【正文】 、煤半焦為30%，煤半焦的產(chǎn)生量相當(dāng)于煤?jiǎn)为?dú)熱解半焦量的三倍。一般入爐后的溫度應(yīng)在220~300℃，如溫度過高，就會(huì)使部分炭變成木焦油而降低成炭率。（5）秸稈生物質(zhì)煤的優(yōu)勢(shì)原料來源廣泛：農(nóng)作物秸稈、樹葉、枯枝、鋸末、雜草等一切可燃的生物質(zhì)，都可做它的原料，遍地都是，生生不息，永不枯竭。通過相同的實(shí)驗(yàn)方法[13]研究了了生物質(zhì)炭、煤炭以及混合燃料的燃燒性，可得出單種物質(zhì)燃燒時(shí)，生物質(zhì)炭的燃燒性優(yōu)于煤炭，但是在煤粉中混合生物質(zhì)炭時(shí)得出了不同的結(jié)果，煤粉中混合生物質(zhì)炭并不能改善燃燒性，但生物質(zhì)炭的加入提高了煤粉的燃燒性。將生物質(zhì)能用于鐵礦石燒結(jié)配料，或能代替部分焦粉，從而可降低燒結(jié)過程中SO2,NO2等污染物的排放。焦?fàn)t試驗(yàn)也證實(shí)了當(dāng)生物質(zhì)添加量在2%~4%[29]時(shí)會(huì)降低配煤中硫分、灰分，但不影響焦炭的機(jī)械強(qiáng)度。其中，生物質(zhì)經(jīng)熱解處理所得固體產(chǎn)物—生物質(zhì)焦在煉鐵工藝中應(yīng)用前景較大。我國(guó)農(nóng)林廢棄物利用技術(shù)裝備的產(chǎn)業(yè)化水平低，生物質(zhì)燃料供應(yīng)市場(chǎng)化尚未形成，政府的主導(dǎo)作用對(duì)高爐噴吹農(nóng)林廢棄物技術(shù)的發(fā)展至關(guān)重要，歐洲生物質(zhì)能利用經(jīng)驗(yàn)值得借鑒，歐洲國(guó)家制定了許多促進(jìn)生物質(zhì)能開發(fā)和利用的政策法規(guī)，減少或者減免開發(fā)利用生物質(zhì)能的生產(chǎn)企業(yè)稅收或者增加補(bǔ)助。②什么是發(fā)展中國(guó)家發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的最佳技術(shù)路線（生物質(zhì)用作生物燃料原料或發(fā)電燃料）?對(duì)于大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家來說，目前急需解決的問題是實(shí)現(xiàn)電氣化和改用清潔的炊事用燃料（尤其是在農(nóng)村），發(fā)展第二代生物燃料技術(shù)不應(yīng)作為優(yōu)先選項(xiàng)。⑤在水資源匱乏地區(qū)種植能源作物可能使產(chǎn)量降低，還可能影響下游耕地用水，在此類土地上種植耐干旱能源作物將有助于解決地區(qū)的水資源平衡問題。加拿大生物資源非常豐富。為了維持原生生物質(zhì)的穩(wěn)定供應(yīng)，必須協(xié)調(diào)相關(guān)很多工業(yè)部門及政策制定者，方可保持生物質(zhì)煉鐵的環(huán)境效益。試驗(yàn)高爐容積為474m3。山于不確定因素較多，預(yù)測(cè)資源量也較困難，按照秸稈收率和耕地面積計(jì)算的秸稈總產(chǎn)量為8 x 108t。中國(guó)的中遠(yuǎn)期生物質(zhì)資源可用量采取以下方法預(yù)測(cè):①收集技術(shù)文獻(xiàn)中的中國(guó)生物質(zhì)資源量數(shù)據(jù)。坩堝及架子剛剛放入后電阻爐的溫度會(huì)有所下降，如果三分鐘內(nèi)溫度沒有升到900℃則實(shí)驗(yàn)失敗。對(duì)碳化玉米秸稈、木炭、陽泉煤粉通過掃描電鏡進(jìn)行形貌觀察，采用的掃描電鏡型號(hào)為JSM6480LV掃描電鏡。