[发明专利]利用生物质气的钢铁加热工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁加热工艺，尤其涉及一种利用生物质气的钢铁加热工艺。

背景技术

最近几年是我国钢铁产业大发展时期，大型钢铁企业因产品结构调整，新建或改建项目大部分是热带、中厚板及冷轧、镀锌、彩涂等。地方中小型和民营钢铁企业多是建设和生产棒线材、窄中宽带及型钢等产品。

中小型钢铁厂，“滚雪球”式发展，由小到中，进一步发展到年产几百万吨钢铁产品的大型企业。这些企业多数不建焦炉，在轧钢加热炉的燃料选择遇到问题。小产量的加热炉还可以烧煤或煤粉，但因劳动条件极差又严重污染环境，受到限制。新建轧钢生产线动辄就是年产几十万吨，甚至百万吨，追求大卷重，高成材率；加热炉小时产量上百吨，加热的坯料长度最短6m，一般是9m，12m，最长的达16m；加热质量要求高，钢坯温差控制在30℃。因此，加热炉再烧煤，在技术上是完全不可行的。烧热脏煤气因工艺布置困难，也受到限制；可以选择烧重油，但运行成本高。而这些企业所建的小、中高炉产生的多余煤气，如果不利用而被迫放散，既污染环境，又浪费能源。此外，煤、煤粉或重油等燃料需各种运输过程从异地运送到生产现场供加热炉使用，由于煤、煤粉或重油等属于易燃易爆物品，容易发生事故，要求严格，造成运输成本高。

中国专利申请200710031302.5公开了一种控制加热炉炉内气氛减少氧化烧损的方法，该方法是在以轻柴油或重油为燃烧介质的加热炉中，将助燃风机供风量控制在7500～23000m↑[3]/h，助燃风温度控制在300℃～700℃，炉膛压力控制在0～20Pa，助燃风机压力控制在5～10KPa，最终使炉膛氧化气氛控制在5％以下。虽然通过这种方法可在一定程度上减少钢材在加热炉内氧化烧损，控制成品的成材率，减少一系列的因钢材加热氧化而产生的质量问题，但却由此进一步造成有毒气体的排放。

化石和矿物能源的危机使得人们更加重视可再生能源的利用。而生物质能就是一种可再生、可储存与替代、储量巨大、碳平衡的绿色能源。生物质能的本质是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能。据统计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗量的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1％。生物质能源原料分布广、储量大、成本低、应用范围广，理论上说，取之不尽，用之不竭。它还是唯一可以转化为清洁燃料的可再生能源，其有害物质(硫和氮等)含量仅为中质烟煤的1/10，同时其能源利用可实现温室气体CO₂零排放。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种直接利用生物质气的钢铁加热工艺，减少了燃料的运输过程，降低运输成本及风险，并且在制备生物质气的同时减少了处理焦油和灰尘带来的环境污染问题。

为了实现上述本发明的发明目的，本发明提供了一种利用生物质气的钢铁加热工艺，其包括如下的步骤：(1)利用生物质气化反应系统制得生物质气；(2)使现场制备的生物质气输送至钢铁加热炉进行燃烧加热。

进一步地，利用生物质气化系统制得生物质气的步骤包括：(101)生物质原料颗粒在流化床气化反应器内与气化介质进行作用生成可燃的生物质气、未完全反应的生物质颗粒和固体废弃物；(102)固体废弃物从流化床气化反应器底部排出，生物质气和未完全反应的生物质颗粒进入第一分离装置，经分离后生物质气和较轻的生物质颗粒进入第二分离装置，较重的生物质颗粒通过第一返回装置返回流化床气化反应器继续参加反应；(103)生物质气和较轻的生物质颗粒在第二分离装置中进一步分离，生物质气经热交换冷却输送至钢铁加热炉，剩余的生物质颗粒通过第二返回装置返回流化床气化反应器继续参加反应。

进一步地，使现场制备的所述的生物质气输送至钢铁加热炉进行燃烧加热的步骤包括：(201)生物质气从钢铁加热炉的上方开始分三个流向，包括直接向下流经炉体顶部的燃气管后进入顶部的燃烧装置、分别经过炉体左右两侧的燃气管向下流动后再进入设置在炉体两侧炉墙上的燃烧装置；(202)由燃烧装置将空气或其他助燃介质与生物质气混合点燃并将火焰从烧嘴孔喷射到炉体内部对工件进行加热处理，同时燃烧装置内的陶瓷蓄热体吸收热量，保持蓄热室内的温度达到混合气体的燃点，使下一次进入的气体自动燃烧。生物质气自上而下的输送方式使得生物质气可均匀分配到燃烧装置中，同时燃烧装置自上而下的排列方式保证了加热炉内温度的均匀一致，有利于提高产品的加热成功率。

进一步地，在步骤(103)中，生物质气进行热交换前使其通过一水封阀，多余的生物质气从水封阀的放散口进入放散管道点燃。