國外（wài）鋼鐵企業高爐煤氣二氧化碳（tàn）捕集技術的應（yīng）用

傳統鋼鐵工業的生產過程嚴重依賴於（yú）煤和焦炭等（děng）化石燃料，因此，鋼（gāng）鐵行業也成為僅次於電（diàn）力行（háng）業的能耗和CO₂排放大戶。國際能源署的統計結果表明製造業CO₂排放量（liàng）約占全球CO₂排放總量的（de）40%，其中鋼鐵工業占製造業CO₂排放量的27%左右，其中煉鐵（tiě）係統的能（néng）耗占鋼鐵生產總能耗的70%以上，CO₂排（pái）放量約占（zhàn）鋼鐵生（shēng）產全流程的80%左右（yòu），是鋼鐵工業（yè）節能減（jiǎn）排的重點環節。堅持高爐精料操作，優化（huà）風溫、富氧等調劑手段，推（tuī）進低燃料（liào）比操作固然是煉鐵係統（tǒng）降低能耗，減少CO₂排放的（de）重要措施之一，但減排效果十分有（yǒu）限，采用碳捕捉結合低碳煉鐵技術減少CO₂直接排放（fàng），將逐步成為解決鋼（gāng）鐵行業碳排放的有效措施。

目前主要有3種CO₂捕捉工藝，包括燃燒前捕捉、燃（rán）燒過程捕捉和燃燒後捕捉，其中，燃燒後捕捉是唯一實現工業化的工藝過（guò）程，世（shì）界範圍內已投產的燃燒後捕捉CO₂裝置包括（kuò）挪威的（de）年處理300萬噸CO₂裝置和加拿大（dà）100萬噸/年的CO₂捕捉（zhuō）裝置。這（zhè）些技（jì）術的核心是（shì）氣體的分離，燃燒後捕（bǔ）捉CO₂是CO₂與N₂的分離，燃燒前捕捉是CO₂和H₂的分離，而燃（rán）燒過程捕捉是空氣中O₂的（de）分離。所有技術中氣體的分離均需要在一定的溫度、壓力和CO₂分壓條件下進行，捕捉工藝選擇的關鍵是實現能耗和捕捉（zhuō）成本最（zuì）低。

（1）日本JFE物理吸附法分離高爐煤（méi）氣CO₂。日本JFE鋼鐵公司在福山廠建立了小（xiǎo）型CO₂捕捉試驗設備，其處理能力為3t/d，煤氣約300m³/h，采用物（wù）理吸附技術路線分離高爐煤氣中的CO₂。該項目是日本“冷（lěng）地球50”（COURSE50）計劃的子（zǐ）項目之一。高爐煤氣經過加壓、冷卻後，依次流經脫濕塔和脫硫塔脫除煤氣中的水分和硫（liú）化物，淨煤氣進入PSA核心處理單元。該單元（yuán）分為兩段，第一段是CO₂-PSA，第二段是CO-PSA，分別將CO₂和CO從煤氣中分（fèn）離出來（lái）。分離回收的CO氣體（tǐ）是高熱值（zhí）氣體燃料（liào），可用於燒結、熱風爐及軋鋼等工序。

JFE高爐（lú）煤氣碳捕集計劃/圖片來自網絡（luò）

（2）新日鐵化學吸收法分離高爐煤氣CO₂。新日鐵在君津廠建造了高爐煤氣（qì）CO₂捕集試驗裝置，處理能力約為（wéi）100m³/h，該試驗裝置（zhì）主要由三部分組成：吸收塔、再生塔和再沸器及富液與貧液換熱（rè）係統。吸收塔內采用胺溶液逆向噴淋技（jì）術，捕（bǔ）捉進入（rù）吸收塔內的高爐煤（méi）氣中的（de）CO₂。富含CO₂的（de）富液經（jīng）換熱後泵入再生塔上部汽提（tí）解吸部分CO₂。經汽（qì）提解（jiě）吸後（hòu）的半貧液進（jìn）入再沸器，使CO₂進一步解吸。解吸CO₂後的貧液經（jīng）處理後可返回吸收塔循環使用，捕捉得到的高濃度CO₂處理後可用（yòng）於化工生產、開采石油等。

（3）浦項（xiàng）化學法吸收分離高爐煤氣CO₂。與新日鐵化學法不同，浦項製鐵采用氨水作為化學吸收劑，基本流程與新日鐵的有機胺法相似，但解吸溫度遠低於新日鐵。新日鐵采用常規有機胺法，其解吸溫度約為（wéi）120℃，而浦項（xiàng）製鐵采用（yòng）的（de）氨水（shuǐ）法（fǎ）的解吸溫度僅（jǐn）為80℃，使（shǐ）氣體解析過程的能耗大幅度降低。此外（wài），浦項製鐵還在研究PSA法的高（gāo）爐煤氣CO₂分離技術，已經搭建（jiàn）了（le）處理能力為（wéi）1m³/h的小（xiǎo）型試驗平台。

（4）安賽樂米塔爾氧氣高爐煤氣CO₂分離。氧氣高爐的高爐煤氣中僅含有CO和CO₂的混（hún）合氣，僅含有極少量的（de）氮氣。米塔爾公司（sī）在Eisenhüttenstadt-EHS 鋼（gāng）廠建設了真空變壓吸附（VPSA）設備，並在產能為70萬噸/年的高爐上投入使用。該項目主要研究高爐爐（lú）頂煤氣循環工藝及閉環操作的可行性。高（gāo）爐頂部煤氣循（xún）環（huán）（TGR-BF）是ULCOS項目的（de）一項重點新（xīn）技術（shù），歐（ōu）盟選擇了VPSA法提純CO，吸附（fù）尾氣即為CO₂。VPSA相比於PSA，尾氣（qì）雜質解析得比較徹底，缺點是需要增加動力設備（bèi）和抽（chōu）真空設備，固（gù）定投資隨之增加，運行費用也會相應增加。

來源：雙碳戰略（luè）研究小組