一种高炉炼铁有机低碳燃料的生产方法技术

一种高炉炼铁用有机低碳燃料的生产方法，将生物质原料进行水热炭化，脱除生物质原料中的碱金属有害元素，获得生物质水热炭；将所述生物质水热炭和废塑料混合后进行低温热解炭化，获得高固定碳和发热值的低碳燃料；将所述低碳燃料与高炉熔剂加入磨煤机进行粉碎，然后通过喷吹系统喷入风口回旋区燃烧为高炉冶炼提供热量和还原剂。本发明专利技术用于高炉喷吹的低碳燃料可以完全满足高炉冶炼的要求，能够降低炼铁生产CO2排放，同时解决了废塑料产生的污染，还提高了高炉喷吹燃料比，降低焦比，具有广阔的应用前景。的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高炉炼铁有机低碳燃料的生产方法


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种高炉低碳炼铁生产技术，特别涉及一种高炉炼铁用有机低碳燃料的生产方法。

技术介绍

[0002]高炉炼铁是传统长流程钢铁企业的核心工段，其能源消耗量以及CO2排放量占到整个钢铁生产流程的70%以上。降低高炉炼铁能耗和CO2排放是钢铁行业的关键。生物质原料具有绿色可再生的属性，与传统煤炭等化石燃料相比具有极大的环保优势和低碳优势，若将其合理应用于高炉炼铁生产将能够有效降低钢铁生产流程的CO2排放。
[0003]中国还是塑料制品生产和使用的大国，随着环保意识的增加，如何无害化处理废旧塑料成为社会关注的焦点。目前废旧塑料处理的传统方法包括再生利用、焚烧发电和堆积掩埋。将废塑料应用在高炉炼铁生产，一方面利用富氢废塑料替代煤粉降低炼铁生产CO2排放，同时还可以无害化、资源化处理废塑料，为城市低碳钢厂的建设提供新的思路。
[0004]高炉炼铁消耗的化石燃料主要为焦炭和喷吹煤。对比焦炭和喷吹煤在高炉中的主要作用可以发现，生物质和废塑料替代喷吹煤粉更具有可实施性。限制生物质和废塑料应用于高炉喷吹的关键因素为有害元素含量高、粉碎困难和发热值低等问题。实现生物质和废塑料在高炉喷吹中应用对降低炼铁生产CO2排放具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高炉炼铁用有机低碳燃料的生产方法，将生物质和废塑料制备成为优质的高炉喷吹用低碳燃料，替代煤粉进行高炉喷吹，有效降低高炉炼铁生产对化石燃料的消耗。
>[0006]为了达到上述目的，本公开采用的技术方案是：一种高炉炼铁用有机低碳燃料的生产方法，包括以下工艺步骤：S1.将生物质原料粗破碎后进行水热炭化，炭化完成后进行固液分离，得到生物质水热炭；S2.将制得的生物质水热炭与废塑料进行低温热解炭化，得到高固定碳和发热值的低碳燃料；S3将制得的低碳燃料与高炉熔剂混合后加入磨煤机进行粉碎，得到高灰熔点和优良燃烧性能的改质低碳燃料粉末；S4.将制得的改质低碳燃料粉末通过喷吹系统喷入风口回旋区燃烧为高炉冶炼提供热量和还原剂。
[0007]进一步，所述S2生物质水热炭质量占比为30%~100%，低温热解炭化温度为500
‑
700℃，获得低碳燃料的固定碳含量大于75%，发热值大于28MJ/kg，哈氏可磨指数大于70%。
[0008]进一步，所述S3高炉熔剂为石灰石、白云石、镁橄榄石中的一种或几种混合物，高炉熔剂质量比在1%
‑
5%，改质低碳燃料粉末灰分软化温度大于1250℃。
[0009]进一步，所述S4改质低碳燃料粉末的粒度小于0.074mm的比例大于60%，高炉热风温度大于1200℃，鼓风富氧率大于3%，高炉喷吹改质低碳燃料粉末在风口回旋区的燃烧率大于75%。
[0010]本专利技术的有益效果：用本专利技术方法将生物质和废塑料得到低碳燃料可以部分甚至全部替代煤粉应用于高炉炼铁生产，可以有效减少高炉炼铁生产过程对喷吹煤的消耗量，减少钢铁生产过程CO2排放量；将生物质和废塑料应用于高炉炼铁生产，解决了废塑料产生的污染，还能够提高高炉喷煤比，降低焦比；降低了生物质原料中的有害元素含量，能够改善高炉冶炼经济技术指标，实现高炉低碳高效生产；通过耦合水热炭化和热解炭化技术，制备获得了高品质低碳燃料，通过破碎过程与高炉熔剂的改性作用，进一步改善其冶金性能，实现了高炉安全、高效、低碳生成。
具体实施方式
[0011]以下将对本专利技术各实施例的技术方案进行进一步的描述。
