高爐在長流程鋼鐵生產工藝中具有重要的地位
，生產每噸鐵水副產1600立方米~2000立方米的高爐煤氣，熱值700大卡/立方米~800大卡/立方米，煤氣中含有一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氫氣等組分
，同時伴有塵、硫等汙染物。一般情況下


，高爐煤氣通過重力除塵和布袋除塵後
，被應用於熱風爐、燒結、加熱爐
、發電等工序，最後排放到大氣中，煙氣中的二氧化硫排放濃度為100毫克/立方米~200毫克/立方米。

　　2019年，生態環境部、發改委、工信部等五部委聯合發布了《關於推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》，對鋼鐵行業超低排放指標提出了要求。具體來看，燒結機機頭、球團焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時均值分別不高於10毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米；其他主要汙染源顆粒物
、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時均值原則上分別不高於10毫克/立方米、50毫克/立方米
、200毫克/立方米，達到超低排放的鋼鐵企業每月至少95%以上時段小時均值排放濃度滿足上述指標。

　　“目前，高爐煤氣利用後的二氧化硫排放濃度為100毫克/立方米~200毫克/立方米
，遠高於超低排放指標要求的35毫克/立方米、50毫克/立方米
，高爐煤氣的利用需要進行脫硫處理。”不久前，北京北大先鋒科技股份有限公司有關專家在介紹高爐煤氣脫硫技術發展時
，對《中國冶金報》記者強調了此項工作的重要性。

　　選擇前端脫硫還是末端脫硫

　　據介紹
，高爐煤氣的脫硫處理可以分為前端脫硫和末端脫硫，主要區別在於處理的硫形態和處理的氣量不同。

　　前端脫硫的特點：

　　高爐冶煉鐵水，是利用焦炭
、煤和鐵礦石發生還原反應
，產生的高爐煤氣中的硫主要是以還原態形式存在。經過色譜取樣檢測，高爐煤氣中的有機硫：羰基硫（COS）、二硫化碳（CS2）占總硫含量的70%~80%；無機硫：硫化氫（H2S）占總硫含量的20%~30%。因此
，高爐煤氣前端脫硫需要脫除的是上述三類硫化物，即羰基硫、二硫化碳和硫化氫。

　　前端脫硫所處理的氣量為高爐實際產生的氣量，以1080立方米高爐為例
，每小時產生的高爐煤氣量為24萬立方米~28萬立方米，因為在用氣點之前集中處理
，所以隻需要建設一套脫硫裝置。

　　末端脫硫的特點：

　　高爐煤氣利用在熱風爐、燒結
、加熱爐等用氣點
，是利用煤氣自身700大卡/立方米~800大卡/立方米的熱值，煤氣中存在熱值的組分主要是一氧化碳（20%~25%）


、氫氣（1%）。一氧化碳、氫氣和空氣中的氧氣發生燃燒氧化反應的同時
，煤氣中的羰基硫

、二硫化碳和硫化氫也與氧氣反應生成二氧化硫。因此，高爐煤氣末端脫硫需要脫除的是末端生成物二氧化硫。

　　末端脫硫所處理的氣量除高爐實際產生的煤氣量外
，增加了配入空氣的量。以1080立方米高爐為例，每小時需要處理的氣量為38萬立方米（高爐煤氣量按26萬立方米/小時、一氧化碳和氫氣含量按25%計算，配入空氣量約為15.5萬立方米/小時
、空氣中氧含量按21%計算）。相比前端處理，需要處理氣量增加了50%，同時由於用氣點分散，末端脫硫需要針對每個用氣點都建設脫硫裝置。

　　相關脫硫技術分析對比

　　隨著各地積極推動實施鋼鐵行業超低排放，與高爐煤氣脫硫有關的各類需求近期受到關注。前端脫硫主要分為幹法和濕法；末端脫硫因和其他工業煙氣工況類似，可利用傳統的石灰石膏法
、鎂法、氨法等脫硫工藝。

　　前端幹法脫硫：

　　前端幹法脫硫技術借鑒化工行業的脫硫工藝
，先將有機硫通過水解（利用高爐煤氣自身水分，不補水）變換為無機硫
，再利用幹法脫硫劑將無機硫進行脫除。

　　具體工藝路線：高爐煤氣從爐頂出來，先經過重力除塵和布袋除塵裝置，將其中的塵含量降到10毫克/立方米以下

，接著進入透平發電裝置（TRT），liyongmeiqiyalihewendufadian
，zaitongguoshuijiezhuanhuazhuangzhi，jiangtangjiliuheerliuhuatanzhuanhuanweiliuhuaqing
，ranhoujinrutuoliuzhuangzhi
，liyongganfatuoliujijiangmeiqizhongdeliuhuaqingtuochu，zuihoujinrugegeyongqidianjinxingliyong。jingguotuoliuhou，gegeyongqidianpaifangdeyanqizhongdeeryanghualiunongdudadaochaodipaifangyaoqiu。

