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(kāi)車(chē)成功后，穩定運行滿(mǎn)100天的重要時(shí)間節點(diǎn)。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場(chǎng)數月的工程技術(shù)團隊，在完成現場(chǎng)清掃和收尾工作后陸續退場(chǎng)。這個(gè)被業(yè)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(yè)園區內圓滿(mǎn)交付。
唐銀鋼鐵公司退城搬遷項目于2021年4月份正式開(kāi)工，2022年12月13 日，2#高爐的第一爐鐵水從鐵口涌出，開(kāi)啟了唐銀鋼鐵打造具有較強市場(chǎng)競爭力的資源節約型現代化聯(lián)合鋼鐵企業(yè)的新征程。唐銀鋼鐵自2018 年8 月份著(zhù)手進(jìn)行退城搬遷工作，彼時(shí)，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(jiàn)稿）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《征求意見(jiàn)稿》）不過(guò)3個(gè)月，該《征求意見(jiàn)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(chǎng)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，世界范圍內幾乎沒(méi)有成功先例，從這一意義來(lái)說(shuō)，高爐煤氣精脫硫在世界范圍內屬于中國首創(chuàng )。唐銀鋼鐵在比選和考察國內高爐煤氣精脫硫技術(shù)時(shí)，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(méi)有實(shí)際的工業(yè)應用案例，這意味著(zhù)沒(méi)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(yáng)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)節對高爐煤氣進(jìn)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(guò)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。這一細節引起了唐銀鋼鐵的重視，通過(guò)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實(shí)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(dòng)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，達到超低排放標準的高爐煤氣再送至燃氣鍋爐、熱風(fēng)爐、石灰窯、加熱爐等末端用氣點(diǎn)使用（見(jiàn)圖1）。
由圖1 可知，企業(yè)末端用氣點(diǎn)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(zhù)。采取源頭處理的最大優(yōu)點(diǎn)是煤氣集中處理，管理方便，下游用戶(hù)使用時(shí)不需要再進(jìn)行處理，尤其是軋線(xiàn)加熱爐與熱處理爐數量較多的企業(yè)，環(huán)保政策鼓勵實(shí)施精脫硫，同時(shí)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(wàn)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8 條支路，將煤氣壓損降至8kPa 以下，實(shí)際運行中，設備系統壓差為4kPa~5kPa，只有設計限值的50%，降低煤氣進(jìn)口壓差是保證后續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(diǎn)。
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(tài)硫污染物（COS、H2S等）實(shí)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(jìn)入預處理系統，隨后經(jīng)過(guò)換熱器進(jìn)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(wú)機疏（H2S）；水解后煤氣通過(guò)換熱器降溫后進(jìn)入裝有脫硫劑的徑向脫硫塔，將煤氣中的無(wú)機硫（H2S）轉化為固態(tài)的硫單質(zhì)，最終實(shí)現高爐煤氣精脫硫。
我國不同高爐所產(chǎn)煤氣含硫量（包含有機硫、無(wú)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(jìn)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(gè)關(guān)鍵出入口均安裝有連續在線(xiàn)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(guān)鍵數據實(shí)時(shí)上傳至中控室，鋼鐵廠(chǎng)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(chǎn)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最好的鋼廠(chǎng)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。
在國家環(huán)保政策的引領(lǐng)下，全國各省已啟動(dòng)鋼鐵企業(yè)環(huán)?？?jì)效全面創(chuàng )A 實(shí)施方案，用高水平環(huán)?？?jì)效管理推動(dòng)鋼鐵企業(yè)轉型升級、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(dòng)企業(yè)通過(guò)環(huán)保改造，實(shí)現穩定生產(chǎn)、降低成本、提升效益。精脫硫項目的超預期穩定運行，將助力唐銀鋼鐵向環(huán)?？?jì)效A 級企業(yè)邁進(jìn)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(lǐng)示范作用。隨著(zhù)越來(lái)越多鋼鐵企業(yè)在精脫硫工藝上開(kāi)展深入探索，實(shí)現工業(yè)化應用，政府引導推動(dòng)和企業(yè)自主提升同時(shí)發(fā)力，取得了顯著(zhù)成果。生產(chǎn)實(shí)踐證明，高爐煤氣全干法前端精脫硫工藝流程簡(jiǎn)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(dòng)鋼鐵企業(yè)創(chuàng )造發(fā)展新空間，提升核心競爭力，促進(jìn)全國鋼鐵行業(yè)深度減排、綠色轉型和高質(zhì)量發(fā)展。
《中國冶金報》（5月25日6版頭條）
