上海大學“富氫低碳冶煉模擬”大科學裝置

2022-12-28 作者：佚名網(wǎng)友評論 0 條

“富氫低碳冶煉模擬”大科學裝置，以打通高爐富氫低碳煉鐵新工藝并推動其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為目標，建造的以“40m3可解剖實驗高爐”為核心的半工業(yè)化試驗系統(tǒng)平臺，

上海大學材料科學與工程學院進行了“2021年十大科研成果”評選。其中“富氫低碳冶煉模擬”大科學裝置成功入選。

“富氫低碳冶煉模擬”大科學裝置，以打通高爐富氫低碳煉鐵新工藝并推動其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為目標，建造的以“40m3可解剖實驗高爐”為核心的半工業(yè)化試驗系統(tǒng)平臺，是我國富氫低碳高爐煉鐵領(lǐng)域首臺套半工業(yè)化熱模擬科學實驗裝置，建成的大科學裝置集成了儲輸一體化供氫系統(tǒng)、高爐多點噴氫系統(tǒng)及爐頂煤氣分離循環(huán)噴吹系統(tǒng)等富氫低碳冶煉關(guān)鍵單體技術(shù)裝備，項目實施過程解決了冶金用氫源安全儲運與供應(yīng)技術(shù)、富氫—富氧—噴煤動態(tài)協(xié)調(diào)工藝以及熱態(tài)高爐冷卻解剖技術(shù)等難題，實現(xiàn)了供氫—氫冶金—過程碳捕集利用的全鏈條技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)了我國氫冶金低碳冶煉基礎(chǔ)理論和工程化的前沿性研究，為構(gòu)建冶金領(lǐng)域新型氫能產(chǎn)業(yè)鏈、鋼鐵工業(yè)CO2大幅減排技術(shù)的重點突破奠定基礎(chǔ)，助力“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標實現(xiàn)。

圖1 “富氫低碳冶煉模擬”大科學裝置工藝路線圖

氫冶金作為清潔的革命性鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)，利用氫代替碳作為高爐及非高爐鐵礦石還原過程的還原劑及燃料，與傳統(tǒng)的碳冶金相比，反應(yīng)產(chǎn)物由溫室氣體CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，從根本上減少鋼鐵生產(chǎn)流程碳排放量，可實現(xiàn)冶金行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型升級及清潔生產(chǎn)目標，減少對化石能源的依賴。

項目研發(fā)團隊從上世紀90年代，在徐匡迪院士的領(lǐng)導下率先并持續(xù)開展了基于氫冶金的低碳煉鐵新技術(shù)研究，并于2020年初在學院支持下成立“氫冶金技術(shù)研究與成果轉(zhuǎn)化中心”，針對目前我國高爐噴吹富氫（或純氫）技術(shù)和氣基富氫（或純氫）還原技術(shù)方面，缺乏相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)積累，理論基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)研究落后于其他國家的現(xiàn)狀，建立了“富氫低碳冶煉熱模擬系統(tǒng)”大科學裝置，搭建低碳煉鐵關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的半工業(yè)化試驗平臺，推進富氫低碳冶煉技術(shù)從零碎的實驗室基礎(chǔ)研究到工業(yè)化應(yīng)用。
主要創(chuàng)新點

(1)“富氫低碳冶煉模擬”大科學裝置，是我國富氫低碳高爐煉鐵領(lǐng)域首臺套半工業(yè)化熱模擬科學實驗裝置，建成的大科學裝置集成了儲輸一體化供氫系統(tǒng)、高爐多點噴氫系統(tǒng)及爐頂煤氣分離循環(huán)噴吹系統(tǒng)等富氫低碳冶煉關(guān)鍵單體技術(shù)裝備，實現(xiàn)了供氫—氫冶金—過程碳捕集利用的全鏈條低碳技術(shù)創(chuàng)新。

圖2 “富氫低碳冶煉模擬”大科學裝置

(2)“富氫低碳冶煉模擬”大科學裝置在國內(nèi)外首次采用可打開解剖式設(shè)計，通過向爐內(nèi)注入氣-液混合的氮氣對試驗高爐內(nèi)熱態(tài)爐料進行快速“冷凍”，研究高爐喉/身/腰/腹/缸物料結(jié)構(gòu)變化過程，探明碳冶金到氫碳冶金高爐冶煉過程的演變規(guī)律及調(diào)控技術(shù)，并獲取碳氫/氫碳冶金下高爐的操作線圖，為形成基于氫冶金的高爐低碳煉鐵工藝提供基礎(chǔ)理論支撐。

(3)依托半工業(yè)化試驗平臺，在工業(yè)環(huán)境下對富氫低碳技術(shù)進行系統(tǒng)深化和完善，綜合評估研究成果實施的可行性、運行技術(shù)經(jīng)濟指標進行，推進富氫低碳關(guān)鍵核心技術(shù)的成套化、裝備化和產(chǎn)業(yè)化，推動氫冶金技術(shù)的創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，在技術(shù)源頭上支撐行業(yè)整體性的創(chuàng)新發(fā)展，引領(lǐng)我國氫冶金低碳冶煉基礎(chǔ)理論和工程化的前沿性研究。
來源：上大材料官微

關(guān)鍵詞：富氫低碳冶煉