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氫冶金以氫作為還原劑進(jìn)行鋼鐵生產(chǎn)，能夠大幅度降低鋼鐵產(chǎn)品的碳排放，是鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要技術(shù)措施。氫冶金主要包括高爐噴吹富氫燃料技術(shù)、氫基直接還原煉鐵技術(shù)等，中國(guó)有90%以上鋼鐵產(chǎn)品都為高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程，高爐噴吹富氫燃料技術(shù)只需要增加燃料噴吹系統(tǒng)，即可在不更改現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)工藝流程的情況下降低高爐的CO2排放，更符合中國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展需求。
高爐噴吹的富氫燃料包括天然氣、焦?fàn)t煤氣、油田伴生氣以及氫氣等，其中，焦?fàn)t煤氣和油田伴生氣C/H比較高，CO2減排效果較差；H2具有最佳的CO2減排潛力，但目前由非化石能源制氫的成本較高，且氫氣的儲(chǔ)運(yùn)、輸送和使用也存在技術(shù)難題；高爐噴吹天然氣技術(shù)較為成熟，CO2減排效果較好，但由于資源及價(jià)格問(wèn)題，僅在俄羅斯、烏克蘭以及北美部分地區(qū)得到工業(yè)化應(yīng)用。北科環(huán)境在俄羅斯高爐噴吹天然氣工藝的基礎(chǔ)上，聯(lián)合北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，針對(duì)國(guó)內(nèi)高爐生產(chǎn)的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)了高爐煤吹天然氣工藝及設(shè)備，在降低高爐生產(chǎn)工序CO2排放的同時(shí)有利于高爐的順行生產(chǎn)，具備良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
天然氣高壓管網(wǎng)的天然氣通過(guò)流量調(diào)節(jié)壓閥調(diào)整到合適的壓力和流量，經(jīng)過(guò)天然氣總管輸送至高爐風(fēng)口平臺(tái)，在風(fēng)口平臺(tái)上方設(shè)置天然氣環(huán)管，在環(huán)管上引出天然氣支管，總管道內(nèi)的天然氣通過(guò)環(huán)管和支管平均分配到高爐各個(gè)風(fēng)口內(nèi)的天然氣噴槍。天然氣管路上設(shè)置流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)天然氣輸送狀態(tài)，并配備快速切斷閥和阻火器在系統(tǒng)出現(xiàn)異常狀況時(shí)及時(shí)切斷氣源。與此同時(shí)，配套設(shè)置了氮?dú)夤苈酚米鞅０埠痛祾撸_保天然氣開(kāi)始噴吹、停止噴吹以及噴吹異常時(shí)的系統(tǒng)安全。
三、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1. 通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的天然氣噴口，保證天然氣在高爐風(fēng)口內(nèi)完全燃燒，避免了因天然氣在風(fēng)口處熱裂解導(dǎo)致的爐腹壓力過(guò)大，天然氣最大噴吹量可達(dá)100 Nm3/tFe；
2. 天然氣噴槍不會(huì)影響高爐風(fēng)口的冷卻系統(tǒng)和噴煤槍的正常運(yùn)行，高爐風(fēng)口的壽命長(zhǎng)；
3. 完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和安保系統(tǒng)保證天然氣噴吹過(guò)程的安全運(yùn)行；
4. 高爐噴吹天然氣可加速高爐內(nèi)的還原反應(yīng)和透氣性，有助于高爐的順行生產(chǎn)；
5. 具備天然氣智能?chē)姶迪到y(tǒng)，可根據(jù)高爐的運(yùn)行狀況智能控制天然氣的噴吹量，保證高爐的高效運(yùn)行。