生物质在炼铁中的应用

1、生物质在炼铁中的应用陈群清华大学热能工程系2011年11月主要内容 生物质资源 生物质资源及分布 生物质原料特性 生物质在烧结矿中的应用生物质资源种类 木质纤维素类生物质 林业剩余物 作物秸秆及农业剩余物 城市生活固废及工业固废 无定形糖类 淀粉 葡萄糖等 甘油三酯类 植物油 动物油、地沟油等我国生物质资源总量 秸秆及农业剩余物 总量：783 Mt (389 Mtce, 2009) 用途 饲料：24% 肥料：15% 造纸：3.4% 薪柴及其它：57.6% 林业资源及剩余物 采伐剩余物：15.59Mm3, 收集系数：0.3 加工剩余物：36.6Mm3, 收集系数：0.3 可利用的林业资源: 44

2、.36 Mt (25.33Mtce) 城市生活固体废弃物 总量：150Mt 生物质含量：50-70%Source: Hu, R. ERI, NDRC, 2007木质纤维素类生物质生物质的燃料特性 烟煤 白橡木松木皮垃圾衍生燃料工业分析(%，干燥基)固定炭55.817.233.99.8挥发份33.981.354.767.6灰分10.31.50.418.9元素分析 (%，干燥无灰基 )C84.2 50.256.5 61.2H5.6 5.55.6 8.2O5.5 43.837.9 26.6N1.3 0.40.0 1.3S3.5 0.00.0 0.2高位发热量 (MJ/kg) 31.7519.4221

3、.7822.30生物质含硫量和灰分低，燃烧生成的SO2及燃料型NOx排放低挥发份含量高，易着火生物质燃烧产生的CO2可在植物光合作用时吸收，适当利用条件下构成封闭的CO2循环，实现CO2零排放生物质的无机矿物组分生物质燃料不足之处 与煤相比，能量密度低、体积大 不同生物质资源间燃料特性不尽相同 水分含量、热量变化较大 灰分中含氯及碱金属（主要是钾元素）比例较高 生物质燃料含纤维物质较多，可磨性差 生物质资源种类多，分布范围广，有一定的运输成本生物质用于烧结矿（1） Corus的实验研究 粉焦在烧结矿中的比例：4% 生物质燃料取代粉焦生物质用于烧结矿（1） Corus的实验研究 粉焦在烧结矿中的

4、比例：4% 生物质燃料取代粉焦生物质用于烧结矿（1） Corus的实验研究生物质用于烧结矿（1） Corus的实验研究 The peak temperature achieved in the bed is lower than with coke breeze alone thus substituting on a carbon basis will not be sufficient to achieve acceptable sintering level (1300 C); There is a tendency in the biomass experiments for the

5、temperature rise to occur earlier than with coke breeze and for the thermal profiles to be wider than with coke breeze alone; The sintering time appears to be a little shorter when the mix contains biomass compared with the coke breeze tests; The combustion efficiency is not influenced to a great ex

6、tent by the presence of the biomass compared with the coke breeze tests; The thermal profile for the crushed pellets in the size range 0.60.85mm most closely matched that of the coke breeze only test; A specification of less than 1 mm is recommended for the studied biomass materials when co-firing w

7、ith coke breezefor sinter making.生物质用于烧结矿（2） 澳大利亚CSIRO & Tata（英国） 粉焦在烧结矿中的比例：4% 木炭取代粉焦比例：0， 20，50，100%生物质用于烧结矿（2） 澳大利亚CSIRO & Tata（英国）生物质用于烧结矿（2） 澳大利亚CSIRO & Tata（英国） Fuel blends where 20% of the coke breeze input energy was replaced by charcoal may improved both the sinter yield and pro

8、ductivity. an increase in sintering productivity of up to 8% could possibly be achieved under typical sintering conditions. The lower sintering performance observed with higher rates of coke breeze energy substitution with charcoal (i.e. 50% and 100% charcoal) was mainly attributed to the lower fixe

9、d carbon content and higher volatile matter content of the fuel mix.生物质用于烧结矿（3） 澳大利亚CSIRO小型烧结杯实验 粉焦在烧结矿中的比例：4% 木炭取代粉焦比例：0， 20，50，100%粉矿混合比例生物质用于烧结矿（3） 澳大利亚CSIRO小型烧结杯实验生物质用于烧结矿（3） 澳大利亚CSIRO小型烧结杯实验生物质用于烧结矿（3） 澳大利亚CSIRO小型烧结杯实验 Test results support previous findings that substitution of coke breeze with

10、 char products can improve sinter time and productivity and that replacement of coke with char in sintering offers industrial advantages as well as environmental benefits There are no apparent technical barriers to the replacement of coke with wood char in sintering. However, char availability is pr

11、esently a significant constraint for Australian sinter plants LCA studies of integrated steel mill estimate that a 5 Mt integrated steel mill in Australia would require 3 million tonnes per annum (tpa) of sinter and that the production of this sinter would consume 160 000 t of coke. Assuming that 50% more char may be required to replace the coke, we can estimate the total char requirements are 240 000 tpa and that the land area required to prod