该项技术生产原理主要是采用了热驱动的水热转化技术和变压闪蒸工艺等技术，是典型的热化学反应工程技术。该系列技术可在治理有机废物的同时回收有价资源，是实现双碳目标的重要途经。

水热研究最早是在地质学领域开展的。在自然界中，一个典型的水热条件就是温度高于100 ℃和压力大于１个大气压的地热水环境，自然界中众多的矿物就是在这种环境中形成的。19世纪中期英国的地质学家Murchison首次使用“水热”一词来描述高温高压条件下的水溶液对地球内部变化的影响。与此同时，人们相继开展了水热法的基础研究，如物理化学（相平衡、溶解度测定、矿化剂作用、反应动力学、物理缺陷等），地球化学，矿物学与岩石学（高温高压下矿物的相平衡、实验岩石学、热液活动、成岩成矿模拟、地热利用等）。

水热法是在高压反应釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解并发生反应来制备材料的方法。

水热法工艺比较简单，水热条件能加速离子反应和促进水解反应，常常能够实现一些在常温常压条件下无法实现的反应，可直接得到分散且结晶良好的粉体，不需作高温灼烧处理，避免了可能形成的粉体硬团聚，省去了研磨及由此带来的杂质。

    水热技术可分为资源回收模式和污染物降解模式。主要有水热炭化（HTC）技术、水热液化（HTL）技术、水热气化（HTG）技术。

目前，应用于冶金及石灰行业的主要是水热炭化（HTC）技术。水热炭化指的是将物料转化为清洁型固相产品（即水热炭）的过程。

     三、“人工合成煤”在钢铁行业的应用

目前除巴西有高炉使用木炭作为燃料外，国内外尚无工业应用案例，多聚焦于实验室的基础研究。在国内，首钢率先研究应用了高炉喷吹生物质技术。

    该项工艺采用变压闪蒸技术，即汽爆（Steam Explosion），是应用蒸汽弹射原理实现的爆炸过程对生物质进行预处理的一种技术。其技术本质为：将渗进植物组织内部的蒸汽分子瞬时释放完毕，使蒸汽内能转化为机械能并作用于生物质组织细胞层间，从而用较少的能量将原料按目的分解。由于其既避免了化学处理的二次污染问题，又解决了生物处理效率低的问题，是生物质转化领域较有前景的预处理技术。

    经过变压闪蒸后的生物质水分含量较低，基本都在12%以下，水分含量最低可降低为0.11%，相比于反应环境为液体的水热炭化技术，变压闪蒸技术对于生物质预处理的完成度更高，所需后端处理的步骤和能耗较少。与水热炭化相似的是，经过深度炭化处理的产品挥发份和固定碳会得到不同程度的降低和提高，使所得生物质微粉的品级向烟煤不断靠近，固定碳可达40%以上，挥发分为50%左右，高位发热值为22 MJ/KG左右。

    四、石灰窑联产“人工合成煤”技术应用

    水热炭化是将废弃生物质在150℃ — 350℃ 密闭的水溶液中停留1h以上，是一种脱水脱羧的加速煤化过程，具有节省费用、效率高、能耗低等特点，其产物生物质炭是一种便于运输存储、热转化率高、污染小的优质材料，具有广泛的用途。

    “唐山金泉冶化科技产业有限公司”研发应用的“石灰窑低温烟气余热水热碳化法生产微粉联产石灰技术”显示：

    通过把石灰窑生产中产生的窑顶烟气引入反应器中，与反应器中的生物质物料在温度为180°C至250°C，在设定的压力条件下进行处理，转化过程中水是处于过热水状态，而非转化为蒸汽，水热炭化时间为20-40min。

    该项技术中的生物质水热无需对生物质进行干燥处理，对生物质原料适应性强，可以起到节能效果，同时可获得较高的生物质转化率。生产过程是通过对生物质进行水热炭化处理制备生物质水热炭；通过生物质提质技术，降低生物质中的水分、挥发分含量，提高其能量密度，同时改善生物质的破碎性能，使其能够利用石灰窑煤粉制备系统现有磨煤机进行破碎，无需专门购置生物质破碎机，节约投资成本。生物质水热炭的收到基水分低于8％，HGI大于70，HHV大于26000kJ/kg，干燥基碱金属含量低于0.2％。

    生产中，可实现对生物质水热炭与煤的混合物进行破碎制粉，并将两者均匀混合；生物质水热炭与煤混合物中，相对于生物质水热炭与煤的总量，生物质水热炭的在混合物中所占质量百分比例为0.1％～70％。混合后的燃料经石灰窑喷吹煤粉输送和分配系统，由喷枪直吹均匀喷入石灰窑煅烧带煅烧石灰；

    “唐山金泉冶化科技产业有限公司”研发应用的“石灰窑高温烟气变压闪蒸生产半焦微粉化联产石灰技术”显示：