一種基於竹炭粉的高爐噴吹方法與流程
2023-05-19 00:20:51
本發明屬於高爐噴吹技術領域。具體涉及一種基於竹炭粉的高爐噴吹方法。
背景技術：
高爐噴吹煤粉是從高爐風口區向爐內直接噴吹無煙煤粉、煙煤粉或兩者的混合料粉，起到提供熱量和還原劑的作用，從而降低高爐噴吹焦比和生鐵成本。但是噴吹的煤粉屬於不可再生資源，且開採加工利用過程都對環境產生了嚴重汙染。尋求環境友好型的高爐噴吹用燃料已引起本領域技術人員的關注。
我國竹資源儲量豐富，更好地利用生物質資源符合我國鼓勵利用可再生能源的發展方向，故對竹資源粉利用也引起相關領域技術人員的關注。「竹炭中藥枕」（CN201210102435.8）專利技術，該技術將竹炭和中藥材混合填充在枕芯中達到保健防病的目的；「有益於人體健康的防輻射竹炭面料」（CN201210144406.8）專利技術，該技術將竹炭微粒均勻分布在紗線上製成具有抑菌『吸溼』保溫等功能的面料。關於竹炭的利用目前都是限於生活用品，並未用於高爐噴吹行業。
技術實現要素：
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種製備工藝簡單、能耗低、成本低廉、能緩解煤炭資源短缺、能提高生物質資源利用率和對環境汙染小的基於竹炭粉的高爐噴吹方法。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案是：將5~95wt%的竹炭粉與5~95wt%的無煙煤煤粉混合，得到混合粉；將所述混合粉通過濃相管道氣力輸送裝置輸送至噴吹罐中，所述濃相管道氣力輸送裝置的輸送速率為5~10m/s，濃相管道氣力輸送裝置內的混合粉濃度為40~50kg/m3；再通過混合器將所述混合粉混合均勻，在壓縮空氣作用下，將混合均勻的混合粉通過噴吹管噴入高爐風口，所述噴吹管內的輸送速率為100~200m/s。
所述竹炭粉的主要組分是：水分為5~10wt%，灰分為1~10wt%，揮發分為10~20wt%，固定碳為50~80wt%，硫為0.01~0.5wt%，發熱量為20~50MJ/kg。
所述竹炭粉的製備方法是：先將毛竹竹片置於固定床熱解裝置中，以8~12℃/min的升溫速率升溫至600~800℃，保溫60~90min；再將熱解後的固體產物從固定床熱解裝置中取出，自然冷卻至室溫；破碎，細磨至粒徑為0.044～0.850mm，即得竹炭粉。
由於採用上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下積極效果：
1、本發明的高爐噴吹所用竹炭粉為竹子製備而成，成本低廉，清潔可再生，提高了生物質能的資源利用率。
2、本發明的高爐噴吹用竹炭粉製備工藝簡單，易於產業化。
3、本發明所用竹炭粉兼具生物質炭和半焦的優點，化學反應性強，硫質量分數低，用於冶金可減少溫室氣體CO2和有害氣體SO2的排放量。
4、本發明把竹炭粉和煤粉合理搭配，碳質原料廣泛，工藝能耗低，發熱量高，平均達到27.57MJ/kg。
5、本發明顯著緩解了高爐噴吹用煤粉資源短缺、開採難度大、易汙染環境的難題。
6、本發明優化了現有能源結構，適用於現有高爐噴煤工藝，為高爐噴吹燃料技術開闢了新的道路。
7、本發明採用竹炭粉替代部分煤粉進行高爐噴吹，既能更好地利用生物質資源，又能有效地降低煤炭消耗量，對產品質量與生產操作無不利影響，符合我國鼓勵利用可再生能源的發展方向，具有毋庸置疑的環境、社會和經濟效益。
