北大先鋒：最嚴標準高爐煤氣精脫硫示范項目投產超百天

2023年4月20日，正值河北唐銀鋼鐵有限公司高爐煤氣精脫硫設備一次開車成功后，穩定運行滿100天的重要時間節點。北大先鋒駐扎在唐銀精脫硫項目現場數月的工程技術團隊在完成現場清掃和收尾工作后陸續退場。這個被業內一度視作“國內最嚴標準"的高爐煤氣精脫硫示范項目，終于在向海而建的曹妃甸企業園區內圓滿交付。

唐銀鋼鐵公司退城搬遷項目于2021年4月正式開工，2022年12月13日，2#高爐的第一爐鐵水從鐵口涌出，開啟了唐銀鋼鐵打造具有較強市場競爭力的資源節約型現代化聯合鋼鐵企業的新征程。唐銀鋼鐵自2018年8月開始著手進行退城搬遷工作，彼時，距生態環境部2018年5月發布的《鋼鐵企業超低排放改造工作方案(征求意見稿)》不過3個月，《意見稿》要求,新建(含搬遷)鋼鐵項目要全部達到超低排放水平。這成為唐銀鋼鐵退城搬遷項目明確環保標準的第一步，新廠建設的高爐煤氣凈化工藝方案將緊扣超低排放標準，建設源頭治理的精脫硫設備是大勢所趨。

高爐煤氣前端精脫硫相當于高正壓工況的煙氣脫硫，壓力為幾十至幾百kPa正壓。高正壓工況的煙氣脫硫工藝技術難度極大，世界范圍內幾乎沒有成功先例。唐銀鋼鐵在比選和考察國內高爐煤氣精脫硫技術時，正處于我國精脫硫技術的“拓荒期"。哪種工藝設備運行更加穩定、脫硫效果更有保障成為困擾企業的難題，在鋼鐵行業沒有實際的工業應用案例，這意味著沒有經驗可循。

項目招標前期，唐銀鋼鐵從行業渠道了解到北京北大先鋒科技有限公司在衡陽華菱鋼管有限公司（衡鋼）建設的高爐煤氣提純一氧化碳項目中，在預處理環節對高爐煤氣進行了精脫硫，將煤氣中的總硫脫除至0.1ppm以下，這套設備已在衡鋼穩定運行超過十年，是少見的投入工業化使用的高爐煤氣精脫硫設備，這一細節引起了唐銀鋼鐵的重視，通過對精脫硫工藝的深入研究考察，企業對高爐煤氣前端脫硫實現超低排放建立了信心。

該項目由北大先鋒與西安航天源動力工程有限公司合作共同建造，北大先鋒負責核心技術、設備、試劑、工藝包，西安航天公司負責總包工程。唐銀鋼鐵高爐煤氣經除塵、TRT發電后，輸送至精脫硫系統，達到超低排放標準的高爐煤氣再送至燃氣鍋爐、熱風爐、石灰窯、加熱爐等末端用氣點使用（見圖1）。

圖1：唐銀鋼鐵高爐煤氣處理流程

由上圖可知，企業末端用氣點越多，越適合選擇前端精脫硫工藝，因其節省末端二次脫硫投資，效益更加顯著。采取源頭處理的突出優點是煤氣集中處理，管理方便，下游用戶使用時不需要再進行處理，尤其是軋線加熱爐與熱處理爐數量較多的企業，環保政策鼓勵實施精脫硫，同時可保留部分工藝可行的末端治理設施作為備用。

圖：唐銀鋼鐵高爐煤氣精脫硫項目現場

唐銀鋼鐵兩座高爐爐容均為1500m3，合計處理煤氣量80萬m3/h，是目前國內單套處理高爐煤氣量最大的精脫硫項目。該項目設計八條支路，將煤氣壓損降至8kPa以下，實際運行中，設備系統壓差為4-5kPa，只有設計限值的50%，降低煤氣進口壓差是保證后續脫硫工藝高效運行的關鍵，也是精脫硫工藝中的技術關鍵點。

高爐煤氣精脫硫裝置采用水解轉化+催化吸附"全干法工藝對高爐煤氣中的氣態硫污染物（COS、H2S等）實施源頭集中脫除，保證下游高爐煤氣燃燒工段SO2達標排放。工藝流程如圖2所示：

圖2：高爐煤氣精脫硫工序流程圖

高爐煤氣先進入預處理系統，隨后經過換熱器進入水解塔。水解塔內裝填水解劑，將高爐煤氣中的有機硫（COS）轉化為無機疏（H2S）；水解后煤氣通過換執器降溫后進入裝有脫硫劑的徑向脫硫塔，將煤氣中的無機硫（H2S）轉化為固態的硫單質，最終實現高爐煤氣精脫硫。

我國不同高爐所產煤氣含硫量（包含有機硫、無機硫）差異較大,折算平均總硫濃度在30-220mg/m3范圍，唐銀鋼鐵高爐原煤氣進口總硫濃度約200mg/m3，平均硫濃度接近最高值。該項目中，精脫硫裝置的每個關鍵出入口均安裝有連續在線監測儀表，將煤氣的硫含量（包含COS、H2S）、氧含量、塵含量、溫度等關鍵數據實時上傳至中控室，鋼鐵廠得以全面準確地收集數據，掌握高爐煤氣脫硫效率。項目投產后的運行數據顯示，出口硫濃度僅為0-8mg/m3，這一指標是目前中國已知的效果較好的鋼廠精脫硫設備運行數據，排放煙氣中硫含量不僅遠低于國家特別排放限值，更達到了河北制定的更加嚴格的超低排放地方標準。

目前，全國各省已啟動鋼鐵企業環?？冃鎰揂實施方案，用高水平環?？冃Ч芾硗苿愉撹F企業轉型升級、綠色發展。唐銀鋼鐵精脫硫項目在鋼鐵行業減污降碳方面具有良好的示范作用。隨著越來越多鋼鐵企業在精脫硫工藝上開展深入探索，實現工業化應用，政府引導推動和企業自主提升同時發力，取得了顯著成果。生產實踐證明，高爐煤氣全干法前端精脫硫工藝流程簡單、水解轉化率及脫硫效率高、工況適應性強、運行可靠性高、安全性好、節省占地，將推動鋼鐵企業創造發展新空間，提升核心競爭力，促進全國鋼鐵行業深度減排、綠色轉型和高質量發展。