全国最严标准高炉煤气精脱硫示范项目投产超百天

2023年4月20日，正值河北唐银钢铁有限公司高炉煤气精脱硫设备一次开车成功后，稳定运行满100天的重要时间节点。北大先锋驻扎在唐银精脱硫项目现场数月的工程技术团队在完成现场清扫和收尾工作后陆续退场。这个被业内一度视作“国内最严标准”的高炉煤气精脱硫示范项目，终于在向海而建的曹妃甸企业园区内圆满交付。

唐银钢铁公司退城搬迁项目于2021年4月正式开工，2022年12月13日，2#高炉的第一炉铁水从铁口涌出，开启了唐银钢铁打造具有较强市场竞争力的资源节约型现代化联合钢铁企业的新征程。唐银钢铁自2018年8月开始着手进行退城搬迁工作，彼时，距生态环境部2018年5月发布的《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》不过3个月，《意见稿》要求,新建(含搬迁)钢铁项目要全部达到超低排放水平。这成为唐银钢铁退城搬迁项目明确环保标准的第一步，新厂建设的高炉煤气净化工艺方案将紧扣超低排放标准，建设源头治理的精脱硫设备是大势所趋。

高炉煤气前端精脱硫相当于高正压工况的烟气脱硫，压力为几十至几百kPa正压。高正压工况的烟气脱硫工艺技术难度极大，世界范围内几乎没有成功先例，从这一意义来说，高炉煤气精脱硫在世界范围内属于中国首创。唐银钢铁在比选和考察国内高炉煤气精脱硫技术时，正处于我国精脱硫技术的“拓荒期”。哪种工艺设备运行更加稳定、脱硫效果更有保障成为困扰企业的难题，在钢铁行业没有实际的工业应用案例，这意味着没有经验可循。

项目招标前期，唐银钢铁从行业渠道了解到北京北大先锋科技有限公司在衡阳华菱钢管有限公司（衡钢）建设的高炉煤气提纯一氧化碳项目中，在预处理环节对高炉煤气进行了精脱硫，将煤气中的总硫脱除至0.1ppm以下，这套设备已在衡钢稳定运行超过十年，是全世界唯一投入工业化使用的高炉煤气精脱硫设备，这一细节引起了唐银钢铁的重视，通过对精脱硫工艺的深入研究考察，企业对高炉煤气前端脱硫实现超低排放建立了信心。

该项目由北大先锋与西安航天源动力工程有限公司合作共同建造，北大先锋负责核心技术、设备、试剂、工艺包，西安航天公司负责总包工程。唐银钢铁高炉煤气经除尘、TRT发电后，输送至精脱硫系统，达到超低排放标准的高炉煤气再送至燃气锅炉、热风炉、石灰窑、加热炉等末端用气点使用（见图1）。

图1：唐银钢铁高炉煤气处理流程

由上图可知，企业末端用气点越多，越适合选择前端精脱硫工艺，因其节省末端二次脱硫投资，效益更加显著。采取源头处理的最大优点是煤气集中处理，管理方便，下游用户使用时不需要再进行处理，尤其是轧线加热炉与热处理炉数量较多的企业，环保政策鼓励实施精脱硫，同时可保留部分工艺可行的末端治理设施作为备用。

唐银钢铁两座高炉炉容均为1500m3，合计处理煤气量80万m³/h，是目前国内单套处理高炉煤气量最大的精脱硫项目。该项目设计八条支路，将煤气压损降至8kPa以下，实际运行中，设备系统压差为4-5kPa，只有设计限值的50%，降低煤气进口压差是保证后续脱硫工艺高效运行的关键，也是精脱硫工艺中的技术关键点。

高炉煤气精脱硫装置采用水解转化+催化吸附”全干法工艺对高炉煤气中的气态硫污染物（COS、H2S等）实施源头集中脱除，保证下游高炉煤气燃烧工段SO2达标排放。工艺流程如图2所示：

图2：高炉煤气精脱硫工序流程图

高炉煤气先进入预处理系统，随后经过换热器进入水解塔。水解塔内装填水解剂，将高炉煤气中的有机硫（COS）转化为无机疏（H2S）；水解后煤气通过换执器降温后进入装有脱硫剂的径向脱硫塔，将煤气中的无机硫（H2S）转化为固态的硫单质，最终实现高炉煤气精脱硫。

我国不同高炉所产煤气含硫量（包含有机硫、无机硫）差异较大,折算平均总硫浓度在30-220mg/m3范围，唐银钢铁高炉原煤气进口总硫浓度约200mg/m3，平均硫浓度接近最高值。该项目中，精脱硫装置的每个关键出入口均安装有连续在线监测仪表，将煤气的硫含量（包含COS、H2S）、氧含量、尘含量、温度等关键数据实时上传至中控室，钢铁厂得以全面准确地收集数据，掌握高炉煤气脱硫效率。项目投产后的运行数据显示，出口硫浓度仅为0-8mg/m3，这一指标是目前中国已知的效果最好的钢厂精脱硫设备运行数据，排放烟气中硫含量不仅远低于国家特别排放限值，更达到了河北制定的更加严格的超低排放地方标准。

在国家环保政策的引领下，全国各省已启动钢铁企业环保绩效全面创A实施方案，用高水平环保绩效管理推动钢铁企业转型升级、绿色发展。A级企业在重污染天气期间可以自主采取应急减排措施，不停、不限，带动企业通过环保改造，实现稳定生产、降低成本、提升效益。精脱硫项目的超预期稳定运行，将助力唐银钢铁向环保绩效A级企业迈进一大步。

唐银钢铁精脱硫项目是钢铁行业减污降碳的环保标杆，具有良好的引领示范作用。随着越来越多钢铁企业在精脱硫工艺上开展深入探索，实现工业化应用，政府引导推动和企业自主提升同时发力，取得了显著成果。生产实践证明，高炉煤气全干法前端精脱硫工艺流程简单、水解转化率及脱硫效率高、工况适应性强、运行可靠性高、安全性好、节省占地，将推动钢铁企业创造发展新空间，提升核心竞争力，促进全国钢铁行业深度减排、绿色转型和高质量发展。