中國(guó)金屬學(xué)會(huì)于2024年8月14日～17日在包頭召開(kāi)“2024年全國(guó)冶金能源環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)會(huì)暨冶金綠色低碳高端論壇”。會(huì)議圍繞“科學(xué)減污節(jié)能降碳，高效協(xié)同綠色發(fā)展”主題，重點(diǎn)關(guān)注綠色低碳、降本增效、富氧燃燒、精脫硫、碳捕集利用、減污節(jié)能以及降低環(huán)保運(yùn)行成本等方面的技術(shù)、工藝和裝備進(jìn)行交流和探討。北大先鋒作為鋼鐵行業(yè)的氣體分離技術(shù)優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，緊密關(guān)注鋼鐵行業(yè)綠色發(fā)展，并在本次大會(huì)作題為《高爐低成本富氧、煤氣凈化及高值利用的產(chǎn)業(yè)化探索》的技術(shù)報(bào)告。

圖：北大先鋒環(huán)保業(yè)務(wù)總監(jiān)張伊做技術(shù)報(bào)告

目前鋼鐵產(chǎn)品供需矛盾突出，鋼材價(jià)格持續(xù)低位，部分品種甚至呈現(xiàn)“白熱化”內(nèi)卷式競(jìng)爭(zhēng)，行業(yè)利潤(rùn)同比下降，出現(xiàn)量、價(jià)、利齊下降的局面。在新形勢(shì)下，鋼鐵企業(yè)面臨狠抓節(jié)能降耗，對(duì)標(biāo)挖潛、降本增效的普遍問(wèn)題，思考研究滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求下如何降低生產(chǎn)成本及環(huán)保運(yùn)行成本，顯得尤為重要。對(duì)此，北大先鋒環(huán)保業(yè)務(wù)總監(jiān)張伊在技術(shù)報(bào)告中提出了三方面的節(jié)能、減排、降碳解決方案。

一、 節(jié)能方向：高爐富氧

我國(guó)變壓吸附（VPSA）制氧技術(shù)在近20年來(lái)走過(guò)了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，是全球變壓吸附制氧技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的國(guó)家。20年前的VPSA制氧技術(shù)只能滿(mǎn)足1000m³/h用氧規(guī)模，在技術(shù)不斷迭代的當(dāng)下，北大先鋒變壓吸附制氧設(shè)備能夠穩(wěn)定支持8萬(wàn)至10萬(wàn)m³/h用氧場(chǎng)景，此類(lèi)超大規(guī)模制氧設(shè)備已在多家鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

除了高爐富氧，軋鋼加熱爐的富氧及全氧燃燒升級(jí)也是近年來(lái)的行業(yè)熱點(diǎn)。變壓吸附制氧比較適用于加熱爐，尤其是在用氧純度不高、負(fù)荷調(diào)節(jié)需求大、低成本用氧需求高的生產(chǎn)環(huán)境。

對(duì)比傳統(tǒng)空分制氧設(shè)備，變壓吸附制氧的能耗、總體投資、運(yùn)維成本都顯著降低，為鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)用氧、擴(kuò)充產(chǎn)能、節(jié)能增效提供助力。

二、 減排方向：煤氣精脫硫

高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣精脫硫是為加強(qiáng)SO₂源頭控制的政策要求，鋼鐵企業(yè)超低排放改造成為企業(yè)普遍關(guān)注的話(huà)題。以2022年北大先鋒為包鋼萬(wàn)騰兩座1200高爐共計(jì)60萬(wàn)Nm³/h高爐煤氣建設(shè)精脫硫系統(tǒng)為例，對(duì)精脫硫系統(tǒng)的入口硫含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，羰基硫含量約為120mg/Nm³；硫化氫含量約20mg/Nm³，經(jīng)脫硫系統(tǒng)處理后，出口高爐煤氣總硫含量小于 20mg/Nm³，且長(zhǎng)時(shí)段穩(wěn)定在10mg/Nm³以下。該精脫硫系統(tǒng)工藝路線(xiàn)特點(diǎn)為脫硫精度高，北大先鋒自主研發(fā)的高效脫硫劑，可以達(dá)到8-11個(gè)月的較長(zhǎng)使用周期。

三、 減碳方向：鋼化聯(lián)產(chǎn)

鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程的副產(chǎn)煤氣主要包括高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，一般統(tǒng)稱(chēng)為鋼鐵煤氣，其有效成分是一氧化碳、氫氣和甲烷，現(xiàn)有利用途徑主要是燃燒發(fā)電，低碳利用的核心是利用鋼鐵煤氣的化工屬性和還原屬性，減少燃料屬性的使用。目前國(guó)內(nèi)鋼鐵煤氣低碳利用的成功案例主要是利用其化工屬性，即鋼鐵-化工聯(lián)合生產(chǎn)，行業(yè)稱(chēng)為鋼化聯(lián)產(chǎn)。

石橫特鋼的精細(xì)化管理在鋼鐵行業(yè)廣受認(rèn)可，在全行業(yè)普遍遭遇利潤(rùn)下降甚至虧損的經(jīng)濟(jì)下行周期，石橫特鋼的噸鋼效益仍能維持在200多元。2018年石橫特鋼鋼化聯(lián)產(chǎn)線(xiàn)正式投產(chǎn)，以轉(zhuǎn)爐煤氣為基礎(chǔ)原料，通過(guò)鋼廠(chǎng)尾氣利用技術(shù)，轉(zhuǎn)化為年產(chǎn)20萬(wàn)噸甲酸的生產(chǎn)原料，產(chǎn)品質(zhì)量好、利潤(rùn)高，且年減少碳排放達(dá)32萬(wàn)噸，成為鋼化聯(lián)產(chǎn)的典型示范項(xiàng)目，吸引了較多鋼鐵企業(yè)前往廠(chǎng)區(qū)進(jìn)行對(duì)標(biāo)交流。

鋼化聯(lián)產(chǎn)作為鋼鐵企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)耦合發(fā)展的新模式，為鋼鐵企業(yè)開(kāi)辟了新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域和投資渠道，不僅實(shí)現(xiàn)超低排放，還進(jìn)一步控制二氧化硫和氮氧化物、粉塵排放，碳的減排效果十分顯著。鋼化聯(lián)產(chǎn)是整合資源利用、降低一次能源消耗、減少污染排放的新型模式，是跨行業(yè)耦合、企業(yè)綠色發(fā)展、創(chuàng)造循環(huán)經(jīng)濟(jì)效益的可行思路。

專(zhuān)家認(rèn)為，我國(guó)鋼鐵行業(yè)應(yīng)以原燃料的綠色化為重點(diǎn)，源頭、過(guò)程和末端同時(shí)發(fā)力，實(shí)現(xiàn)“三化”——從源頭看，要實(shí)現(xiàn)原燃料的綠色化，包括清潔能源的使用，原料的提質(zhì)升級(jí)；從過(guò)程看，要實(shí)現(xiàn)爐料結(jié)構(gòu)和工藝流程的優(yōu)化，包括新型爐料制備，電爐短流程、電解直接制鐵等新流程；從末端看，要實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝等二次固廢處理利用的強(qiáng)化。

因此，不論是對(duì)上游高爐富氧煉鐵的提質(zhì)增效，還是對(duì)中游高爐煤氣規(guī)劃前端精脫硫，或是下游鋼廠(chǎng)煤氣提純實(shí)現(xiàn)鋼化聯(lián)產(chǎn)，都是鋼鐵企業(yè)在雙碳目標(biāo)的任務(wù)背景下進(jìn)行有效探索的可行路徑。