《基於煙氣循環的生物質能燒結的基礎研究》是依託中南大學，由范曉慧擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於煙氣循環的生物質能燒結的基礎研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：范曉慧
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對我國燒結工序能耗高、污染嚴重的問題，為適應零排放的環境需求和燒結傳熱前沿和燃燒前沿相匹配的技術需要，提出將煙氣循環和生物質燃料相結合的鐵礦燒結新技術。綜合套用熱分析、熱狀態檢測技術，結合燒結模擬試驗和數學建模等方法，通過研究煙氣循環條件下燒結料層的氣-固傳熱模型和生物質的燃燒行為，揭示在煙氣循環和以生物質為燃料的條件下燒結料層的熱狀態，建立基於煙氣循環的生物質能鐵礦燒結理論；研究傳熱前沿速度和燃燒前沿速度一致的自適應及調控機制，構建快速成礦的配料結構和熱工制度，形成煙氣循環和生物質燃料相結合的鐵礦燒結新方法。本項目將實現燒結過程COx的零排放，粉塵、二噁英、NOx、SOx的減量化排放，並最大化地降低能源消耗，對我國鋼鐵工業的可持續發展和實現低碳經濟具有重要的意義。
結題摘要
針對鐵礦燒結過程能耗高、污染嚴重等問題，開展了煙氣循環燒結和生物質能燒結的基礎理論和關鍵技術研究，在此基礎上構建了煙氣循環和生物質能相結合的協同節能減排燒結新工藝。查明了循環煙氣中O2、CO2、CO和H2O(g)含量對燃料燃燒和氣-固傳熱的影響，表明煙氣循環O2含量的降低使得燃料燃燒速度減慢，而比熱容高於空氣的CO2和H2O(g)使得傳熱前沿速度加快；揭示了煙氣循環影響燒結指標的規律，提出了煙氣循環的適宜氣體組成和溫度範圍：O2含量不低於15%、CO2不高於6%、H2O(g)不高於8%、熱風溫度150-250℃。查明了生物質燃料在燒結過程中的燃燒特性，其燃燒和氣化溫度相比焦粉低、反應速度快、反應活化能低；揭示了生物質燃料對燒結燃燒前沿遷移和燃燒效率的影響：生物質燃燒速度快使得其燃燒前沿速度增加，不利於燃燒前沿和傳熱前沿速度同步遷移，而生物質燃料的高反應性造成燃料不完全燃燒程度增加，降低了燃料的熱利用效率；生物質燃料套用於鐵礦燒結的影響規律表明，其替代焦粉的比例不宜超過40%。依據煙氣循環燒結的傳熱特徵和生物質的燃燒特性，查明了基於煙氣循環的生物質能燒結傳熱前沿和燃燒前沿同步遷移的自適應機制，生物質替代40%焦粉結合循環40%的燒結煙氣，燃燒前沿速度和傳熱前沿速度達到一致；揭示了兩者相結合的料層熱狀態變化規律，CO在循環過程二次燃燒提高了生物質的燃燒效率，有利於提高燒結料層溫度；通過調控燒結礦熔融區化學成分構建快速成礦的原料結構，使得基於煙氣循環的生物質能燒結產量、質量指標與常規燒結相當，兩者結合的協同減排新工藝使COx、SOx、NOx排放分別減少30%、40%、45%以上。本項目為提高我國燒結清潔生產的科學技術水平提供了理論和技術支持，共出版專著2部，發表學術論文21篇，其中SCI收錄7篇，EI收錄14篇，國際會議7篇；申請國家發明專利13項，授權7項；獲國家科技進步二等獎1項。
