近日，在首鋼股份煉鐵作業(yè)部1號
高爐，技術(shù)人員利用自行設(shè)計開發(fā)的生物質(zhì)炭并罐噴吹裝置成功完成生物質(zhì)富氫微粉百噸級連續(xù)噴吹工業(yè)試驗，實現(xiàn)我國生物質(zhì)能用于鋼鐵冶金的首次突破。
此次工業(yè)試驗的成功，跑出了鋼鐵企業(yè)減碳“加速度”，標志著生物質(zhì)冶金成功走出實驗室，開啟了生物質(zhì)炭在鋼鐵工業(yè)應用的新紀元，開創(chuàng)了鋼鐵行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的“新引擎”，在我國生物質(zhì)冶金發(fā)展史上具有里程碑意義。
抓創(chuàng)新就是抓發(fā)展，謀創(chuàng)新就是謀未來。首鋼股份煉鐵作業(yè)部始終堅持創(chuàng)新發(fā)展理念，深刻把握面對的形勢任務(wù)、困難挑戰(zhàn)，大力推進低碳技術(shù)研發(fā)與應用，爭做創(chuàng)新發(fā)展的探索者、組織者、引領(lǐng)者。
鎖定目標，開啟新技術(shù)試驗攻關(guān)
生物質(zhì)是主要來自農(nóng)林剩余物的燃料資源，是自然界最廣泛、可再生能力最強的資源，其生長過程吸收大氣中的二氧化碳，燃燒后釋放二氧化碳，具備“碳中性”的特性。隨著碳減排任務(wù)的日益迫切，
鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的任務(wù)不斷嚴格，優(yōu)化高爐效能成為鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗、減排CO2和提高企業(yè)競爭力的重要途徑，是實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”的關(guān)鍵。中國的生物質(zhì)產(chǎn)量可達100億噸/年，每年累積的生物質(zhì)能達4.5億噸標煤，量大面廣，為我國鋼鐵生產(chǎn)提供了充足的資源保障。
為了降低碳排放，首鋼股份煉鐵作業(yè)部搶抓機遇，聯(lián)合技術(shù)中心、北京科技大學張建良教授科研團隊，將目標鎖定生物質(zhì)資源，全力沖鋒生物質(zhì)富氫微粉高爐噴吹技術(shù)攻關(guān)。
自主設(shè)計，驗證生物質(zhì)噴吹可行
目前，國內(nèi)對高爐生物質(zhì)富氫燃料的研究多數(shù)還局限于實驗室的理論分析，尚且未進行工業(yè)試驗。對于高爐固態(tài)生物質(zhì)炭噴吹的可行性，噴吹過程的安全性以及噴吹以后對高爐爐況所造成的影響了解還較為局限。作為非化石能源，生物質(zhì)雖具有可再生、碳中性、資源豐富等優(yōu)勢，但燃點低、可磨性差、水分高、揮發(fā)分高，特別是其燃點低的特性，難以通過現(xiàn)有制粉系統(tǒng)直接噴入高爐。
這是一場全新技術(shù)的“攻堅戰(zhàn)”，攻關(guān)人員無畏考驗，百折不撓，經(jīng)歷了一場能力、耐心和毅力的全方位考驗。項目團隊聯(lián)合北科大科研人員共同研制了先進的變壓閃蒸生物質(zhì)炭化技術(shù)，定向制備了適用于高爐直接噴吹的生物質(zhì)富氫微粉，通過生物質(zhì)富氫微粉替代高爐噴吹化石燃料，以達到高爐煉鐵低碳生產(chǎn)的目的。要想將生物質(zhì)富氫微粉噴入高爐，還需要重新設(shè)計一套噴吹系統(tǒng)。在沒有專業(yè)設(shè)備、缺乏技術(shù)經(jīng)驗的背景下，項目團隊從零開始，沒有條件就主動創(chuàng)造條件。通過攻關(guān)，成功設(shè)計出一套小型噴吹裝置，并于2022年3月份在1號高爐成功完成600kg的小型噴吹試驗，驗證了生物質(zhì)富氫微粉可以實現(xiàn)高爐噴吹。
