一种耦合冶金反应余热的生物质能循环方法技术

本发明专利技术属于生物质能技术领域，具体涉及一种耦合冶金反应余热的生物质能循环方法

【技术实现步骤摘要】
一种耦合冶金反应余热的生物质能循环方法


[0001]本专利技术属于生物质能
，具体涉及一种耦合冶金反应余热的生物质能循环方法
。

技术介绍

[0002]林木三剩物是采伐剩余物
(
指枝丫
、
树梢
、
树皮
、
树叶
、
树根及藤条
、
灌木等
)、
造材剩余物
(
指造材截头
)
和加工剩余物
(
指板皮
、
板材
、
木竹截头
、
锯沫
、
碎单板
、
木芯
、
刨花
、
木块
、
边角余料
)
的统称
。
采伐剩余物和造材剩余物约占林木生物量的
40
％，我国每年将产生约
1.1
亿吨的采伐
、
造材剩余物
。
另外，加工剩余物按原木的
34.4
％计算也有高达
3210
万
m3的年产量
。
[0003]冶金工业逐步向低碳化转变，但生产流程中存在多种高碳排放反应器，给企业造成了较大的减碳压力
。
生物质作为绿碳，在工艺应用中不会计入新的碳排放，因此将生物质融入钢铁生产流程是冶金工业实现快速降碳，发展循环经济的重要举措
。
[0004]现有技术中，生物质在冶金工艺中的应用多聚焦于特定工艺或特定环节，例如：做含碳球团
、
生物质制气
、
喷吹燃料
、
纤维或耐火材料，但尚未有针对生物质与冶金工艺产生的预热相耦合的相关报导
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，本专利技术提供的方法将林木三剩物耦合入冶金生产中，既能缓解冶金工业对能源与还原剂的依赖，同时提升林木三剩物的使用效率，可有效降低碳排放，实现了将冶金生产与生物质碳循环的有效耦合
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，包括以下步骤：
[0008](1)
将林木三剩物经粉碎和干燥脱水，得到生物质干粉；
[0009](2)
将所述生物质干粉在保护气体气氛中进行热解，分别得到生物炭
、
生物油和生物气；所述生物炭作为碳汇材料用于土壤改良，所述生物油作为副产物回收；
[0010](3)
将所述生物气净化后与携氧体催化剂接触进行催化重整，得到还原性净化生物气；
[0011](4)
将所述还原性净化生物气与铁氧化物接触进行冶金还原，得到还原铁和烟气；所述烟气回用，所述回用包括：作为步骤
(2)
中所述热解的热源和保护气体
。
[0012]优选的，所述烟气回用于步骤
(2)
中的热解时，烟气的流速为
0.2
～
2m/s。
[0013]优选的，所述粉碎在高转速生物质粉碎机中进行，所述高转速生物质粉碎机的工作参数包括：主轴转速为
140
～
200r/min
，粉碎刀片数量为
26
～
40
片；
[0014]所述生物质干粉的粒度为
50
～
200
目
。
[0015]优选的，所述干燥脱水的温度为
120
～
200℃
；所述生物质干粉的含水量为4～9％；
所述干燥脱水的热源为所述热解使用后的烟气剩余的二级余热
。
[0016]优选的，所述热解的温度为
450
～
520℃
；所述热解为连续热解，所述连续热解时：生物质干粉进入热解反应器的速率为
180
～
250kg/h
，生物质干粉在热解反应器中的停留时间为8～
12s。
[0017]优选的，所述生物炭为多孔炭，所述生物炭的密度为
0.7
～
0.9g/cm3；
[0018]所述生物气包括一氧化碳
、
二氧化碳
、
氢气和甲烷，所述生物气中：一氧化碳的体积含量为
20
～
40
％，二氧化碳的体积含量为
50
～
70
％，氢气的体积含量为5～
15
％，甲烷的体积含量为5～
12
％
。
[0019]优选的，所述净化为使用净化剂净化，所述净化剂包括氢氧化钙
、
氧化钙
、
沸石
、
过氧化钠中的一种或多种；
[0020]所述净化得到净化生物气，所述净化生物气中包括一氧化碳
、
二氧化碳
、
氢气和甲烷，所述净化生物气中：一氧化碳的体积含量为
35
～
60
％，二氧化碳的体积含量为
10
～
30
％，氢气的体积含量为
10
～
20
％，甲烷的体积含量为
10
～
25
％
。
[0021]优选的，所述携氧体催化剂包括锰锌铁氧体
、
锰镍铁氧体
、
钛酸钙和钛酸铁中的一种或多种；所述催化重整的温度为
480
～
500℃
；
[0022]所述还原性净化生物气包括一氧化碳
、
二氧化碳
、
氢气和甲烷，所述还原性净化生物气中：一氧化碳的体积含量为
50
～
75
％，二氧化碳的体积含量为1～5％，氢气的体积含量为
10
～
20
％，甲烷的体积含量为
10
～
25
％
。
[0023]优选的，所述回用还包括：所述冶金还原产生的烟气通过管道运输，运输烟气的管道辐射的热量作为失活携氧体催化剂循环再生的热源，所述失活携氧体催化剂为所述步骤
(3)
中进行催化重整后的催化剂
。
[0024]优选的，所述冶金还原使用的冶金反应器包括冶金高炉
、
冶金气基竖炉
、
冶金转底炉
、
冶金
Tecnored
熔炉或冶金矿热炉
。
[0025]本专利技术提供了一种耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，包括以下步骤：
(1)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
将林木三剩物经粉碎和干燥脱水，得到生物质干粉；
(2)
将所述生物质干粉在保护气体气氛中进行热解，分别得到生物炭
、
生物油和生物气；所述生物炭作为碳汇材料用于土壤改良，所述生物油作为副产物回收；
(3)
将所述生物气净化后与携氧体催化剂接触进行催化重整，得到还原性净化生物气；
(4)
将所述还原性净化生物气与铁氧化物接触进行冶金还原，得到还原铁和烟气；所述烟气回用，所述回用包括：作为步骤
(2)
中所述热解的热源和保护气体
。2.
根据权利要求1所述的耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，其特征在于，所述烟气回用于步骤
(2)
中的热解时，烟气的流速为
0.2
～
2m/s。3.
根据权利要求1所述的耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，其特征在于，所述粉碎在高转速生物质粉碎机中进行，所述高转速生物质粉碎机的工作参数包括：主轴转速为
140
～
200r/min
，粉碎刀片数量为
26
～
40
片；所述生物质干粉的粒度为
50
～
200
目
。4.
根据权利要求1或2所述的耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，其特征在于，所述干燥脱水的温度为
120
～
200℃
；所述生物质干粉的含水量为4～9％；所述干燥脱水的热源为所述热解使用后的烟气剩余的二级余热
。5.
根据权利要求1或2所述的耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，其特征在于，所述热解的温度为
450
～
520℃
；所述热解为连续热解，所述连续热解时：生物质干粉进入热解反应器的速率为
180
～
250kg/h
，生物质干粉在热解反应器中的停留时间为8～
12s。6.
根据权利要求1所述的耦合冶金反应余热的生物质能循环方法，其特征在于，所述生物炭为多孔炭，所述生物炭的密度为
0.7
～
0.9g/cm3；所述生物气包括一氧化碳
、
二氧化碳
、
氢气和甲烷，所述生物气中：一氧化碳的体积含量为
20
～

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴华，张璐，韩冬，
申请(专利权)人：鹰纳绿炭上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：