　　前端幹法脫硫的優點如下：一是不影響TRT發電，水解、脫硫工藝全部放在TRT之後
；二是無廢液產生；三是脫硫精度高，總硫含量小於500毫克/立方米
，更適合幹法；四是當煤氣中硫含量波動時，無需額外操作
；五是無人值守
，固定床工藝
，隻需巡檢；六是運行時間長
，水解劑
、脫硫劑使用壽命大於一年；七是環保閉環
，置換下來的水解劑
、脫硫劑可二次利用
；八是產業化應用成效顯著，前端幹法脫硫工藝目前已有連續7年穩定運行的成功案例，其他同類工藝還沒有運行超過一年的業績。

　　前端幹法脫硫的不足是相比前端濕法脫硫占地麵積較大，但比末端脫硫占地麵積小。

　　前端濕法脫硫：

　　由於高爐煤氣中的有機硫直接脫除困難，前端濕法脫硫也需要先將有機硫轉化為無機硫，再利用噴淋塔將無機硫脫除。

　　具體工藝路線：高爐煤氣從爐頂出來，先經過重力除塵和布袋除塵裝置，將其中的塵含量降到10毫克/立方米以下
，接著進入水解轉化裝置，將有機硫轉換為無機硫
，再通過透平發電裝置（TRT）
，然後進入脫硫裝置，利用噴淋塔噴堿液（20%氫氧化鈉溶液）將煤氣中的硫化氫脫除，最後進入各個用氣點進行利用。

　　前端濕法脫硫的優點是占地麵積較小。

　　前端濕法脫硫的不足如下：一是水解放在TRT前
，壓力和溫度的損失影響TRT發電；二是產生大量廢液；三是脫硫精度較低，總硫含量大於1000毫克/立方米


，更適合濕法
；四是當煤氣中硫含量波動時，需要人工調整堿液用量
；五是目前沒有長期穩定運行案例。

　　另外
，前端濕法脫硫尚存在3個需要解決的問題：

　　一是高爐煤氣中二氧化碳含量為15%~20%、硫含量為100毫克/立方米~200毫克/lifangmi，eryanghuatanheliuhuaqingyudaoqingyanghuanarongyedouhuifashengfanying，shengchengtansuannaheliuhuana
，eryanghuatannongduweiliuhuaqingdeshuqianbei
，ruoyaomanzuliuhuaqingyupenjianyechongfenfanying，duiyupenjianyedeliangxuyaozuoguoliangjisuan。

　　二(er)是(shi)高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)中(zhong)的(de)硫(liu)通(tong)過(guo)水(shui)解(jie)後(hou)變(bian)為(wei)硫(liu)化(hua)氫(qing)，再(zai)通(tong)過(guo)和(he)堿(jian)液(ye)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)硫(liu)化(hua)鈉(na)廢(fei)液(ye)，硫(liu)化(hua)鈉(na)溶(rong)液(ye)和(he)空(kong)氣(qi)中(zhong)氧(yang)反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)硫(liu)代(dai)硫(liu)酸(suan)鈉(na)溶(rong)液(ye)，一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)，會(hui)作(zuo)為(wei)高(gao)爐(lu)衝(chong)渣(zha)水(shui)使(shi)用(yong)；而高爐渣的溫度大於1400攝氏度，硫代硫酸鈉溶液在高溫條件下又會分解為二氧化硫，可能會在衝渣水現場無序排放，需要采取有效措施。

　　三san是shi高gao爐lu煤mei氣qi濕shi法fa脫tuo硫liu後hou產chan物wu為wei碳tan酸suan鈉na和he硫liu化hua鈉na，雖sui然ran大da多duo數shu都dou融rong入ru廢fei液ye中zhong，但dan仍reng有you少shao部bu分fen存cun在zai於yu高gao爐lu煤mei氣qi中zhong，後hou段duan用yong氣qi點dian隨sui著zhe煤mei氣qi壓ya力li和he溫wen度du的de降jiang低di，會hui導dao致zhi碳tan酸suan鈉na、硫化鈉結晶，容易堵塞閥門
，需要采取措施預防結晶。

　　末端脫硫：

　　末端脫除二氧化硫的技術（如石灰石膏法
、鎂法、氨法等）已經廣泛應用於鋼鐵、電力、有色等行業


，相關技術介紹較多。

　　末端脫硫與前端脫硫相比，不足如下：一是脫硫裝置套數多。因高爐煤氣用氣點多（5個~10個），每個用氣點都需要配置。二是投資大，相對前端脫硫需要建設更多套裝置。三是占地麵積大，套數多且處理氣量比前端脫硫多50%。四si是shi維wei護hu工gong作zuo量liang大da。五wu是shi占zhan用yong人ren工gong多duo。另ling外wai，目mu前qian鋼gang鐵tie企qi業ye內nei部bu用yong地di都dou比bi較jiao緊jin張zhang，如ru果guo再zai在zai每mei個ge用yong氣qi點dian都dou增zeng設she脫tuo硫liu裝zhuang置zhi
，實shi際ji操cao作zuo性xing較jiao差cha。

