北京北大先鋒科技有限公司（北大先鋒）與衡陽華菱鋼管有限公司合作，采用北大先鋒專有技術(shù)，為華菱衡鋼建成世界上第一套高爐煤氣變壓吸附提純CO工業(yè)裝置，于2013年6月順利投產(chǎn)，這是我國乃至全球鋼鐵行業(yè)首次成功從高爐煤氣中大規(guī)模高效提純CO氣體。該項(xiàng)目自2012年開工以來就受到鋼鐵行業(yè)的普遍關(guān)注與高度重視，截至目前該套高爐煤氣提純裝置已平穩(wěn)運(yùn)行超過120天，產(chǎn)品氣CO的純度、收率和成本等各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于預(yù)期目標(biāo)。

該項(xiàng)目的成功投產(chǎn)，標(biāo)志著鋼鐵行業(yè)在高爐煤氣高效利用領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)取得了歷史性進(jìn)展，對鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)高爐煤氣零排放、大幅度提高能源利用率和降低碳排放具有重大意義，將為推進(jìn)我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

北大先鋒攻克技術(shù)難關(guān)

高爐煤氣是鋼鐵廠的副產(chǎn)氣，屬于二次能源，理論上具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，應(yīng)將其合理回收利用，但在實(shí)際生產(chǎn)中，因高爐煤氣中N2含量高、熱值低（僅約3500kJ/Nm3）、燃燒效率低，所以一直無法高效利用，甚至頻頻出現(xiàn)高爐煤氣直接放散的現(xiàn)象。近年來，隨著碳減排壓力持續(xù)加大，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營成本不斷攀高，我國相關(guān)科研院所在鋼廠尾氣綜合利用方面傾注了大量精力，以充分挖掘鋼廠尾氣的利用價(jià)值。鋼鐵廠“三氣”（高爐氣、轉(zhuǎn)爐氣、焦?fàn)t氣）中，以高爐煤氣量最大，但進(jìn)行有效利用的難度也最大，這主要是因?yàn)楦郀t煤氣中N2含量高達(dá)50%以上，而CO和N2沸點(diǎn)相近，從高爐煤氣中有效分離CO是一個(gè)世界性難題。如果攻克了這一技術(shù)難關(guān)，鋼鐵企業(yè)便可利用富集的CO氣體進(jìn)行高效率燃燒，或用作高爐煉鐵的還原氣，以此提高高爐煤氣的利用價(jià)值并大幅度減少碳排放，此外還可將高爐氣中的CO富集到99%以上作為合成化工產(chǎn)品的原料，進(jìn)一步提高高爐煤氣的附加值，為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

北大先鋒是北京大學(xué)直屬企業(yè)，與北京大學(xué)化學(xué)院合作建立了高效的技術(shù)研發(fā)平臺(tái)。北大先鋒以高效銅系CO吸附劑PU-1為核心的變壓吸附分離CO技術(shù)可從富含N2的混合氣中高效分離CO，產(chǎn)品氣CO的純度、收率和生產(chǎn)成本等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。北大先鋒根據(jù)高爐煤氣的組成和特性，成功開發(fā)了高爐煤氣中各種雜質(zhì)的單元凈化技術(shù)和針對性的成套分離工藝，全面攻克了高爐煤氣分離CO的技術(shù)難關(guān)。2012年，北大先鋒與華菱衡鋼達(dá)成合作協(xié)議，共同為華菱衡鋼設(shè)計(jì)建設(shè)高爐煤氣提純CO裝置，該裝置已于2013年6月初順利開車投產(chǎn)。

尾氣提純講求效益先行

華菱衡鋼位于湖南省衡陽市，由于衡陽處于天然氣管網(wǎng)末端，隨著工業(yè)的逐步發(fā)展，天然氣價(jià)格漲聲不斷，供應(yīng)緊缺程度日益嚴(yán)重。在高爐煤氣提純CO裝置投產(chǎn)以前，衡鋼所采用的高爐煤氣利用方式是在高爐煤氣中摻入部分天然氣，以提高其熱值，供軋鋼加熱爐使用。項(xiàng)目開展以后，衡鋼將67000Nm3/h高爐煤氣提純得到17500Nm3/h的CO產(chǎn)品氣直接輸送到加熱爐，純度超過70%，熱值達(dá)8800kJ/Nm3，每年可替代天然氣3382×104Nm3，折合標(biāo)準(zhǔn)煤3.8萬噸，相當(dāng)于衡鋼原來1/4的天然氣用量，這在很大程度上緩解了衡鋼對天然氣的緊張需求。

此外，由于CO提純氣中N2含量減少，采用提純氣燃燒后的煙氣與原先高爐煤氣和天然氣的混合氣燃燒后的煙氣相比，煙氣量大幅度減少，提高了各工業(yè)爐內(nèi)的輻射換熱效果，節(jié)能降耗優(yōu)勢更為明顯。

北大先鋒為衡鋼建設(shè)的高爐煤氣提純CO裝置綜合能耗指標(biāo)優(yōu)異。根據(jù)實(shí)際開工情況計(jì)算，扣除裝置運(yùn)行成本后，該項(xiàng)目每年可為衡鋼節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約2.9萬噸，年直接創(chuàng)收達(dá)2500多萬元。鑒于裝置運(yùn)行指標(biāo)優(yōu)異、節(jié)能增收效果顯著，北大先鋒和華菱衡鋼現(xiàn)已抓緊開始進(jìn)行二期工程的建設(shè)。高爐煤氣提純CO項(xiàng)目的順利投產(chǎn)將促使衡鋼的能源結(jié)構(gòu)逐步向自主化、穩(wěn)定化、合理化方向邁進(jìn)。

鋼化聯(lián)產(chǎn)擺脫微利困境

當(dāng)下環(huán)境問題嚴(yán)峻，有關(guān)部門正在醞釀推出環(huán)境稅及碳稅，將使陷入微利甚至虧損時(shí)代的鋼鐵企業(yè)再度受到重?fù)?。鋼鐵廠“三氣”是碳排放的主要來源，合理回收利用成為關(guān)鍵。鑒于高爐煤氣提純CO技術(shù)順利工業(yè)化應(yīng)用，鋼鐵企業(yè)同樣可采用變壓吸附提純CO技術(shù)從高爐氣、轉(zhuǎn)爐氣中提取高純度CO氣體，從焦?fàn)t氣中提純H2，用于合成高附加值的化工產(chǎn)品，例如乙二醇、丁辛醇、合成氨等，延長產(chǎn)業(yè)鏈條，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，走鋼化聯(lián)產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展道路。這一思路較之高爐煤氣提純后燃燒利用具有更為顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是鋼鐵企業(yè)擺脫微利局面，提高企業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力和市場競爭力的有效途徑。