本發(fā)明涉及高爐噴吹，具體而言，涉及一種生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法及配合煤。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，化石燃料的過度使用和溫室氣體猛增引發(fā)的氣候變化成為了人類面臨的全球性問題，對生命系統(tǒng)造成了嚴重威脅。冶金行業(yè)作為能源密集型產(chǎn)業(yè)，每年消耗大量的化石燃料，排放大量的co2。加快鋼鐵工業(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，是鋼鐵工業(yè)低碳綠色高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。生物質(zhì)是一種碳中性、環(huán)境友好的可再生能源，生物質(zhì)能也是我國亟待開發(fā)利用的巨大資源財富。將生物質(zhì)應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)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(jié)構(gòu)清潔低碳化，加快鋼鐵企業(yè)走綠色低碳發(fā)展之路。

2、近年來眾多研究者進行了生物質(zhì)資源在煉鐵領(lǐng)域的應(yīng)用研究，普遍認為將生物質(zhì)應(yīng)用于高爐噴吹是最有潛力的應(yīng)用場景。但生物質(zhì)資源利用過程中也存在較多的問題：一方面生物質(zhì)收集和加工成本較高，產(chǎn)地分散，存在明顯的區(qū)域性和季節(jié)性；另一方面，生物質(zhì)普遍具有水分含量高、固定碳含量和發(fā)熱值低、破碎加工性能差等不足，無法滿足煉鐵生產(chǎn)對噴吹燃料工藝性能的要求。與此同時，與傳統(tǒng)噴吹煤相比生物質(zhì)具有較低的堆密度，進而降低了生物質(zhì)直接噴吹的效率，提高了高爐直接噴吹生物質(zhì)的難度。此外，生物質(zhì)的揮發(fā)分較高，若作為高爐燃料使用，在收集堆積的過程中容易發(fā)生自燃現(xiàn)象，在經(jīng)過磨機系統(tǒng)的時候容易發(fā)生著火、爆炸等安全事故，因此有必要將生物質(zhì)的揮發(fā)分脫除至較低水平后再進行高爐噴吹，然而，目前國內(nèi)常見的生物質(zhì)預(yù)處理工藝包括熱解、水熱炭化和變壓閃蒸，受制于各種工藝的商業(yè)化程度和生物質(zhì)原料穩(wěn)定程度的穩(wěn)定，導(dǎo)致預(yù)處理后的生物質(zhì)炭揮發(fā)分程度差別較大，貿(mào)然使用容易造成制粉系統(tǒng)和高爐冶煉過程中的安全事故。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的問題是，因生物質(zhì)揮發(fā)分高或預(yù)處理后揮發(fā)分差別較大、水分含量高、固定碳含量和發(fā)熱值低等不足，在高爐噴吹應(yīng)用過程中存在易發(fā)生著火或爆炸等安全事故、噴吹效率低下等問題。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，包括：

3、將揮發(fā)分含量為30％-60％的生物質(zhì)炭與無煙煤混合均勻，得到混煤，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量總和為100％；

4、對所述混煤進行長管式煤粉爆炸性測試和著火點測試，當所述混煤的火焰返回長度小于400mm且著火點大于300℃時，將所述混煤磨碎制成粉煤。

5、可選地，所述混煤的揮發(fā)分含量為17％-27％。

6、可選地，所述粉煤中粒徑小于200目的質(zhì)量占比大于或等于50％。

7、可選地，所述生物質(zhì)炭揮發(fā)分為30％時，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量比為0％-81％：19％-100％。

8、可選地，所述生物質(zhì)炭揮發(fā)分為40％時，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量比為0％-52％：48％-100％。

9、可選地，所述生物質(zhì)炭揮發(fā)分為50％時，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量比為0％-42％：58％-100％。

10、可選地，所述生物質(zhì)炭揮發(fā)分為60％時，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量比為0％-52％：48％-100％。

11、可選地，所述混煤中30％揮發(fā)分生物質(zhì)炭比例為81％，無煙煤比例為19％，使混煤的火焰返回長度為100mm，著火點為324.7℃，揮發(fā)分含量為26.25％。

12、可選地，所述混煤中40％揮發(fā)分生物質(zhì)炭比例為52％，無煙煤比例為48％，使混煤的火焰返回長度為100mm，著火點為335.1℃，揮發(fā)分含量為25.28％。

13、可選地，所述混煤中50％揮發(fā)分生物質(zhì)炭比例為42％，無煙煤比例為58％，使混煤的火焰返回長度為400mm，著火點為307.8℃，揮發(fā)分含量為26.22％。

14、可選地，所述混煤中60％揮發(fā)分生物質(zhì)炭比例為36％，無煙煤比例為64％，使混煤的火焰返回長度為400mm，著火點為301.1℃，揮發(fā)分含量為27.40％。

15、可選地，所述生物質(zhì)炭的添加比例根據(jù)以下方式獲得：

16、對所述混煤揮發(fā)分與所述混煤著火點和火焰返回長度之間的關(guān)系進行回歸分析，獲取所述混煤揮發(fā)分與所述混煤著火點之間的第一回歸方程以及所述混煤揮發(fā)分與所述混煤火焰返回長度之間的第二回歸方程，