　　前端幹法脫硫值得關注

　　據介紹
，2012年(nian)
，湖(hu)南(nan)華(hua)菱(ling)衡(heng)鋼(gang)采(cai)用(yong)北(bei)京(jing)北(bei)大(da)先(xian)鋒(feng)科(ke)技(ji)股(gu)份(fen)有(you)限(xian)公(gong)司(si)的(de)鋼(gang)廠(chang)煤(mei)氣(qi)資(zi)源(yuan)化(hua)利(li)用(yong)技(ji)術(shu)，建(jian)設(she)了(le)一(yi)套(tao)高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)提(ti)升(sheng)熱(re)值(zhi)裝(zhuang)置(zhi)

，高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)處(chu)理(li)量(liang)為(wei)67000立方米/小時，熱值從700大卡/立方米提升到了2100大卡/立方米，用做軋鋼加熱爐的燃料氣體。在提升熱值的工藝中，利用變壓吸附（PSA）工藝把高爐煤氣中的一氧化碳濃度從21%提純到70%，PSA提純一氧化碳設備對高爐煤氣中的硫含量有嚴格的要求
，總硫含量必須在0.1ppm以下。為此，北大先鋒在當時建成了國內第一套高爐煤氣前端幹法脫硫裝置，以滿足後續PSA工藝對總硫含量的嚴格要求。

　　該(gai)項(xiang)目(mu)中(zhong)，高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)通(tong)過(guo)除(chu)塵(chen)淨(jing)化(hua)後(hou)先(xian)經(jing)過(guo)水(shui)解(jie)塔(ta)，將(jiang)煤(mei)氣(qi)中(zhong)的(de)有(you)機(ji)硫(liu)轉(zhuan)化(hua)為(wei)無(wu)機(ji)硫(liu)，之(zhi)後(hou)將(jiang)煤(mei)氣(qi)降(jiang)溫(wen)通(tong)過(guo)脫(tuo)硫(liu)塔(ta)
，將(jiang)無(wu)機(ji)硫(liu)氧(yang)化(hua)為(wei)硫(liu)單(dan)質(zhi)達(da)到(dao)脫(tuo)硫(liu)的(de)目(mu)的(de)，經(jing)過(guo)脫(tuo)硫(liu)後(hou)的(de)高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)直(zhi)接(jie)進(jin)入(ru)PSA提純一氧化碳工序。數據顯示
，包括前端幹法脫硫在內的整套PSA分離一氧化碳設備自2013年開車運行以來，一直連續、穩定運行。

　　據了解，高爐煤氣脫硫是近年興起的市場需求。加快上馬高爐煤氣精脫硫設備，一方麵是為了響應“超低排放”的(de)環(huan)保(bao)政(zheng)策(ce)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)也(ye)有(you)助(zhu)於(yu)鋼(gang)鐵(tie)企(qi)業(ye)綠(lv)色(se)生(sheng)產(chan)。就(jiu)脫(tuo)硫(liu)位(wei)置(zhi)劃(hua)分(fen)為(wei)前(qian)端(duan)脫(tuo)硫(liu)和(he)末(mo)端(duan)脫(tuo)硫(liu)

，前(qian)端(duan)脫(tuo)硫(liu)屬(shu)於(yu)相(xiang)對(dui)創(chuang)新(xin)型(xing)的(de)脫(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)，末(mo)端(duan)脫(tuo)硫(liu)屬(shu)於(yu)相(xiang)對(dui)傳(chuan)統(tong)型(xing)的(de)脫(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)。通(tong)過(guo)對(dui)投(tou)資(zi)、占地、運行等方麵的比較，前端脫硫比末端脫硫更具有優勢。尤其是麵對現有鋼鐵企業內部用地緊張的現實狀況，高爐煤氣用氣點一般都在5個~10個(ge)，在(zai)每(mei)個(ge)用(yong)氣(qi)點(dian)旁(pang)邊(bian)都(dou)建(jian)設(she)一(yi)套(tao)末(mo)端(duan)脫(tuo)硫(liu)裝(zhuang)置(zhi)存(cun)在(zai)較(jiao)大(da)困(kun)難(nan)，高(gao)爐(lu)煤(mei)氣(qi)選(xuan)用(yong)前(qian)端(duan)脫(tuo)硫(liu)技(ji)術(shu)更(geng)具(ju)有(you)實(shi)際(ji)操(cao)作(zuo)性(xing)。目(mu)前(qian)，前(qian)端(duan)濕(shi)法(fa)脫(tuo)硫(liu)存(cun)在(zai)堿(jian)液(ye)用(yong)量(liang)過(guo)量(liang)
、衝渣水現場硫排放和硫化鈉結晶等問題


，且尚沒有穩定運行一年以上的工業案例。高爐煤氣脫硫選用前端幹法脫硫更具有經濟性
、可靠性
，是目前高爐煤氣脫硫項目中穩定性和可行性最優的工藝路線，值得關注。