一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法。将烧结料依次进行造球、布料、点火和烧结，主要改进点为：(1)在烧结料面均匀布设生物质燃料；(2)将烧结料面从布料端到卸料端依次划分为区域

【技术实现步骤摘要】
一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法


[0001]本专利技术涉及一种烧结高效碳减排方法，特别涉及一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法，属于钢铁冶金领域的烧结行业。

技术介绍

[0002]钢铁行业CO2排放量居制造业首位，是率先落实“碳达峰”的关键领域。烧结作为钢铁生产的第一道工序，其能耗占钢铁工业总能耗的10％，其中，烧结固体燃耗占比高达75～80％，点火燃耗占5～10％。烧结点火过程和固体燃料燃烧过程均会产生大量的CO2，是烧结烟气CO2的主要来源。因此，采用更为清洁的点火方式以及降低固体燃料消耗是实现烧结工序高效降碳的重要途径，对钢铁工业清洁生产有着重要的意义。
[0003]目前，减碳节能减排措施大多是使用单一技术，虽然有一定的减碳效果，但都有缺陷。在点火方面，大多通过微负压点火、富氧点火或采用新型燃烧器来优化点火过程，降低点火能耗，但其本质依旧为富CO煤气燃烧供热，不仅点火温度较高，热量损失较大，还会释放大量CO2。在烧结过程方面，富氧、燃气喷吹或者水蒸气喷吹均可以有效的降低燃耗。喷吹氧气不仅可以提高燃料利用效率，同时能促进铁酸钙生成，但其成本较高；喷吹燃气可以有效调节料层热量分布，强化上部料层烧结，目前，日本JFE钢铁公司及九州大学于2009年开发并应用了烧结料面燃气喷吹技术，在降低固体燃料配比的条件下实现了低碳优质烧结，该技术增加了高温保持时间，优化了烧结料面整体热量均匀性，提高了烧结料层上部烧结效果与烧结矿产质量指标。中国韶钢与中冶长天公司与2017年6月进行了焦炉煤气喷吹试验，有效地降低了工序能耗，并且减少了烧结烟气污染物的排放；喷吹水蒸气可以加快料层传热与烧结速度，同时减少CO排放，但降碳比例较低。在燃料方面，生物质能被广泛认为是碳零排能源，具有来源广、资源量大、可再生的特点，是化石能源的最佳替代品。当前的研究主要聚焦在采用生物质燃料替代无烟煤、焦粉等化石燃料用于烧结，但生物质燃料普遍存在热化学反应活性明显高于化石燃料，致使其替代比例较低。总的来说，当前的烧结减碳技术均有限制，如何有效结合各项技术实现更高比例的减碳是当前研究重点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中点火温度高、CO2排放量大、烧结床层热量分布不均等技术问题，本专利技术的目的在于提供一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法，该方法改进现有烧结点火方式，采用生物质燃料作为初始供热源，大幅降低点火能耗，并且有效耦合了以燃气为主的气体喷吹烧结技术，调节料层内的热量分布实现均热优质烧结，大幅提高烧结矿产质量指标，同时减少工序能耗、固体燃耗以及NOx、CO2排放量，实现低成本低污染物排放的低碳烧结。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法，该方法将烧结料依次进行造球、布料、点火和烧结，主要改进点包括(1)和(2)；
[0006](1)在烧结料面均匀布设生物质燃料；
[0007](2)将烧结料面从布料端到卸料端依次划分为区域
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1、区域
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2、区域
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3和区域
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4，且区域
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1、区域
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2、区域
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3和区域
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4分别占烧结料面总面积的10～20％、15～25％、10～20％和35～65％；将环冷机高温段热废气循环至区域
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1，同时向区域
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1喷加富氢气体，向区域
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2喷加富氢燃气和氧气，向区域
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3喷加富氢燃气，向区域
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4喷加水蒸气。
[0008]本专利技术技术方案旨在解决现有技术中烧结过程中点火温度高、CO2排放量大以及烧结床层热量分布不均等技术问题。根据烧结点火制度以及烧结床层温度分布特点，本专利技术技术方案关键在于利用环冷机循环热风与生物质燃料完成点火，同时合理规划富氢气体、富氢燃气、氧气及水蒸气的喷吹区域，以达到提高烧结矿质量、减少污染物排放的目的。一方面，通过在烧结料面均匀布设生物质燃料，利用生物质燃料热化学反应活性高、着火点低等特点，可以采用环冷机高温热废气循环回烧结料面点燃生物质燃料，使其在烧结料面燃烧建立初始燃烧带，从而替代常规煤气点火器点火，大幅降低点火温度和降低烧结工序能耗，同时向点火区域喷加以氢气为主的富氢气体，其产生的燃烧产物水蒸气有利于促进生物质燃料的高效燃烧，使其化学能得到充分利用。另一方面，合理规划烧结料面的气体喷吹区域，依据烧结料层从表层、中层、下层蓄热量逐渐增加，而对额外补充热量需求逐渐减小的特点，在各区域合理喷加富氢气体、富氢燃气、氧气及水蒸气等。本专利技术技术方案将烧结料面气体喷吹区域划分为适当面积的区域
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1、区域
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2、区域