17、根據(jù)所述第一回歸方程、所述第二回歸方程以及附加條件確定所述生物質(zhì)炭的添加比例；

18、其中，所述第一回歸方程為：y1＝α1*[a*(100-x)+b*x]+β1，

19、所述第二回歸方程為：y2＝α2*[a*(100-x)+b*x]+β2，

20、所述附加條件包括：α1*[a*(100-x)+b*x]+β1≥300，

21、α2*[a*(100-x)+b*x]+β2≤400，

22、

23、式中，y1為所述混煤的著火點，y2為所述混煤的火焰返回長度，x為所述生物質(zhì)炭的添加比例，a為所述無煙煤的揮發(fā)分，b為所述生物質(zhì)炭的揮發(fā)分，α1、α2、β1、β2均為系數(shù)，其中，α1為所述第一回歸方程的斜率，α2為所述第二回歸方程的斜率，β1為所述第一回歸方程的截距，β2為所述第二回歸方程的截距。

24、可選地，利用制粉系統(tǒng)將所述混煤磨碎制成粉煤，其中，所述制粉系統(tǒng)的氧含量小于6％，一氧化碳濃度小于500ppm，系統(tǒng)溫度小于80℃。

25、本發(fā)明還提供一種配合煤，利用如上所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法得到。

26、本發(fā)明采用揮發(fā)分含量高于30％低于60％的生物質(zhì)炭與高爐常規(guī)噴吹無煙煤均勻混合為混煤，從混煤的安全性及燃燒性方面考慮，兼顧配加生物質(zhì)炭后混煤的爆炸性、著火點和燃燒性，即混煤滿足火焰返回長度小于400mm和著火點大于300℃，確定不同揮發(fā)分生物質(zhì)炭與無煙煤的最佳搭配比例，并按照該種原料配比進行制粉。本發(fā)明一方面，生物質(zhì)炭的加入對于高爐噴吹無煙煤的燃燒性改善幅度在20％以上，拓展了可用于高爐噴吹的燃料種類，可通過配加無煙煤制成復(fù)合噴吹煤，為鋼鐵企業(yè)根據(jù)實際條件靈活選擇噴吹多元燃料提供可能。另一方面，生物質(zhì)炭的噴吹碳排放明顯低于煙煤，采用生物質(zhì)炭替代煙煤與無煙煤進行混合噴吹可有效降低高爐冶煉碳排放。同時，也為我國大量散落在田間林地的生物質(zhì)利用提供了新的利用方式，有助于有機固廢資源的再利用。

技術(shù)特征：

1.一種生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述混煤的揮發(fā)分含量為17％-27％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述粉煤中粒徑小于200目的質(zhì)量占比大于或等于50％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述生物質(zhì)炭揮發(fā)分為30％時，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量比為0-81％：19％-100％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述生物質(zhì)炭揮發(fā)分為40％時，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量比為0-52％：48％-100％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述生物質(zhì)炭揮發(fā)分為50％時，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量比為0％-42％：58％-100％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述生物質(zhì)炭揮發(fā)分為60％時，所述生物質(zhì)炭與所述無煙煤的質(zhì)量比為0％-36％：64％-100％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述混煤中30％揮發(fā)分生物質(zhì)炭比例為81％，無煙煤比例為19％，使混煤的火焰返回長度為100mm，著火點為324.7℃，揮發(fā)分含量為26.25％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述混煤中40％揮發(fā)分生物質(zhì)炭比例為52％，無煙煤比例為48％，使混煤的火焰返回長度為100mm，著火點為335.1℃，揮發(fā)分含量為25.28％。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述混煤中50％揮發(fā)分生物質(zhì)炭比例為42％，無煙煤比例為58％，使混煤的火焰返回長度為400mm，著火點為307.8℃，揮發(fā)分含量為26.22％。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述混煤中60％揮發(fā)分生物質(zhì)炭比例為36％，無煙煤比例為64％，使混煤的火焰返回長度為400mm，著火點為301.1℃，揮發(fā)分含量為27.40％。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，所述生物質(zhì)炭的添加比例根據(jù)以下方式獲得：

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法，其特征在于，利用制粉系統(tǒng)將所述混煤磨碎制成粉煤，其中，所述制粉系統(tǒng)的氧含量小于6％，一氧化碳濃度小于500ppm，系統(tǒng)溫度小于80℃。

14.一種配合煤，其特征在于，利用權(quán)利要求1-13任一項所述的生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)與高爐噴吹無煙煤的配煤方法及配合煤，涉及高爐噴吹技術(shù)領(lǐng)域。采用揮發(fā)分含量高于30％低于60％的生物質(zhì)炭與無煙煤均勻混合為混煤，從混煤的安全性及燃燒性方面考慮，兼顧配加生物質(zhì)炭后混煤的爆炸性、著火點和燃燒性，即混煤滿足火焰返回長度小于400mm和著火點大于300℃，確定不同揮發(fā)分生物質(zhì)炭與無煙煤的最佳搭配比例，并按照該種原料配比進行制粉。生物質(zhì)炭的加入對于高爐噴吹無煙煤的燃燒性改善幅度在20％以上，拓展了可用于高爐噴吹的燃料種類，且采用生物質(zhì)炭替代煙煤與無煙煤進行混合噴吹可有效降低高爐冶煉碳排放。同時，也為生物質(zhì)利用提供了新的利用方式，有助于有機固廢資源的再利用。

技術(shù)研發(fā)人員：胡澤方,李?？?尹憲偉,徐潤生,俞曉林,陳昔國,徐凌霄,黨晗,邵波,孫振興,朱吉根
受保護的技術(shù)使用者：寧波鋼鐵有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10