鐵礦粉選用赤鐵礦，其主要化學(xué)成分如表1所示。從圖中可以看出，木炭與赤鐵礦在150℃以前并無明顯反應(yīng)，處于升溫狀態(tài)150℃~550℃左右是木炭與赤鐵礦的反應(yīng)階段，TG曲線開始下滑，發(fā)生了劇烈的反應(yīng)。，然后在瑪瑙研缽中研磨10min，使兩者充分混合。而CH3或CH的官能團(tuán)比OH穩(wěn)定，但比CC較為活潑。從圖中可以看出，碳化秸稈與赤鐵礦在200℃以前并無明顯反應(yīng)，處于升溫狀態(tài)200℃~500℃左右是碳化秸稈與赤鐵礦的反應(yīng)階段，TG曲線開始下滑，發(fā)生了劇烈的反應(yīng)。通過熱重分析儀得到的TG曲線與實(shí)驗(yàn)前所設(shè)定的升溫速度、反應(yīng)氣氛種類和流量、樣品的重量、樣品本身的性質(zhì)和樣品的粒度大小等有關(guān)。其中木炭的固定碳含量最高，%；陽泉無煙煤的固定碳含量次之，%；而碳化秸稈纖維的固定碳含量最低，%。實(shí)驗(yàn)主要使用儀器包括SX410型箱式電阻爐和分析天平。我國(guó)擁有大片荒漠地區(qū)，地理位置獨(dú)特，氣候、環(huán)境和土壤條件也適合發(fā)展生物能源作物。中國(guó)國(guó)土面積960 x 104km2， x l08 km2（約83x108畝），其中大部分為永久草地和牧場(chǎng)，可耕地面積約為25 x l08畝，適合種植糧食油料作物的耕地面積約占可耕地面積的70%左右（18x 108畝）。使用二氧化碳的捕集和封存技術(shù)（CCS）可從高爐爐頂煤氣或直接還原工藝中脫除CO2；使用可再生或含氫能源亦可減少CO2的排放；通過高爐風(fēng)口噴吹生物質(zhì)、木炭和廢塑料也可代替煤粉等化石還原劑，從而減少CO2排放。否則，生物質(zhì)煉鐵的GHG排放會(huì)高出預(yù)期值。與其他化石碳一樣，燃燒生物碳也要排放CO2。②提高生物質(zhì)原料產(chǎn)量主要取決于兩方面因素:一是農(nóng)林業(yè)廢棄物的其他用途和流向，二是可供種植能源作物的土地面積（包括過剩的耕地、貧瘩和退化的土地）。迄今為比，在發(fā)展中國(guó)家中只有中國(guó)、巴西和印度等國(guó)開展了第二代生物燃料技術(shù)的研究，并準(zhǔn)備建設(shè)工業(yè)裝置。據(jù)統(tǒng)計(jì)2012年我國(guó)粗鋼年產(chǎn)量為717百萬噸，種植產(chǎn)量為30噸/公頃/年時(shí)，717百萬噸/年的鋼材所需的種植面積為約33百萬公頃，當(dāng)種植產(chǎn)量10噸/公頃/年時(shí)，增到了約110百萬公頃，而在進(jìn)行良好管理種植林平均產(chǎn)量也僅為15噸/公頃/年，需要約90百萬公頃種植面積。在無煙煤粉中加入秸稈粉體能改善無煙煤的燃燒性能，有利于煤的完全燃燒，提高煤的燃燒率。當(dāng)配煤中添加木炭比例小于2%，并適量增大木炭粒徑（~）可保持焦炭的CSR和CRI。生物質(zhì)能在煉鐵工藝中可起到重要的輔助作用，具體應(yīng)用方式如下:（1）用于焦?fàn)t煉焦[16]。木炭燃燒對(duì)氧濃度的要求低于煤粉，有利于提高噴吹量。環(huán)保節(jié)能型社會(huì)的建設(shè)離不開這些節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品，再加上國(guó)家相關(guān)行業(yè)政策的支持與資助，這些在農(nóng)村遍地都是的生物質(zhì)轉(zhuǎn)眼間成了人們眼中的寶貝，財(cái)富。爐內(nèi)木材保留表層炭化層，再一層一層向中心發(fā)展，直到全部炭化。