王慶 蘭娜
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(wěn)定運行滿100天的重要時間節(jié)點。北京北大先鋒科技股份有限公司駐扎在唐銀精脫硫項目現(xiàn)場數(shù)月的工程技術(shù)團隊，在完成現(xiàn)場清掃和收尾工作后陸續(xù)退場。這個被業(yè)內(nèi)一度視作“國內(nèi)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(yè)園區(qū)內(nèi)圓滿交付。
唐銀鋼鐵公司退城搬遷項目于2021年4月份正式開工，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(jié)約型現(xiàn)代化聯(lián)合鋼鐵企業(yè)的新征程。唐銀鋼鐵自2018 年8 月份著手進行退城搬遷工作，彼時，距生態(tài)環(huán)境部2018年5月份發(fā)布的《鋼鐵企業(yè)超低排放改造工作方案（征求意見稿）》（以下簡稱《征求意見稿》）不過3個月，該《征求意見稿》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(huán)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(shù)難度極大，世界范圍內(nèi)幾乎沒有成功先例，從這一意義來說，高爐煤氣精脫硫在世界范圍內(nèi)屬于中國首創(chuàng)。唐銀鋼鐵在比選和考察國內(nèi)高爐煤氣精脫硫技術(shù)時，正處于我國精脫硫技術(shù)的“拓荒期”。哪種工藝設備運行更加穩(wěn)定、脫硫效果更有保障成為困擾企業(yè)的難題，在鋼鐵行業(yè)沒有實際的工業(yè)應用案例，這意味著沒有經(jīng)驗可循。
項目招標前期，唐銀鋼鐵從行業(yè)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(huán)節(jié)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(wěn)定運行超過十年，是全世界唯一投入工業(yè)化使用的高爐煤氣精脫硫設備。這一細節(jié)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(yè)對高爐煤氣前端脫硫?qū)崿F(xiàn)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(shù)、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(jīng)除塵、TRT 發(fā)電后，輸送至精脫硫系統(tǒng)，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）。
由圖1 可知，企業(yè)末端用氣點越多，越適合選擇前端精脫硫工藝，因其節(jié)省末端二次脫硫投資，效益更加顯著。采取源頭處理的最大優(yōu)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(shù)量較多的企業(yè)，環(huán)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。
唐銀鋼鐵2 座高爐爐容均為1500m3，合計處理煤氣量80 萬m3/h，是目前國內(nèi)單套處理高爐煤氣量最大的精脫硫項目。該項目設計8 條支路，將煤氣壓損降至8kPa 以下，實際運行中，設備系統(tǒng)壓差為4kPa~5kPa，只有設計限值的50%，降低煤氣進口壓差是保證后續(xù)脫硫工藝高效運行的關(guān)鍵，也是精脫硫工藝中的技術(shù)關(guān)鍵點。
高爐煤氣精脫硫裝置采用“水解轉(zhuǎn)化+催化吸附”全干法工藝對高爐煤氣中的氣態(tài)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。
高爐煤氣先進入預處理系統(tǒng)，隨后經(jīng)過換熱器進入水解塔。水解塔內(nèi)裝填水解劑，將高爐煤氣中的有機硫（COS）轉(zhuǎn)化為無機疏（H2S）；水解后煤氣通過換熱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(zhuǎn)化為固態(tài)的硫單質(zhì)，最終實現(xiàn)高爐煤氣精脫硫。
我國不同高爐所產(chǎn)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30mg/m3~220mg/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(guān)鍵出入口均安裝有連續(xù)在線監(jiān)測儀表，將煤氣的硫含量（包含COS、H2S）、氧含量、塵含量、溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)實時上傳至中控室，鋼鐵廠得以全面準確地收集數(shù)據(jù)，掌握高爐煤氣脫硫效率。項目投產(chǎn)后的運行數(shù)據(jù)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最好的鋼廠精脫硫設備運行數(shù)據(jù)，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。
在國家環(huán)保政策的引領下，全國各省已啟動鋼鐵企業(yè)環(huán)保績效全面創(chuàng)A 實施方案，用高水平環(huán)保績效管理推動鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、綠色發(fā)展。A 級企業(yè)在重污染天氣期間可以自主采取應急減排措施，不停、不限，帶動企業(yè)通過環(huán)保改造，實現(xiàn)穩(wěn)定生產(chǎn)、降低成本、提升效益。精脫硫項目的超預期穩(wěn)定運行，將助力唐銀鋼鐵向環(huán)保績效A 級企業(yè)邁進一大步。
唐銀鋼鐵精脫硫項目是鋼鐵行業(yè)減污降碳的環(huán)保標桿，具有良好的引領示范作用。隨著越來越多鋼鐵企業(yè)在精脫硫工藝上開展深入探索，實現(xiàn)工業(yè)化應用，政府引導推動和企業(yè)自主提升同時發(fā)力，取得了顯著成果。生產(chǎn)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(zhuǎn)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(jié)省占地，將推動鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造發(fā)展新空間，提升核心競爭力，促進全國鋼鐵行業(yè)深度減排、綠色轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展。
《中國冶金報》（5月25日6版頭條）
