(dá)到“碳達(dá)峰”、“碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)。因此，如何將生物質(zhì)有效應(yīng)用于高爐噴吹已成為當(dāng)前的研究重點。

近年來，隨著對生物質(zhì)能的持續(xù)開發(fā)利用，對生物質(zhì)在鋼鐵冶金領(lǐng)域的高效應(yīng)用技術(shù)的研究也逐漸深入，各項生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)正不斷發(fā)展成熟。例如，公開號為CN110218826A的專利提供了一種生物質(zhì)水熱炭進行高爐噴吹的方法，該專利考慮了生物質(zhì)水熱炭化處理以及生物質(zhì)水熱炭制粉、輸送混合噴吹對高爐冶煉關(guān)鍵工藝參數(shù)的影響，形成了一套生物質(zhì)水熱炭進行高爐噴吹的最佳利用方法。但是，目前的水熱炭化技術(shù)仍面臨著液態(tài)產(chǎn)物難以處理、工藝成本較高等問題，限制了生物質(zhì)水熱炭在高爐噴吹領(lǐng)域的工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。因此，有必要對現(xiàn)有的水熱炭化技術(shù)進行改進，以制備能夠代替化石能源用于高爐噴吹且更適合工業(yè)化生產(chǎn)的生物質(zhì)粉體。

此外，生物質(zhì)氣化也是一種較為常見的預(yù)處理方式，通過將收集到的生物質(zhì)放置在氣化爐內(nèi)，經(jīng)過高溫干餾等處理，使其自身所含的大分子裂解，生成具有一氧化碳、高氫氣的高附加值生物質(zhì)合成氣。然而，目前生物質(zhì)合成氣的產(chǎn)量無法滿足大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用，如何將生物質(zhì)合成氣與生物質(zhì)粉體進行復(fù)合噴吹已成為新的研究方向。

有鑒于此，有必要設(shè)計一種改進的生物質(zhì)粉體與生物質(zhì)合成氣復(fù)合噴吹的方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)富氫微粉與生物質(zhì)合成氣復(fù)合噴吹的方法。通過采用氣相變壓閃蒸技術(shù)將生物質(zhì)制備成熱值高、堿金屬元素含量低的生物質(zhì)富氫微粉，并制備出指標(biāo)參數(shù)符合要求的生物質(zhì)合成氣，利用生物質(zhì)富氫微粉與生物質(zhì)合成氣的復(fù)合噴吹，對高爐進行協(xié)同調(diào)節(jié)，從而在保證高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行的條件下，有效提升生物質(zhì)的綜合利用效率，并降低高爐生產(chǎn)的CO₂排放量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)富氫微粉與生物質(zhì)合成氣復(fù)合噴吹的方法，包括如下步驟：

S1、采用氣相變壓閃蒸技術(shù)，制備生物質(zhì)富氫微粉；

S2、將生物質(zhì)原料高溫裂解，制備指標(biāo)參數(shù)符合要求的生物質(zhì)合成氣；

S3、對步驟S1制備的所述生物質(zhì)富氫微粉進行脫水預(yù)處理；將步驟S2制備的所述生物質(zhì)合成氣中的一部分作為載氣，與所述脫水預(yù)處理后的所述生物質(zhì)富氫微粉混合后噴吹入高爐風(fēng)口；所述生物質(zhì)合成氣的另一部分經(jīng)預(yù)熱后通過爐身噴吹的方式噴入高爐內(nèi)部；

S4、在噴吹過程中，對高爐進行上部調(diào)節(jié)和下部調(diào)節(jié)，以確保高爐冶煉過程正常進行；

S5、對高爐冶煉產(chǎn)生的熔渣進行顯熱回收，并對高爐冶煉過程中產(chǎn)生的爐頂煤氣進行回收。