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3和区域
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4，区域
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1主要以生物质燃料燃烧和热废气气
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固传热作为热量来源，以达到表层所需热量，向区域
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2喷加以天然气为主的富氢燃气，利用其在靠近固体燃料燃烧区的区域燃烧供热特点，进一步补充上部料层的热量需求，且向区域
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2喷加氧气，能够保证烧结矿质量稳定性；向区域
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3喷加以天然气为主的富氢燃气，满足中上部料层对额外补充热量的需求；向区域
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4喷加低浓度低压水蒸气，利用固体燃料燃烧和料层蓄热效益提供充足的热量来源，从而实现料层高度方向上热量的均匀分布，有利于高效减少烧结过程的固体燃耗。且气体喷吹区域的划分特点旨在拓宽前部烧结料料面超过1200℃的高温区域并使热量得到充分补充，延长中部料层高温保持时间，实现全部烧结料层热量均衡稳定并可以大幅降低化石燃料使用量，在后部料层喷加水蒸气提高燃料燃烧效率，达到提高烧结矿质量、减少污染物排放的效果。
[0009]作为一个较优选的方案，区域
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1、区域
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2、区域
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3和区域
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4分别占烧结料面总面积的13～18％、18～22％、13～18％和45～55％。
[0010]作为一个优选的方案，所述生物质燃料的粒径满足小于1mm粒级的质量含量不超过30％，且大于5mm粒级的质量含量不超过20％，挥发分质量含量不超过20％，热值不低于25MJ/kg。对于生物质燃料中小于1mm粒级的含量过高，会导致燃烧过于剧烈，而大于5mm粒级的质量含量过高，会导致燃烧速率过慢。其中的挥发分质量含量较低可以减少气体污染物如NOx排放。对于生物质燃料的热值控制在25MJ/kg以上，可以减少料面布设的生物质燃料厚度，减小对烧结透气性的负面影响。作为一个较优选的方案，所述生物质燃料包括农业废弃物和/或林业废弃物经过热解所得生物质炭。常见如秸秆碳。
[0011]作为一个优选的方案，所述生物质燃料在烧结料面的布设量占烧结料总质量的0.1～0.5％。当生物质燃料的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法，将烧结料依次进行造球、布料、点火和烧结，其特征在于：包括(1)和(2)；(1)在烧结料面均匀布设生物质燃料；(2)将烧结料面从布料端到卸料端依次划分为区域
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1、区域
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2、区域
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3和区域
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4，且区域
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1、区域
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2、区域
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3和区域
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4分别占烧结料面总面积的10～20％、15～25％、10～20％和35～65％；将环冷机高温段热废气循环至区域
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1，同时向区域
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1喷加富氢气体，向区域
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2喷加富氢燃气和氧气，向区域
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3喷加富氢燃气，向区域
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4喷加水蒸气。2.根据权利要求1所述的一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法，其特征在于：所述生物质燃料的粒径满足小于1mm粒级的质量含量不超过30％，且大于5mm粒级的质量含量不超过20％，挥发分质量含量不超过20％，热值不低于25MJ/kg。3.根据权利要求1或2所述的一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法，其特征在于：所述生物质燃料在烧结料面的布设量为烧结料总质量的0.1～0.5％。4.根据权利要求1或2所述的一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法，其特征在于：所述生物质燃料包括农业废弃物和/或林业废弃物经过热解所得生物质炭。5.根据权利要求1所述的一种生物质点火耦合富氢燃气喷吹的烧结高效碳减排方法，其特征在于：所述环冷机高温段热废气的温度不低于400℃。6.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：季志云，范晓慧，武钰丰，甘敏，郑浩翔，王晓龙，李进华，孙增青，陈许玲，黄晓贤，袁礼顺，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：