鋼鐵行業是我國能源消耗的大戶,在“雙碳”政策逐步落實的情況下，節能降碳是當前鋼鐵領域的重要抓手。2021年以來，國家部委相繼發布多份能效約束相關文件，對鋼鐵行業節能減排及綠色低碳轉型提出明確目標任務，2022年12月9日鋼鐵行業“能效標桿三年行動方案”正式拉開帷幕，一項名為“極致能效”工程也進入了實質性實施階段。
隨著“極致能效”工程的開展，高爐煉鐵成了其節能降碳的主戰場。高爐煉鐵工藝除其主產品外，還有兩個重要的副產物——高爐煤氣和爐渣，對副產物進行綠色低碳的處理，也是“極致能效”工程中重要的一環。
高爐煤氣是鋼鐵企業最重要的二次能源，其主要成分有CO2、CO、H2、N2、CH4等[1]可被廣泛應用于熱風爐、加熱爐、電廠等工藝過程中。其本身具有大氣量、低熱值、低硫含量的特點。鋼鐵企業中每煉一噸鐵可產生1500～1800m3高爐煤氣[1]，硫含量一般均小于200mg/Nm3，不同于常規煙氣以無機硫（SO2、SO3）形式存在，高爐煤氣中硫以H2S和有機硫為主，其中分子結構穩定的有機硫占全硫含量的70%以上，相對活潑的H2S占比30%左右，所以，對高爐煤氣中硫的處理不能簡單通過酸堿中和完成其脫除的目的，需要對有機硫和無機硫進行雙重治理。
2019年4月，生態環境部等五部委《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》中明確提出鋼鐵企業超低排放改造要加強源頭控制，高爐煤氣應實施精脫硫，自“意見”發布以來相關政策逐步落實，2022年12月5日，生態環境部《鋼鐵/焦化建設項目環境影響評價文件審批原則》中要求新建高爐、焦爐實施煤氣精脫硫，國家對高爐煤氣源頭治理的政策也日益明朗。
2021年5月26日，碳達峰、碳中和工作領導小組第一次全體會議在北京召開。2021年10月，《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》以及《2030年前碳達峰行動方案》的兩個重要文件相繼出臺，共同構建了中國碳達峰、碳中和政策體系的頂層設計。同時，全國碳排放權交易將于2021年7月16日開市，我國也從沒有碳交易概念走向實質性交易階段，國內碳交易價格也一路高漲，歐盟的價格一直在600元/噸左右，我國的碳交易價格也將會和國際接軌。
隨著 “雙碳”和“源頭治理”政策的落地、第一套量20萬Nm3/h以上高爐煤氣精脫硫項目超三年的運行（采用天立方“TFD綠色低碳”技術）、第一套規模化處理量超100萬Nm3/h精脫硫項目近兩年的運行（采用天立方“TFD綠色低碳”技術），高爐煤氣精脫硫技術已經由探索階段穩步走向了工藝成熟階段。
天立方集團采用全生命周期的綠色設計，采用信息化智能制造技術，通過設計制造一體化，實現了降本增效、提升產品附加值、綠色環保協同發展的要求，融合新一代數字化技術，形成了適應于鋼鐵、焦化等行業的專項技術及高爐煤氣精脫硫超低排放的綜合治理解決方案，最終形成完整的“TFD綠色低碳”高爐煤氣精脫硫一體化工藝！
“TFD綠色低碳” 工藝采取兩段式處理：
第一段：預處理、催化轉化系統置于高爐與發電機組之間，利用其中溫中壓的性質，將高爐煤氣中酸類、油類、烴類物質去除，同時完成有機硫轉向無機硫的轉化。轉化完成后，高爐煤氣中H2S含量為80～150mg/Nm3，其分氣壓不足十萬分之三，根據石化多年生產經驗，此分氣壓下的H2S對管道和設備不會造成任何影響；去除了高爐煤氣中強酸類物質，可以有效的防止發電裝置和管道的腐蝕老化，延長使用壽命、減少檢修頻次，同時也降低了設備管道的安全運行風險。
有機硫轉化原理：
COS+H2O=H2S+CO2
CS2+2H2O=2H2S+CO2
第二段：干法吸附脫硫工藝置于發電裝置后，利用其低溫低壓的性質，將高爐煤氣中的硫吸附轉化，從而達到精脫硫的工藝目標。
干法吸附原理：
H2S＋MO→MS＋H2O（M代表金屬元素）
MS＋O2 →2S＋MO
“TFD綠色低碳”工藝的主要優勢：
1) 可控：處理精度高且可控，滿足現階段超低排放要求，同時考慮到未來 “超超低”、“近零”排放的提標需求，屆時皆有設計余量，不需對設備進行改造，僅需改變控制方式即可實現；
2) 綠色：干法工藝，不消耗水、無廢水廢液排放，無二次污染；
3) 環保：復合脫硫劑更換后可用于燒結機配料，實現環保閉環；
4) 低碳：充分利用高爐煤氣自身溫度壓力，不需進行調溫，系統運行耗電僅有幾十千瓦時，符合綠色設計、低碳設計理念；
5) 智能：可實現無人值守、自動化操作；
6) 可靠：采用自行生產和合作生產的專利配方且性能可靠、經過長達數年運行檢驗的三劑，質量和使用周期有保障；
7) 保護：預處理、催化轉化放置在發電機組前，保護發電機組和管道，延長使用壽命；
8) 不變：高爐煤氣熱值和性質沒有改變，下游用戶的使用不發生變化。
在“雙碳”和“源頭治理”政策背景下，隨著鋼鐵領域“極致能效”工程戰役的開展和正式落地，對高爐煤氣精脫硫的技術選擇也成為了此次戰役的重中之重。“TFD綠色低碳”高爐煤氣精脫硫工藝是在“雙碳”大背景下催生出的、是真正意義上源頭全煤氣治理的技術。無論從環保達標、能效消耗上，還是綠色低碳技術上，“TFD綠色低碳”高爐煤氣精脫硫工藝均是鋼鐵領域“極致能效”工程戰役中最有利的武器。（江蘇天立方環保工程有限公司崔新明)
參考文獻：
[1]張殿印，李驚濤.冶金煙氣治理新技術手冊：356.