攻堅克難，實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)噴吹
能夠噴吹并不意味著能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化的連續(xù)噴吹，第一次小型實驗就存在著噴吹系統(tǒng)堵塞嚴重等問題。而且要作為燃料使用，對富氫微粉的成分、熱值、粒度也要有進一步的要求。項目組成員不斷對生物質(zhì)富氫微粉的生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化，提高其燃燒性能和噴吹性能，力求生產(chǎn)出最適合高爐連續(xù)噴吹的產(chǎn)品。為實現(xiàn)生物質(zhì)富氫微粉均勻輸送、穩(wěn)定噴吹，項目組成員多次進行設(shè)計修改，并與首鋼總工室張福明進行了研討，最終設(shè)計了一套可以單風口連續(xù)噴吹系統(tǒng)，為工業(yè)化實驗打下堅實基礎(chǔ)。
萬事俱備，2022年10月進行了第二階段共計30噸生物質(zhì)富氫微粉噴吹試驗。整個試驗期間系統(tǒng)最大噴吹能力達到2t/h，平均噴吹能力為1.8t/h，實現(xiàn)了生物質(zhì)均勻輸送、穩(wěn)定噴吹。針對試驗期間存在的運輸及上料過程困難，噴吹管道時有堵塞，噴煤金屬軟管磨漏等問題，項目團隊均在后續(xù)攻關(guān)中進行了優(yōu)化改善。
反復沖鋒，取得百噸級噴吹突破
好事多磨，攻關(guān)工作并不是一帆風順的。“受疫情及環(huán)保影響，以前合作的廠家不能生產(chǎn)生物質(zhì)富氫微粉，后期試驗無料可用。”項目負責人段偉斌介紹說。巧婦難為無米之炊！針對這一情況，項目組成員通過網(wǎng)頁、地圖搜索全國各地能夠大規(guī)模生產(chǎn)生物質(zhì)的廠家，并對其產(chǎn)品成分進行分析，最終找到一家成分能夠滿足高爐需要，與前期合作廠家成分相近的生產(chǎn)單位，并對其生產(chǎn)工藝進行了改善，加班加點生產(chǎn)出了滿足高爐噴吹實驗的原料。
2023年12月初進行了第三階段生物質(zhì)富氫微粉的噴吹試驗。試驗期間最大噴吹能力達到2.4t/h，累計噴出量達100噸，而且在有意降低噴煤量以后高爐爐內(nèi)仍保持熱狀態(tài)穩(wěn)定，驗證了生物質(zhì)富氫微粉有效替代噴吹煤的可行性。通過本次工業(yè)試驗，項目團隊掌握了高爐噴吹生物質(zhì)的操作技術(shù)，為大規(guī)模生物質(zhì)噴吹積累了寶貴經(jīng)驗。目前，正緊鑼密鼓準備2000t生物質(zhì)富氫微粉的放大噴吹試驗。
筑夢新征程，奮進向未來！在推動高質(zhì)量發(fā)展的道路上，煉鐵作業(yè)部將秉持“求真務(wù)實、精細苛求、砥礪篤行、創(chuàng)先爭優(yōu)”的煉鐵精神，深耕鐵前高效、低耗、綠色工藝生產(chǎn)技術(shù)，牢牢牽住技術(shù)創(chuàng)新“牛鼻子”、下好技術(shù)創(chuàng)新“先手棋”，在“鍛造長板”上持續(xù)發(fā)力，反復沖鋒，堅定不移推動技術(shù)創(chuàng)新成為首鋼第一競爭力，為進一步增強企業(yè)市場競爭力注入新活力、增添新動能。
來源： 首鋼集團有限公司
