[发明专利]生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法

权利要求书

1.一种生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.搭建气基竖炉循环喷吹系统：包括依次连通的生物质合成气制备单元、喷吹单元和气基竖炉；所述气基竖炉的炉顶煤气出口与所述生物质合成气制备单元的气化剂入口相连通，用于为所述生物质合成气制备单元提供气化剂来源和热量来源；

S2.根据所述气基竖炉的生产参数，确定所需生物质合成气的指标参数及对应的喷吹量，然后确定当前生产条件下的炉顶煤气参数；其中，所述生物质合成气的指标参数包括生物质合成气中H₂和CO的体积比；所述炉顶煤气参数包括CO₂和水蒸气的体积比；

S3.根据所述H₂和CO的体积比，确定所述生物质合成气制备单元的工艺参数，然后按所述工艺参数，将生物质原料高温裂解，得到生物质合成气；再通过所述喷吹单元将所述生物质合成气喷吹至所述气基竖炉内，将含铁矿石还原得到高温海绵铁；与此同时，所述气基竖炉产生的炉顶煤气循环输送至所述生物质合成气制备单元，并根据所述炉顶煤气参数调控所述生物质合成气制备单元的工艺参数；

所述生物质原料为预处理生物质；所述预处理生物质为通过气相变压闪蒸得到的生物质富氢微粉；

所述气相变压闪蒸包括：将原生态生物质依次置于若干个高温高压过热气相反应器中，进行降压逐级闪蒸，以使所述生物质发生破碎、水分蒸发和结构重组；所述结构重组包括加氢提质和脱氧提碳；

所述高温高压过热气相反应器的个数≥2，且第一级所述高温高压过热气相反应器的温度大于220℃，压力大于2.0MPa，停留时间为5-30min；第二级所述高温高压过热气相反应器的温度为140-160℃，压力为1.2-1.4MPa，停留时间为5-60min；所述高温高压过热气相反应器中的气相介质包括过热蒸汽、二氧化碳、氨气、甲烷、页岩气和焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法，其特征在于，所述H₂和CO的体积比范围为(0.5-2.0):1。

3.根据权利要求1所述的生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法，其特征在于，所述炉顶煤气出口与所述生物质合成气制备单元之间还设有脱碳单元，用于根据所述生物质合成气制备单元的工艺参数，调节所述CO₂和水蒸气的体积比。

4.根据权利要求1所述的生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法，其特征在于，所述气基竖炉循环喷吹系统还包括设置于所述气基竖炉的出渣口与所述生物质合成气制备单元之间的水蒸气热交换单元；所述水蒸气热交换单元吸收竖炉渣的显热，然后输送至所述生物质合成气制备单元的气化剂入口。

5.根据权利要求1所述的生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法，其特征在于，所述生物质富氢微粉的氧含量低于25wt％，氢含量为5wt％-12wt％，碳含量为62wt％-68wt％；根据所述生物质合成气中H₂和CO的体积比，确定所述生物质富氢微粉的最佳元素比。

6.根据权利要求5所述的生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法，其特征在于，步骤S2中，所述生物质合成气的指标参数还包括生物质合成气中H₂和CO的总含量；步骤S3中所述生物质合成气制备单元的工艺参数包括气化剂组成、气化温度、气化时间；通过提高所述气化温度、延长所述气化时间或者增加所述气化剂中水蒸气的含量，以提高合成气中H₂的含量。

7.根据权利要求1所述的生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法，其特征在于，步骤S2中，所述生产参数包括原料化学成分、DRI化学成分、含铁炉料的单位时间投料量、碳排放量、热耗值；以所述碳排放量和热耗值为约束目标，进而确定所需生物质合成气的指标参数及对应的喷吹量；其中，所述碳排放量低于500kg/t，所述热耗值低于360kgce/t。

8.根据权利要求1所述的生物质合成气用于气基竖炉喷吹的方法，其特征在于，所述生物质合成气制备单元和所述喷吹单元之间还设有合成气净化单元，用于将生物质合成气除尘净化后再喷吹。