中冶京诚微晶吸附技术助力钢铁超低排放
中冶京诚微晶吸附技术助力钢铁超低排放
随着国家对环境问题日益重视，中冶京诚联合申昙环保研发了以微晶吸附技术为核心的一套新型煤气源头治理方案。该技术通过高效吸附有机硫等杂质，在常温下解决高炉煤气脱硫难题，为钢铁企业实现超低排放提供了新的选择。这一创新技术不仅减少了投资费用，还大大降低了末端治理的压力，有望成为未来环保改造的重要手段。
技术背景与必要性
高炉煤气作为钢铁企业最重要的二次能源之一，用途广泛。在燃料用于燃烧加热的场合，脱硫一般采用末端治理的方式。在钢企实行超低排放前，高炉煤气用于燃烧后的烟气一般是直接排放，烟气中SO2浓度通常小于200mg/ Nm3，是满足环保排放要求的。但是随着国家环保政策的加严，标准日益收紧，对排放提出了更高的要求。
2019年4月22日，生态环境部印发了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气[2019]35号），首次明确提出要“加强源头控制，高炉煤气、焦炉煤气应实施精脱硫”，同时对末端烟气SO2的排放也提出了更严的标准。对于钢铁企业超低排放指标更严要求，京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等大气污染防治重点区域率先推进，其中烧结、自备电厂二氧化硫排放限值为35mg/m3，炼铁热风炉、轧钢热处理炉、炼焦的干法熄焦二氧化硫排放限值为50mg/m3，炼焦焦炉烟囱二氧化硫的排放限值为30mg/m3。河北唐山、邯郸等地区结合钢铁行业超低排放，提出高炉煤气、焦炉煤气硫化氢浓度小于20mg/m3。国内钢厂热风炉排放的二氧化硫浓度一般为60-150mg/m3，距离超低排放指标要求还有一些差距，实施超低排放改造的需求迫在眉睫。
在超低排放背景下，采用常规末端治理的方式，投资费用大，且不一定能完全达标排放，因此进行源头治理，高炉煤气脱硫是最为经济和便于钢铁厂管理的技术手段。与此同时，国家将对钢铁企业实行分类，其中高炉煤气脱硫作为A类企业的一个重要评判。
据统计，2016 年中国钢铁工业协会会员企业（105 家）高炉煤气产生量为8312 亿Nm3，占钢铁企业排放可燃废气（高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气）总产生量的88.46% 。因此，高炉煤气是钢铁企业节能降耗以及环保排放的关键。
高炉煤气具有以下特点：首先，硫成份复杂。高炉煤气中硫元素的赋存形态为羰基硫、二硫化碳、硫化氢，其中以有机硫为主，占比达80%以上；其次，气量大。一般一座2000m3级高炉煤气量在400000 Nm3/h ~500000 Nm3/h；再就是杂质多。高炉煤气中除含有N2、CO2 和CO等，还含有水、粉尘、氯等。高炉煤气的这些特点对高炉煤气脱硫提出了更高的挑战。
高炉煤气脱硫的关键在于煤气中有机硫的控制与削减。工业气体中脱有机硫一般采用先水解或氢解再脱硫化氢的方式。
目前，国内进行高炉煤气脱硫的工程应用非常少，有企业采用水解+湿法脱硫工艺的，但从目前的效果看，催化剂的寿命过短，系统阻损较大且存在上升的隐患，同时煤气温度会降低较多，对TRT或BPRT系统及热风炉系统的运行成本影响较大，同时增加了煤气的水份含量，管网存在腐蚀的可能。另外碱液在脱除硫化氢的同时，也与部分CO2发生反应，碱液消耗量大，且会引起高炉煤气热值变化。
上述工艺虽可满足煤气中硫分控制从150mg/Nm3降至20mg/Nm3的技术要求，但考虑到对其他系统的影响，运行成本过高，而且系统稳定性较差。
微晶吸附技术原理
为满足“钢铁行业超低排放”要求，中冶京诚工程技术有限公司研发了基于微晶材料的煤气综合治理技术。该技术是中冶京诚工程技术有限公司通过战略合作方—上海申昙的专利微晶材料为基础，形成的依靠微晶材料高效吸附、微量解吸气解吸，将硫化氢、有机硫、氯离子及焦油等杂质浓缩在解吸气中再进行集中高效处理的一套新型煤气源头治理方案。
对于微晶吸附技术的创新点杨伟明更是如数家珍：
1、微孔：微孔选择吸附，能在常温下高效吸附有机硫，解决了有机硫的脱除难题；
2、疏水性：特殊方法在高温下培育硅铝酸盐晶体，确保微孔的同时，使材料具有疏水性，解决了高炉煤气水分较多的难题；
3、规整蜂窝型：微晶材料制成规整蜂窝型，降低阻损，同时也解决了高炉煤气含尘较多的难题；
4、变温吸附：采用常温吸附、高温解吸，解吸气量小，能耗低，同时解决了结晶隐患。
此外在三废方面，微晶吸附技术优势突出。首先，不产生废水；其次，不增加新的废气排放点、不新增副产物品种；最后失效吸附剂，属于固废，7年以上更换一次，由供方免费回收，用户无需处理。
应用效果与案例
杨伟明肯定的说，微晶吸附技术脱除效率高，运行成本低，适合焦炉煤气和高炉煤气源头治理，目前已有多个业绩，高炉煤气领域如徐州中新钢铁，焦炉煤气领域如山钢莱钢、柳钢防城港等。
作为首家国家级冶金设计单位，中冶京诚一直致力于源头治理，其推出的微晶吸附技术开辟了高炉煤气脱硫净化的新途径，一定会为推进钢铁行业超低排放、打赢蓝天保卫战助力添彩。
市场前景与意义
中国钢铁工业协会统计数据显示，今年上半年，我国高炉煤气产生量为4628.88亿立方米，利用率接近100%。参考河钢邯钢老区退城整合项目2#高炉煤气精脱硫工程90-100元/万m3的治理成本计算，其中蕴含着一个规模达到百亿级别的市场。
在钢铁超低排放改造距2025年底收官仅剩一年多时间，桌子上的大蛋糕已经基本被瓜分完毕的背景下，高炉煤气精脱硫这块市场的重要程度还会持续提升。
当然以上都是较为理想情况下的估计，实际还要考虑许多显示因素的影响：建设成本、施工难度、经济效益、环保政策……甚至高炉煤气精脱硫的治理效果和必要性也仍受到部分人的质疑。但我国各项环保工作，大多是在各种质疑声中开始、进步并取得成功的，再来一次又何妨？