上海大学“富氢低碳冶炼模拟”大科学装置
2022-12-28 作者：佚名 网友评论 0 条
“富氢低碳冶炼模拟”大科学装置，以打通高炉富氢低碳炼铁新工艺并推动其产业化应用为目标，建造的以“40m3可解剖实验高炉”为核心的半工业化试验系统平台，
上海大学材料科学与工程学院进行了“2021年十大科研成果”评选。其中“富氢低碳冶炼模拟”大科学装置成功入选。
“富氢低碳冶炼模拟”大科学装置，以打通高炉富氢低碳炼铁新工艺并推动其产业化应用为目标，建造的以“40m3可解剖实验高炉”为核心的半工业化试验系统平台，是我国富氢低碳高炉炼铁领域首台套半工业化热模拟科学实验装置，建成的大科学装置集成了储输一体化供氢系统、高炉多点喷氢系统及炉顶煤气分离循环喷吹系统等富氢低碳冶炼关键单体技术装备，项目实施过程解决了冶金用氢源安全储运与供应技术、富氢—富氧—喷煤动态协调工艺以及热态高炉冷却解剖技术等难题，实现了供氢—氢冶金—过程碳捕集利用的全链条技术创新，引领了我国氢冶金低碳冶炼基础理论和工程化的前沿性研究，为构建冶金领域新型氢能产业链、钢铁工业CO2大幅减排技术的重点突破奠定基础，助力“碳达峰、碳中和”战略目标实现。
图1 “富氢低碳冶炼模拟”大科学装置工艺路线图
氢冶金作为清洁的革命性钢铁生产技术，利用氢代替碳作为高炉及非高炉铁矿石还原过程的还原剂及燃料，与传统的碳冶金相比，反应产物由温室气体CO2转变为水，从根本上减少钢铁生产流程碳排放量，可实现冶金行业低碳转型升级及清洁生产目标，减少对化石能源的依赖。
项目研发团队从上世纪90年代，在徐匡迪院士的领导下率先并持续开展了基于氢冶金的低碳炼铁新技术研究，并于2020年初在学院支持下成立“氢冶金技术研究与成果转化中心”，针对目前我国高炉喷吹富氢（或纯氢）技术和气基富氢（或纯氢）还原技术方面，缺乏相关技术的系统积累，理论基础和产业研究落后于其他国家的现状，建立了“富氢低碳冶炼热模拟系统”大科学装置，搭建低碳炼铁关键技术创新的半工业化试验平台，推进富氢低碳冶炼技术从零碎的实验室基础研究到工业化应用。
主要创新点
(1)“富氢低碳冶炼模拟”大科学装置，是我国富氢低碳高炉炼铁领域首台套半工业化热模拟科学实验装置，建成的大科学装置集成了储输一体化供氢系统、高炉多点喷氢系统及炉顶煤气分离循环喷吹系统等富氢低碳冶炼关键单体技术装备，实现了供氢—氢冶金—过程碳捕集利用的全链条低碳技术创新。
图2 “富氢低碳冶炼模拟”大科学装置
(2)“富氢低碳冶炼模拟”大科学装置在国内外首次采用可打开解剖式设计，通过向炉内注入气-液混合的氮气对试验高炉内热态炉料进行快速“冷冻”，研究高炉喉/身/腰/腹/缸物料结构变化过程，探明碳冶金到氢碳冶金高炉冶炼过程的演变规律及调控技术，并获取碳氢/氢碳冶金下高炉的操作线图，为形成基于氢冶金的高炉低碳炼铁工艺提供基础理论支撑。
(3)依托半工业化试验平台，在工业环境下对富氢低碳技术进行系统深化和完善，综合评估研究成果实施的可行性、运行技术经济指标进行，推进富氢低碳关键核心技术的成套化、装备化和产业化，推动氢冶金技术的创新、成果转化和推广应用，在技术源头上支撑行业整体性的创新发展，引领我国氢冶金低碳冶炼基础理论和工程化的前沿性研究。
来源：上大材料官微
关键词：富氢低碳冶炼
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