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高爐噴吹富氫燃料
Blast furnace injection of hydrogen rich fuel
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高爐噴吹富氫燃料技術
一、技術簡介

      氫冶金以氫作為還原劑進行鋼鐵生產,能夠大幅度降低鋼鐵產品的碳排放,是鋼鐵行業實現雙碳目標的重要技術措施。氫冶金主要包括高爐噴吹富氫燃料技術、氫基直接還原煉鐵技術等,中國有90%以上鋼鐵產品都為高爐-轉爐長流程,高爐噴吹富氫燃料技術只需要增加燃料噴吹系統,即可在不更改現有鋼鐵生產工藝流程的情況下降低高爐的CO2排放,更符合中國鋼鐵行業的發展需求。

      高爐噴吹的富氫燃料包括天然氣、焦爐煤氣、油田伴生氣以及氫氣等,其中,焦爐煤氣和油田伴生氣C/H比較高,CO2減排效果較差;H2具有最佳的CO2減排潛力,但目前由非化石能源制氫的成本較高,且氫氣的儲運、輸送和使用也存在技術難題;高爐噴吹天然氣技術較為成熟,CO2減排效果較好,但由于資源及價格問題,僅在俄羅斯、烏克蘭以及北美部分地區得到工業化應用。北科環境在俄羅斯高爐噴吹天然氣工藝的基礎上,聯合北京科技大學冶金與生態工程學院,針對國內高爐生產的實際情況,開發了高爐煤吹天然氣工藝及設備,在降低高爐生產工序CO2排放的同時有利于高爐的順行生產,具備良好的經濟效益和社會效益。



二、工藝流程

      天然氣高壓管網的天然氣通過流量調節壓閥調整到合適的壓力和流量,經過天然氣總管輸送至高爐風口平臺,在風口平臺上方設置天然氣環管,在環管上引出天然氣支管,總管道內的天然氣通過環管和支管平均分配到高爐各個風口內的天然氣噴槍。天然氣管路上設置流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器用于監測天然氣輸送狀態,并配備快速切斷閥和阻火器在系統出現異常狀況時及時切斷氣源。與此同時,配套設置了氮氣管路用作保安和吹掃,確保天然氣開始噴吹、停止噴吹以及噴吹異常時的系統安全。


  


三、技術優勢


1. 通過特殊設計的天然氣噴口,保證天然氣在高爐風口內完全燃燒,避免了因天然氣在風口處熱裂解導致的爐腹壓力過大,天然氣最大噴吹量可達100 Nm3/tFe;

2. 天然氣噴槍不會影響高爐風口的冷卻系統和噴煤槍的正常運行,高爐風口的壽命長;

3. 完善的監測系統和安保系統保證天然氣噴吹過程的安全運行;

4. 高爐噴吹天然氣可加速高爐內的還原反應和透氣性,有助于高爐的順行生產;

5. 具備天然氣智能噴吹系統,可根據高爐的運行狀況智能控制天然氣的噴吹量,保證高爐的高效運行。



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