木材、林業(yè)廢棄物和農(nóng)作物廢棄物是目前可供高爐利用的生物質(zhì)能源，模擬計(jì)算表明由于生物質(zhì)發(fā)熱量低、氧含量高，煉鐵時(shí)理論燃燒溫度降低、生產(chǎn)率下降、換比較低，因此生物質(zhì)在使用前需要進(jìn)行炭化處理。（2）工業(yè)原料。其二，成型炭燃燒過程中，產(chǎn)生大量的可燃性氣體，其中含有很大一部分焦油對(duì)人體和環(huán)境會(huì)造成污染。（1）氣化生物質(zhì)能氣化是指固體物質(zhì)在高溫條件下，與氣化劑（空氣、氧氣或水蒸氣）反應(yīng)得到小分子可燃?xì)怏w的過程。所以需要尋求用全新的技術(shù)理念，采用真正的技術(shù)突破使排放量進(jìn)一步減少，盡可能的減少鋼鐵冶金中的CO2排放量。因此，生物質(zhì)煉鐵不僅成本優(yōu)勢(shì)明顯，而且可利用資源豐富，為合理利用農(nóng)林廢棄物提了新的途徑。（2）液化是指通過化學(xué)方式將生物質(zhì)轉(zhuǎn)換成液體產(chǎn)品的過程。中國(guó)是世界上秸稈資源最為豐富的國(guó)家之一。物理粉碎效率低，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用不充分。并認(rèn)為生物質(zhì)對(duì)煤熱解有一定的催化作用。對(duì)于稻草類秸稈，因其更易氧化燃燒成灰，同樣采用干餾法來進(jìn)行炭化。環(huán)保高效節(jié)能：變廢為寶，既解決了秸稈焚燒，又可為農(nóng)民增加收入，又有相關(guān)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策支持。通過對(duì)兩人的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭的炭化溫度是不同的，導(dǎo)致?lián)]發(fā)份不同，生物質(zhì)炭中的揮發(fā)份對(duì)燃燒有促進(jìn)作用，選擇合適的熱解炭化溫度對(duì)生物質(zhì)炭的燃燒性有很大影響。（3）用于高爐煉鐵[17~18]。更多試驗(yàn)顯示，當(dāng)配煤中生物質(zhì)添加量大于5%時(shí)，焦炭的機(jī)械強(qiáng)度降低。生物質(zhì)焦可定義為：生物質(zhì)在一定溫度的缺氧環(huán)境下熱解，脫除大部分揮發(fā)分后所得的高碳固體殘余物。德國(guó)政府從1999年到2001年在生物質(zhì)能領(lǐng)域的投資補(bǔ)貼總計(jì)為2195億歐元，瑞典從2004年到2006年，政府對(duì)用生物質(zhì)能采暖的家庭每戶提供1350歐元的補(bǔ)貼，因此我國(guó)為了提高高爐利用生物質(zhì)的進(jìn)程，也需要進(jìn)行建立具有促進(jìn)作用的政策措施。③可以用作第二代生物燃料原料的農(nóng)林業(yè)廢棄物的資源量，能否滿足IEA預(yù)測(cè)的不同情景下的中遠(yuǎn)期生物燃料需求量。用生物碳代替化石碳煉鐵是減少CO2排放的有效方法之一。森林面積約占國(guó)土面積的45%，從大西洋海岸到太平洋海岸和北極圈。加拿大林業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的路邊殘余生物質(zhì)完全可以滿足本國(guó)生物質(zhì)煉鐵的需要?，F(xiàn)在噴吹木炭粉已被應(yīng)用于巴西的微型高爐。 x l08 km2（約31 x 108畝），%，樹木存量約136 x l08m3，森林資源量為125 x 108m3。②采用經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式估算資源量。試驗(yàn)結(jié)束后取出樣品，待試樣冷卻至室溫后稱量。 