中华网|超低排放来了北大先锋解锁高炉煤气精脱硫新技能( 二 ) 高炉作为长流程炼钢的主流炼

前端干法脱硫的优点：
①不影响TRT发电，水解、脱硫工艺全部放在TRT之后;
②无废液产生，干法路线不产生废液;
③脱硫精度高，总硫含量小于500mg/Nm³ ，更适合干法;
④不惧硫波动，当煤气中硫含量波动时，无需额外操作;
⑤无人值守，固定床工艺，只需巡检;
⑥运行时间长，水解剂、脱硫剂使用寿命大于一年;
⑦环保闭环，置换下来的水解剂、脱硫剂可厂内二次利用;
⑧产业化应用成效显著，前端干法脱硫工艺目前已有连续7年稳定运行的成功案例，其他同类工艺还没有运行超过一年的业绩。
前端干法脱硫的不足：相比前端湿法脱硫，占地面积较大，但比末端脱硫占地小。
2、前端湿法脱硫
由于高炉煤气中的有机硫直接脱除困难，所以前端湿法脱硫也需要先将有机硫转化为无机硫，再利用喷淋塔将无机硫脱除，工艺流程如图2所示：
图2 前端湿法脱硫流程图

图片

具体工艺路线：高炉煤气从炉顶出来，先经过重力除尘和布袋除尘装置，将其中的尘含量降到10毫克/立方米以下，接着进入水解转化装置，将有机硫转换为无机硫，再通过透平发电装置(TRT) ，然后进入脱硫装置，利用喷淋塔喷碱液(20%氢氧化钠溶液)将煤气中的硫化氢脱除，最后进入各个用气点进行利用。
前端湿法脱硫的优点：占地较小。
前端湿法脱硫的不足：
①水解放在TRT前，压力和温度的损失影响TRT发电;
②产生大量废液;
③脱硫精度较低，总硫含量大于1000mg/Nm³ ，更适合干法;
④当煤气中硫含量波动时，需要人工调整碱液用量;
⑤没有长期稳定运行案例。
另外，前端湿法脱硫尚存在三个需解决问题：
①高炉煤气中二氧化碳含量为15-20% ，硫含量为100-200毫克/立方米，二氧化碳和硫化氢遇到氢氧化钠溶液都会发生反应，生成碳酸钠和硫化钠，二氧化碳浓度为硫化氢的数千倍，因此，若要满足硫化氢与喷碱液充分反应，对于喷碱液的量需要做过量计算;
②高炉煤气中的硫通过水解后变为硫化氢，再通过和碱液反应生成硫化钠废液，硫化钠溶液和空气中氧反应生成硫代硫酸钠溶液，一般情况下，会作为高炉冲渣水使用，高炉渣的温度大于1400℃ ，硫代硫酸钠溶液在高温条件下又会分解为二氧化硫，可能会在冲渣水现场无序排放，需要采取有效措施;
③高炉煤气湿法脱硫后产物为碳酸钠和硫化钠，虽然大多数都融入废液中，但仍有少部分存在于高炉煤气中，后段用气点随着煤气压力和温度的降低，会导致碳酸钠、硫化钠结晶，容易堵塞阀门，需要采取措施预防结晶。
3、末端脱硫(石灰石膏法、镁法、氨法等)
末端脱除二氧化硫的技术已经广泛应用与电力、有色等行业，相关技术介绍较多，本文不再细述，只做和前端脱硫技术的对比。
末端脱硫的优点：应用广泛。
末端脱硫的不足：
①套数多，因高炉煤气用气点多(5-10个) ，每个用气点都需要配置;
②投资大，相对前端要建设更多套装置;
③占地大，套数多且处理气量比前端多50%;
④维护工作量大;
⑤占用人工多。
另外，目前钢铁企业内部占地都比较紧张，如果再在每个用气点都增设脱硫装置，实际操作性较差。
目前国内市场主要的三类高炉煤气脱硫技术各有特点，综合上述分析，从钢铁企业较为关注的占地、投资、能耗等方面进行对比，详见表2：
表2 不同脱硫技术投资成本对比表
脱硫技术占地投资运行成本
前端干法脱硫⚫◯⚫
⚫⚫
前端湿法脱硫⚫⚫⚫⚫
末端传统脱硫⚫⚫⚫⚫⚫⚫⚫⚫⚫
注：˜⚫表示数量， ⚫越多代表成本越高
除了关注占地、投资，工艺指标、技术稳定性等同样是钢铁企业重点考虑的影响因素，具体对比结果详见表3：
表3 不同脱硫技术工艺指标对比表
脱硫技术脱硫精度稳定性综合比较
前端干法脱硫★★★★★★★★★
前端湿法脱硫★★★★★★
末端传统脱硫★★★★★★★☆
注：★表示分值， ★越多代表评分越高
三、高炉煤气脱硫项目成功案例（前端干法脱硫）
2012年，湖南华菱衡钢集团采用北京北大先锋科技有限公司的钢厂煤气资源化利用技术，建设了一套高炉煤气提升热值装置，高炉煤气处理量为67000立方米/小时，热值从700大卡/立方米提升到了2100大卡/立方米，用做轧钢加热炉的燃料气体。在提升热值的工艺中，利用变压吸附(PSA)工艺把高炉煤气中的一氧化碳浓度从21%提纯到70% ， PSA提纯一氧化碳设备对高炉煤气中的硫含量有严格的要求，总硫含量必须在0.1ppm以下，为此，北大先锋在当时建成了国内第一套高炉煤气前端干法脱硫装置，以满足后续PSA工艺对总硫含量的严格要求。

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