[發(fā)明專利]用于高爐噴吹的生物質(zhì)富氫微粉及合成氣的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210532649.2
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114854453B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 張建良;徐潤生;劉征建;頡二旺
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學
• 主分類號: C10J3/50
• 分類號: C10J3/50;C10J3/72;C10J3/80
• 代理公司: 武漢卓越志誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 42266
• 代理人: 戴寶松

本發(fā)明提供了一種用于高爐噴吹的生物質(zhì)富氫微粉及合成氣的制備方法。該方法根據(jù)高爐對固體噴吹燃料的要求，降低生物質(zhì)的粒度大小和水分含量，并在非液相水環(huán)境中進行加氫脫氧提質(zhì)，得到熱值顯著提高的生物質(zhì)富氫微粉直接用于高爐噴吹。還可將生物質(zhì)富氫微粉進一步制成生物質(zhì)合成氣用于高爐噴吹。如此操作，可以一定程度上彌補生物質(zhì)體積密度低帶來的體積發(fā)熱值低的問題，從而能夠較好地直接用于高爐噴吹；而且通過原位固相提質(zhì)，能夠簡化工序、降低能耗和制備時間，且水分含量控制簡單。此外，由于氫含量提高，可顯著減少二氧化碳排放量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高爐噴吹燃料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高爐噴吹的生物質(zhì)富氫微粉及合成氣的制備方法。

背景技術(shù)

生物質(zhì)是一種碳中性、環(huán)境友好的可再生能源，主要由木質(zhì)素、纖維素和半纖維素構(gòu)成。將生物質(zhì)用于鋼鐵工序能減少化石燃料的消耗和二氧化碳的排放，也可以推動能源結(jié)構(gòu)清潔低碳化。近年來，全球生物質(zhì)能的開發(fā)利用得到了飛速發(fā)展。同時，生物質(zhì)資源由于可磨性差、體積密度小、能量密度低、水分含量高等特點，使得存儲和運輸成本較高，工業(yè)加工難度較大，燃燒不夠穩(wěn)定，燃燒率波動大，限制了其在工業(yè)中的應用，因此通常需要對生物質(zhì)資源進行轉(zhuǎn)化處理。

目前將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料的途徑主要包括沼氣技術(shù)、氣化技術(shù)液化技術(shù)和熱解。例如專利CN110218826A公開了一種生物質(zhì)水熱炭進行高爐噴吹的方法，將生物質(zhì)水熱炭化處理，得到生物質(zhì)水熱炭制粉，將其用于高爐噴吹，提升生物質(zhì)資源的綜合利用效率，降低煉鐵生產(chǎn)CO₂排放量。但是水熱炭工藝以水為介質(zhì)，要達到符合高爐噴吹要求的水分含量需要較大能耗除水，而且水熱炭化時間較長，能耗高。專利CN112280577A公開了一種高爐噴吹生物質(zhì)焦的制備及加工方法，對生物質(zhì)進行高溫干餾若干小時，得到生物質(zhì)焦，用于高爐噴吹。或者，現(xiàn)有技術(shù)還有通過將生物質(zhì)熱解為可燃氣體，作為高爐噴吹氣體。均存在能耗高、制備時間長等問題。

現(xiàn)有技術(shù)中高爐噴吹固體燃料多為煤粉，煤粉熱值和比重均較高，噴吹綜合特性較優(yōu)。生物質(zhì)由于比重低，體積燃燒熱值低，因此直接將其單獨以固體燃料形式100％用于高爐噴吹的研究還較少。

有鑒于此，有必要設計一種改進的用于高爐噴吹的生物質(zhì)富氫微粉及合成氣的制備方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于高爐噴吹的生物質(zhì)富氫微粉及合成氣的制備方法。該方法通過根據(jù)高爐對固體噴吹燃料的要求，降低生物質(zhì)的粒度大小和水分含量，并在非液相水環(huán)境中進行加氫脫氧提質(zhì)，從而得到熱值顯著提高的生物質(zhì)富氫微粉，可以一定程度上彌補生物質(zhì)體積密度低帶來的體積發(fā)熱值低的問題，而且原位固相提質(zhì)，能夠簡化工序、降低能耗和制備時間，且水分含量控制簡單。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種用于高爐噴吹的生物質(zhì)富氫微粉的制備方法，包括：根據(jù)高爐對固體噴吹燃料的要求，降低生物質(zhì)的粒度大小和水分含量，并進行加氫脫氧提質(zhì)，得到生物質(zhì)富氫微粉直接用于高爐噴吹，所述加氫脫氧提質(zhì)過程在非液相水環(huán)境中進行。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述制備方法還包括降低所述生物質(zhì)的堿金屬含量。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述制備方法還包括提高所述富氫微粉的密度，即以生物質(zhì)和礦物質(zhì)為原料，進行加氫脫氧提質(zhì)，所述生物質(zhì)和所述礦物質(zhì)中的礦物離子在所述加氫脫氧提質(zhì)過程中發(fā)生鍵合，得到高密度生物質(zhì)富氫微粉直接用于高爐噴吹。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述制備方法的所有過程均在非液相水環(huán)境中進行，且所述加氫脫氧提質(zhì)通過氣相變壓閃蒸實現(xiàn)。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述氣相變壓閃蒸包括：將所述生物質(zhì)依次置于若干個高溫高壓過熱氣相反應器中，進行降壓逐級閃蒸，以使所述生物質(zhì)發(fā)生破碎、水分蒸發(fā)和結(jié)構(gòu)重組；所述結(jié)構(gòu)重組包括加氫脫氧提質(zhì)和脫氧提碳。