“富氫低碳冶煉模擬”大科學(xué)裝置，以打通高爐富氫低碳煉鐵新工藝并推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為目標(biāo)，建造的以“40m3可解剖實(shí)驗(yàn)高爐”為核心的半工業(yè)化試驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)，
上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院進(jìn)行了“2021年十大科研成果”評(píng)選。其中“富氫低碳冶煉模擬”大科學(xué)裝置成功入選。
“富氫低碳冶煉模擬”大科學(xué)裝置，以打通高爐富氫低碳煉鐵新工藝并推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為目標(biāo)，建造的以“40m3可解剖實(shí)驗(yàn)高爐”為核心的半工業(yè)化試驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)，是我國(guó)富氫低碳高爐煉鐵領(lǐng)域首臺(tái)套半工業(yè)化熱模擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，建成的大科學(xué)裝置集成了儲(chǔ)輸一體化供氫系統(tǒng)、高爐多點(diǎn)噴氫系統(tǒng)及爐頂煤氣分離循環(huán)噴吹系統(tǒng)等富氫低碳冶煉關(guān)鍵單體技術(shù)裝備，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程解決了冶金用氫源安全儲(chǔ)運(yùn)與供應(yīng)技術(shù)、富氫—富氧—噴煤動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)工藝以及熱態(tài)高爐冷卻解剖技術(shù)等難題，實(shí)現(xiàn)了供氫—氫冶金—過(guò)程碳捕集利用的全鏈條技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)了我國(guó)氫冶金低碳冶煉基礎(chǔ)理論和工程化的前沿性研究，為構(gòu)建冶金領(lǐng)域新型氫能產(chǎn)業(yè)鏈、鋼鐵工業(yè)CO2大幅減排技術(shù)的重點(diǎn)突破奠定基礎(chǔ)，助力“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
圖1 “富氫低碳冶煉模擬”大科學(xué)裝置工藝路線圖
氫冶金作為清潔的革命性鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)，利用氫代替碳作為高爐及非高爐鐵礦石還原過(guò)程的還原劑及燃料，與傳統(tǒng)的碳冶金相比，反應(yīng)產(chǎn)物由溫室氣體CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，從根本上減少鋼鐵生產(chǎn)流程碳排放量，可實(shí)現(xiàn)冶金行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型升級(jí)及清潔生產(chǎn)目標(biāo)，減少對(duì)化石能源的依賴。
項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)從上世紀(jì)90年代，在徐匡迪院士的領(lǐng)導(dǎo)下率先并持續(xù)開(kāi)展了基于氫冶金的低碳煉鐵新技術(shù)研究，并于2020年初在學(xué)院支持下成立“氫冶金技術(shù)研究與成果轉(zhuǎn)化中心”，針對(duì)目前我國(guó)高爐噴吹富氫（或純氫）技術(shù)和氣基富氫（或純氫）還原技術(shù)方面，缺乏相關(guān)技術(shù)的系統(tǒng)積累，理論基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)研究落后于其他國(guó)家的現(xiàn)狀，建立了“富氫低碳冶煉熱模擬系統(tǒng)”大科學(xué)裝置，搭建低碳煉鐵關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新的半工業(yè)化試驗(yàn)平臺(tái)，推進(jìn)富氫低碳冶煉技術(shù)從零碎的實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究到工業(yè)化應(yīng)用。
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
(1)“富氫低碳冶煉模擬”大科學(xué)裝置，是我國(guó)富氫低碳高爐煉鐵領(lǐng)域首臺(tái)套半工業(yè)化熱模擬科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，建成的大科學(xué)裝置集成了儲(chǔ)輸一體化供氫系統(tǒng)、高爐多點(diǎn)噴氫系統(tǒng)及爐頂煤氣分離循環(huán)噴吹系統(tǒng)等富氫低碳冶煉關(guān)鍵單體技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)了供氫—氫冶金—過(guò)程碳捕集利用的全鏈條低碳技術(shù)創(chuàng)新。
圖2 “富氫低碳冶煉模擬”大科學(xué)裝置
(2)“富氫低碳冶煉模擬”大科學(xué)裝置在國(guó)內(nèi)外首次采用可打開(kāi)解剖式設(shè)計(jì)，通過(guò)向爐內(nèi)注入氣-液混合的氮?dú)鈱?duì)試驗(yàn)高爐內(nèi)熱態(tài)爐料進(jìn)行快速“冷凍”，研究高爐喉/身/腰/腹/缸物料結(jié)構(gòu)變化過(guò)程，探明碳冶金到氫碳冶金高爐冶煉過(guò)程的演變規(guī)律及調(diào)控技術(shù)，并獲取碳?xì)?/span>/氫碳冶金下高爐的操作線圖，為形成基于氫冶金的高爐低碳煉鐵工藝提供基礎(chǔ)理論支撐。
(3)依托半工業(yè)化試驗(yàn)平臺(tái)，在工業(yè)環(huán)境下對(duì)富氫低碳技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)深化和完善，綜合評(píng)估研究成果實(shí)施的可行性、運(yùn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行，推進(jìn)富氫低碳關(guān)鍵核心技術(shù)的成套化、裝備化和產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)氫冶金技術(shù)的創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，在技術(shù)源頭上支撐行業(yè)整體性的創(chuàng)新發(fā)展，引領(lǐng)我國(guó)氫冶金低碳冶煉基礎(chǔ)理論和工程化的前沿性研究。
來(lái)源：上大材料官微
已有