[0012]一种高炉炼铁用有机低碳燃料的生产方法，具体步骤包括：S1.将生物质原料粗破碎后进行水热炭化，炭化完成后进行固液分离，得到生物质水热炭；S2.将步骤S1制得的生物质水热炭与废塑料进行低温热解炭化，得到高固定碳和发热值的低碳燃料；S3.将步骤S2制得的低碳燃料与高炉熔剂混合后加入磨煤机进行粉碎，得到高灰熔点和优良燃烧性能的改质低碳燃料粉末；S4.将步骤S3制得的改质低碳燃料粉末通过喷吹系统喷入风口回旋区燃烧为高炉冶炼提供热量和还原剂。
[0013]所述S1水热炭化处理主要脱除生物质原料中的碱金属有害元素，制备获得生物质水热炭中钾元素含量小于0.3%。
[0014]所述S2生物质水热炭质量占比为30%~100%，低温热解炭化温度为500~700℃，获得低碳燃料的固定碳含量大于75%，发热值大于28MJ/kg，哈氏可磨指数大于70%。
[0015]所述S3高炉熔剂为石灰石、白云石、镁橄榄石中的一种或几种混合物，高炉熔剂质量比在1%
‑
5%，改质低碳燃料粉末灰分软化温度大于1250℃。
[0016]所述S4改质低碳燃料粉末的粒度小于0.074mm的比例大于60%，高炉热风温度大于1200℃，鼓风富氧率大于3%，高炉喷吹改质低碳燃料粉末在风口回旋区的燃烧率大于75%。
实施例1
[0017]一种高炉炼铁用有机低碳燃料的生产方法，以玉米秸秆和废塑料瓶为原料为例，包括如下步骤：将玉米秸秆粗破碎到长度小于10cm后装入高压反应釜，添加反应水控制液固比为3:1，反应釜密封后对反应釜进行加热，通过控制加热功率将反应釜内的水热炭化温度升高到210℃，保温30min后停止加热并开启泄压阀，泄压后将炭化液排出并进行挤压脱水，获得生物质水热炭饼，水热炭饼中碱金属元素的含量为0.13%。将生物质水热炭饼和废塑料一并装入低温热解回转窑中进行热解炭化，生物质水热炭的质量比为50%，低温热解回转窑的热
解温控控制在550℃，热解炭化时间40min，完成热解炭化后通过排料口排出并进行冷却，得到低碳燃料。低碳燃料固定碳为79.5%，灰分含量为3.8%，发热值为28.9MJ/kg，哈氏可磨指数为81%。将96%的低碳燃料掺加4%的石灰石粉末装入中速磨中进行制粉，得到的粒度小于0.074mm占比为82%的改质低碳燃料粉末，改质低碳燃料粉末灰分软化温度为1260℃。将改质低碳燃料粉末与煤粉一并应用于高炉冶炼，改质低碳燃料粉末的喷吹量为31kg/tHM，热风温度为1210℃，鼓风富氧率3.6%，高炉喷吹改质低碳燃料粉末在风口回旋区的燃烧率为78.3%，高炉冶炼经济技术指标良好，相比于传统全喷吹煤粉高炉，吨铁减少CO2排放量达到了73.5kg/tHM。
实施例2
[0018]一种高炉炼铁用有机低碳燃料的生产方法，以废木料和废塑料水管为原料为例，包括如下步骤：将废木料破碎至粒度小于5cm的颗粒后后装入高压反应釜，添加反应水控制液固比为2.5:1，反应釜密封后对反应釜进行加热，通过控制加热功率将反应釜内的水热炭化温度升高到200℃，保温30min后停止加热并开启泄压阀，泄压后将炭化液排出并进行挤压脱水，获得生物质水热炭饼，水热炭饼中碱金属元素的含量为0.05%。将生物质水热炭饼和废塑料水管一并装入低温热解回转窑中进行热解炭化，生物质水热炭的质量比为60%，低温热解回转窑的热解温控控制在650℃，热解炭化时间30min，完成热解炭化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高炉炼铁用有机低碳燃料的生产方法，其特征在于包括以下步骤：S1.将生物质原料粗破碎后进行水热炭化，炭化完成后进行固液分离，得到生物质水热炭；S2.将制得的生物质水热炭与废塑料进行低温热解炭化，得到高固定碳和发热值的低碳燃料；S3将制得的低碳燃料与高炉熔剂混合后加入磨煤机进行粉碎，得到高灰熔点和优良燃烧性能的改质低碳燃料粉末；S4.将制得的改质低碳燃料粉末通过喷吹系统喷入风口回旋区燃烧为高炉冶炼提供热量和还原剂。2.根据权利要求1所述的一种低碳燃料制备及高炉喷吹方法，其特征在于，所述S2中，生物质水热炭质量占比为30%~100%，低温热解炭化温度为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：但家云，徐益军，邹凡球，汪小毅，袁骧，王广伟，宁晓钧，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：