此次工業(yè)試驗(yàn)的成功，跑出了鋼鐵企業(yè)減碳“加速度”，標(biāo)志著生物質(zhì)冶金成功走出實(shí)驗(yàn)室，開啟了生物質(zhì)炭在鋼鐵工業(yè)應(yīng)用的新紀(jì)元，開創(chuàng)了鋼鐵行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的“新引擎”，在我國(guó)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(jiān)持創(chuàng)新發(fā)展理念，深刻把握面對(duì)的形勢(shì)任務(wù)、困難挑戰(zhàn)，大力推進(jìn)低碳技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，爭(zhēng)做創(chuàng)新發(fā)展的探索者、組織者、引領(lǐng)者。
鎖定目標(biāo)，開啟新技術(shù)試驗(yàn)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(qiáng)的資源，其生長(zhǎng)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(yán)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(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑，是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”的關(guān)鍵。中國(guó)的生物質(zhì)產(chǎn)量可達(dá)100億噸/年，每年累積的生物質(zhì)能達(dá)4.5億噸標(biāo)煤，量大面廣，為我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)提供了充足的資源保障。
生物質(zhì)種類繁多，總量巨大
為了降低碳排放，首鋼股份煉鐵作業(yè)部搶抓機(jī)遇，聯(lián)合技術(shù)中心、北京科技大學(xué)張建良教授科研團(tuán)隊(duì)，將目標(biāo)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(jì)，驗(yàn)證生物質(zhì)噴吹可行
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)高爐生物質(zhì)富氫燃料的研究多數(shù)還局限于實(shí)驗(yàn)室的理論分析，尚且未進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。對(duì)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(duì)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(shì)，但燃點(diǎn)低、可磨性差、水分高、揮發(fā)分高，特別是其燃點(diǎn)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(chǎng)全新技術(shù)的“攻堅(jiān)戰(zhàn)”，攻關(guān)人員無(wú)畏考驗(yàn)，百折不撓，經(jīng)歷了一場(chǎng)能力、耐心和毅力的全方位考驗(yàn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北科大科研人員共同研制了先進(jìn)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(dá)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(jì)一套噴吹系統(tǒng)。在沒有專業(yè)設(shè)備、缺乏技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的背景下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從零開始，沒有條件就主動(dòng)創(chuàng)造條件。通過攻關(guān)，成功設(shè)計(jì)出一套小型噴吹裝置，并于2022年3月份在1號(hào)高爐成功完成600kg的小型噴吹試驗(yàn)，驗(yàn)證了生物質(zhì)富氫微粉可以實(shí)現(xiàn)高爐噴吹。
攻堅(jiān)克難，實(shí)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(shí)驗(yàn)就存在著噴吹系統(tǒng)堵塞嚴(yán)重等問題。而且要作為燃料使用，對(duì)富氫微粉的成分、熱值、粒度也要有進(jìn)一步的要求。項(xiàng)目組成員不斷對(duì)生物質(zhì)富氫微粉的生產(chǎn)工藝進(jìn)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(shí)現(xiàn)生物質(zhì)富氫微粉均勻輸送、穩(wěn)定噴吹，項(xiàng)目組成員多次進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，并與首鋼總工室張福明進(jìn)行了研討，最終設(shè)計(jì)了一套可以單風(fēng)口連續(xù)噴吹系統(tǒng)，為工業(yè)化實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
萬(wàn)事俱備，2022年10月進(jìn)行了第二階段共計(jì)30噸生物質(zhì)富氫微粉噴吹試驗(yàn)。整個(gè)試驗(yàn)期間系統(tǒng)最大噴吹能力達(dá)到2t/h，平均噴吹能力為1.8t/h，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)均勻輸送、穩(wěn)定噴吹。針對(duì)試驗(yàn)期間存在的運(yùn)輸及上料過程困難，噴吹管道時(shí)有堵塞，噴煤金屬軟管磨漏等問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)均在后續(xù)攻關(guān)中進(jìn)行了優(yōu)化改善。
反復(fù)沖鋒，取得百噸級(jí)噴吹突破
好事多磨，攻關(guān)工作并不是一帆風(fēng)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(yàn)無(wú)料可用。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人段偉斌介紹說。巧婦難為無(wú)米之炊！針對(duì)這一情況，項(xiàng)目組成員通過網(wǎng)頁(yè)、地圖搜索全國(guó)各地能夠大規(guī)模生產(chǎn)生物質(zhì)的廠家，并對(duì)其產(chǎn)品成分進(jìn)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(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改善，加班加點(diǎn)生產(chǎn)出了滿足高爐噴吹實(shí)驗(yàn)的原料。
2023年12月初進(jìn)行了第三階段生物質(zhì)富氫微粉的噴吹試驗(yàn)。試驗(yàn)期間最大噴吹能力達(dá)到2.4t/h，累計(jì)噴出量達(dá)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(yàn)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(yàn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(yàn)。目前，正緊鑼密鼓準(zhǔn)備2000t生物質(zhì)富氫微粉的放大噴吹試驗(yàn)。
筑夢(mèng)新征程，奮進(jìn)向未來！在推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的道路上，首鋼股份煉鐵作業(yè)部將秉持“求真務(wù)實(shí)、精細(xì)苛求、砥礪篤行、創(chuàng)先爭(zhēng)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(zhǎng)板”上持續(xù)發(fā)力，反復(fù)沖鋒，堅(jiān)定不移推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新成為首鋼第一競(jìng)爭(zhēng)力，為進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力注入新活力、增添新動(dòng)能。