开启中国生物质炭冶金新纪元——首钢1号高炉完成生物质富氢微粉百吨级连续喷吹工业试验纪实

抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来。近年来，首钢股份炼铁作业部始终坚持创新发展理念，大力推进低碳技术研发与应用，争做创新发展的探索者、组织者、引领者。

近日，在首钢股份炼铁作业部1号高炉，技术人员利用自行设计开发的生物质炭并罐喷吹装置完成生物质富氢微粉百吨级连续喷吹工业试验，实现我国生物质能用于钢铁冶金的首次突破。此次工业试验成功，标志着生物质冶金走出实验室，开启了我国生物质炭在钢铁工业应用的新纪元。

锁定目标 开启新技术试验攻关

生物质是主要来自农林剩余物的燃料资源，是自然界最广泛、可再生能力最强的资源，其生长过程吸收大气中的二氧化碳，燃烧后释放二氧化碳，有着“碳中性”的特点。随着碳减排任务的日益迫切，优化高炉效能成为钢铁企业节能降耗、减少二氧化碳排放和提高企业竞争力的重要途径。中国的生物质产量可达100亿吨/年，每年累积的生物质折合为标准煤能达4.5亿吨，量大面广，为我国钢铁生产提供了充足的资源保障。

为了降低碳排放，首钢股份炼铁作业部抢抓机遇，联合该公司技术中心、北京科技大学张建良教授科研团队，将目标锁定生物质资源，全力冲锋生物质富氢微粉高炉喷吹技术攻关。

自主设计 验证生物质喷吹可行

目前，国内对高炉生物质富氢燃料的研究多数还局限于理论分析，尚未进行工业试验。对于高炉固态生物质炭喷吹的可行性、喷吹过程的安全性，以及喷吹以后对高炉炉况所造成的影响的了解还较为局限。作为非化石能源，生物质虽具有可再生、碳中性、资源丰富等优势，但燃点低、可磨性差、水分高、挥发分高，特别是其燃点低的特性，导致其难以通过现有制粉系统直接喷入高炉。

这是一场全新技术的攻坚战。该项目组攻关人员百折不挠，经历了一场能力、耐心和毅力的全方位考验。该项目组联合北科大科研人员共同研制了先进的变压闪蒸生物质炭化技术，定向制备了适用于高炉直接喷吹的生物质富氢微粉，通过生物质富氢微粉替代高炉喷吹化石燃料，以达到高炉炼铁低碳生产的目的。

要想将生物质富氢微粉喷入高炉，还需要重新设计一套喷吹系统。在没有专业设备、缺乏技术经验的背景下，该项目组从零开始，没有条件就主动创造条件，通过攻关，成功设计出一套小型喷吹装置，并于2022年3月份在该公司1号高炉成功完成600千克的小型喷吹试验，验证了高炉喷吹生物质富氢微粉的可行性。

攻坚克难 实现工业化连续喷吹

能够喷吹并不意味着能够实现工业化的连续喷吹，该项目组第一次小型实验就遇到喷吹系统堵塞严重等问题。此外，要作为燃料使用，对富氢微粉的成分、热值、粒度也有更严格的要求。该项目组成员不断对生物质富氢微粉的生产工艺进行优化，提高其燃烧性能和喷吹性能，力求生产出最适合高炉连续喷吹的产品。

为实现生物质富氢微粉均匀输送、稳定喷吹，该项目组成员多次进行设计修改，并与首钢总工室专家张福明进行研讨，最终设计了一套可以单风口连续喷吹系统，为工业化实验打下坚实基础。

“万事俱备”后，2022年10月份，该项目组进行了第二阶段共计30吨生物质富氢微粉喷吹试验。试验期间，最大喷吹能力达到2吨/小时，平均喷吹能力为1.8吨/小时，实现了生物质均匀输送、稳定喷吹。针对试验期间存在的运输及上料过程困难、喷吹管道时有堵塞、喷煤金属软管磨漏等问题，该项目组均在后续攻关中进行了优化改善。

反复冲锋 实现百吨级喷吹突破

攻关工作并非一帆风顺。“受疫情及环保因素影响，以前合作的厂家不能生产生物质富氢微粉，后期试验无料可用。”该项目负责人段伟斌说，针对这一情况，该项目组成员搜索全国各地能够大规模生产生物质的厂家，并对其产品成分进行分析，最终找到一家成分能够满足高炉需要、与前期合作厂家成分相近的生产单位，并对其生产工艺进行了改善，加班加点生产出了满足高炉喷吹实验要求的原料。

2023年12月初，该项目组进行了第三阶段生物质富氢微粉的喷吹试验。试验期间最大喷吹能力达到2.4吨/小时，累计喷吹量达100吨，而且在工作人员有意降低喷煤量后高炉炉内仍保持热状态稳定，验证了喷吹生物质富氢微粉替代喷吹煤的可行性。通过此次工业试验，该项目组掌握了高炉喷吹生物质的操作技术，为大规模生物质喷吹积累了宝贵经验。目前，该项目组正紧锣密鼓准备2000吨生物质富氢微粉的放大喷吹试验。

未来，首钢股份将秉持求真务实、精细苛求、砥砺笃行、创先争优的精神，深耕铁前高效、低耗、绿色工艺生产技术，牢牢牵住技术创新“牛鼻子”、下好技术创新“先手棋”，为进一步增强该公司市场竞争力注入新活力、增添新动能。（中国冶金报）