JSM6480LV掃描電鏡（D）可見，煤粉顆粒的大小比較均勻。 赤鐵礦成分/wt%FeFeOSiO2CaOMgOAl2O3將準(zhǔn)備好的礦石和還原劑放入干燥箱中，105℃下烘干4小時(shí)后取出冷卻，并使用磨樣機(jī)將樣品磨成粉。在550℃左右木炭與赤鐵礦基本反應(yīng)完畢，550℃以后曲線略微下滑但并不明顯。將混合好的粉末樣品裝入壓樣模具中。不同的含氧官能團(tuán)對(duì)煤的性質(zhì)有巨大的影響，并且其中OH的活性較強(qiáng)，低溫下便可以氧化，其中自身的氧化也對(duì)煤中的碳—碳大分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響。、。初始反應(yīng)溫度、燃燒速率最大時(shí)的溫度和反應(yīng)終止溫度與樣品中固定碳的含量有關(guān)，若是初始反應(yīng)溫度和燃燒速率最大時(shí)的溫度越低，樣品中的固定碳就容易反應(yīng)，當(dāng)初始反應(yīng)溫度與反應(yīng)終止溫度相差不大時(shí)，固定碳反應(yīng)速度快，從而通過反應(yīng)放出的熱量就更多，燃燒熱值高，反應(yīng)的過程越穩(wěn)定，在一定時(shí)間內(nèi)反應(yīng)的程度也越高[3638]。試樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%FCAV陽泉無煙煤碳化玉米秸稈木炭FC：固定碳；A：揮發(fā)分；V：灰分.由不同燃料的工業(yè)分析結(jié)果可以看出，各燃料在固定碳、揮發(fā)份和灰分的含量在數(shù)值上都有較為明顯的差別。以樣品減少的質(zhì)量占樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)作為樣品的揮發(fā)分?jǐn)?shù)值。中國(guó)擁有廣闊[34]的未開發(fā)土地，適合種植能源作物，關(guān)鍵是要解決選擇、培育能源作物品種，研發(fā)培育技術(shù)，降低生產(chǎn)成本和解決物流運(yùn)輸?shù)绕款i問題。中國(guó)森林資源豐富[32]，所產(chǎn)林業(yè)廢棄物主要用于生產(chǎn)纖維板、造紙?jiān)系瓤捎?。目前，減少CO2排放是世界鋼鐵業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。由此可知，只有煉鐵消耗的生物質(zhì)全部來源于可再生資源，才能維持GHG中性排放。生物碳涉及到近期生長(zhǎng)的生物材料碳源。土壤退化和水資源短缺程度，對(duì)保護(hù)生物多樣性和自然環(huán)境的影響。近年來，美國(guó)等國(guó)家為第二代生物燃料技術(shù)的研究開發(fā)投入了大量資金，但仍然有一些技術(shù)障礙需要通過研發(fā)和工業(yè)示范來克服。對(duì)傳統(tǒng)鋼鐵流程（目前世界70%鋼鐵都通過此流程生產(chǎn)），當(dāng)生物炭的替代率為47%時(shí)，對(duì)比分析了不同的鋼鐵年產(chǎn)量和不同木質(zhì)生物質(zhì)單位公頃年收獲量的情況下，木質(zhì)生物質(zhì)所需的種植面積，% 。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)對(duì)秸稈的精細(xì)破碎不會(huì)造成其組織結(jié)構(gòu)的變化，同時(shí)利用熱重分析法對(duì)燃燒性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明秸稈生物質(zhì)粉體的開始燃燒溫度和燃燒時(shí)間較煤粉短，燃燒速度快。研究發(fā)現(xiàn)，配煤中加入2%~10%的木炭（粒