因此，本發明具有製備工藝簡單、能耗低、成本低廉、對環境汙染小、能適用於現有高爐噴煤工藝，對產品質量與生產操作無不利影響，能緩解煤炭資源短缺和能提高生物質資源利用率的優點。
具體實施方式
下面結合具體實施方式對本發明做進一步的描述，並非對其保護範圍的限制。
本具體實施方式中：所述竹炭粉的製備方法是：先將毛竹竹片置於固定床熱解裝置中，以8~12℃/min的升溫速率升溫至600~800℃，保溫60~90min；再將熱解後的固體產物從固定床熱解裝置中取出，自然冷卻至室溫；破碎，細磨至粒徑為0.044～0.850mm，即得竹炭粉。
所述竹炭粉的主要組分是：水分為5~10wt%，灰分為1~10wt%，揮發分為10~20wt%，固定碳為50~80wt%，硫為0.01~0.5wt%，發熱量為20~50MJ/kg。
實施例中不再贅述。
實施例1
一種基於竹炭粉的高爐噴吹方法。將5~35wt%的竹炭粉與65~95wt%的無煙煤煤粉混合，得到混合粉；將所述混合粉通過濃相管道氣力輸送裝置輸送至噴吹罐中，所述濃相管道氣力輸送裝置的輸送速率為5~8m/s，濃相管道氣力輸送裝置內的混合粉濃度為40~46kg/m3；再通過混合器將所述混合粉混合均勻，在壓縮空氣作用下，將混合均勻的混合粉通過噴吹管噴入高爐風口，所述噴吹管內的輸送速率為100~135m/s。
實施例2
一種基於竹炭粉的高爐噴吹方法。將35~65wt%的竹炭粉與35~65wt%的無煙煤煤粉混合，得到混合粉；將所述混合粉通過濃相管道氣力輸送裝置輸送至噴吹罐中，所述濃相管道氣力輸送裝置的輸送速率為6~9m/s，濃相管道氣力輸送裝置內的混合粉濃度為42~48kg/m3；再通過混合器將所述混合粉混合均勻，在壓縮空氣作用下，將混合均勻的混合粉通過噴吹管噴入高爐風口，所述噴吹管內的輸送速率為135~165m/s。
實施例3
一種基於竹炭粉的高爐噴吹方法。將65~95wt%的竹炭粉與5~35wt%的無煙煤煤粉混合，得到混合粉；將所述混合粉通過濃相管道氣力輸送裝置輸送至噴吹罐中，所述濃相管道氣力輸送裝置的輸送速率為7~10m/s，濃相管道氣力輸送裝置內的混合粉濃度為44~50kg/m3；再通過混合器將所述混合粉混合均勻，在壓縮空氣作用下，將混合均勻的混合粉通過噴吹管噴入高爐風口，所述噴吹管內的輸送速率為165~200m/s。
本具體實施方式與現有技術相比具有如下積極效果：
1、本具體實施方式的高爐噴吹所用竹炭粉為竹子製備而成，成本低廉，清潔可再生，提高了生物質能的資源利用率。
2、本具體實施方式的高爐噴吹用竹炭粉製備工藝簡單，易於產業化。
3、本具體實施方式所用竹炭粉兼具生物質炭和半焦的優點，化學反應性強，硫質量分數低，用於冶金可減少溫室氣體CO2和有害氣體SO2的排放量。
4、本具體實施方式把竹炭粉和煤粉合理搭配，碳質原料廣泛，工藝能耗低，發熱量高，平均達到27.57MJ/kg。
5、本具體實施方式顯著緩解了高爐噴吹用煤粉資源短缺、開採難度大、易汙染環境的難題。
6、本具體實施方式優化了現有能源結構，適用於現有高爐噴煤工藝，為高爐噴吹燃料技術開闢了新的道路。
7、本具體實施方式採用竹炭粉替代部分煤粉進行高爐噴吹，既能更好地利用生物質資源，又能有效地降低煤炭消耗量，對產品質量與生產操作無不利影響，符合我國鼓勵利用可再生能源的發展方向，具有毋庸置疑的環境、社會和經濟效益。
因此，本具體實施方式具有製備工藝簡單、能耗低、成本低廉、對環境汙染小、能適用於現有高爐噴煤工藝，對產品質量與生產操作無不利影響，能緩解煤炭資源短缺和能提高生物質資源利用率的優點。