國外高爐煤氣CO2捕捉技術(shù)對比分析傳統(tǒng)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程嚴重依賴于煤和焦炭等化石燃料，是僅次于電力行業(yè)的能耗和CO2排放大戶。國際能源署的統(tǒng)計結(jié)果表明，制造業(yè)CO2排放量約占全球CO2排放總量的40%，其中鋼鐵工業(yè)占制造業(yè)CO2排放量的27%左右。煉鐵系統(tǒng)的能耗占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的70%以上，CO2排放量約占鋼鐵生產(chǎn)全流程的80%左右，是鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的重點環(huán)節(jié)。堅持高爐精料操作，優(yōu)化風溫、富氧等調(diào)劑手段，推進低燃料比操作是煉鐵系統(tǒng)降低能耗、減少CO2排放的重要措施之一，但減排效果有限。采用碳捕捉結(jié)合低碳煉鐵技術(shù)減少CO2直接排放，逐步成為解決鋼鐵行業(yè)碳排放的有效措施。

JFE、日本制鐵、浦項、安賽樂米塔爾等國外鋼鐵企業(yè)已經(jīng)開展大量高爐煤氣中CO2分離捕捉的研究和試驗。

1JFE物理吸附法分離高爐煤氣CO2

日本JFE鋼鐵公司在福山廠建立了小型CO2捕捉試驗設備，其處理能力為3t/d，高爐煤氣處理量約300m3/h，采用物理吸附技術(shù)路線分離高爐煤氣中的CO2。該項目是日本COURSE50計劃的子項目之一。高爐煤氣經(jīng)過加壓、冷卻后，依次經(jīng)過脫濕塔和脫硫塔，脫除煤氣中的水分和硫化物，凈煤氣進入變壓吸附核心處理單元。該單元分為兩段，第一段是CO2－變壓吸附，第二段是CO－變壓吸附，分別將CO2和CO從煤氣中分離出來。分離回收的CO氣體是高熱值氣體燃料，可用于燒結(jié)、熱風爐及軋鋼等工序。

2日本制鐵化學吸收法分離高爐煤氣CO2

日本制鐵在君津廠建造了高爐煤氣CO2捕集試驗裝置，處理能力約為100m3/h，該試驗裝置主要由三部分組成：吸收塔、再生塔、再沸器，以及富液與貧液換熱系統(tǒng)。吸收塔內(nèi)采用胺溶液逆向噴淋技術(shù)，捕捉進入吸收塔內(nèi)高爐煤氣中的CO2。富含CO2的富液經(jīng)換熱后，泵送至再生塔上部進行汽提解吸，釋放部分CO2。經(jīng)汽提解吸后的半貧液進入再沸器，使CO2進一步解吸。解吸CO2后的貧液經(jīng)處理后可返回吸收塔循環(huán)使用，捕捉到的高濃度CO2處理后可用于化工生產(chǎn)、開采石油等。

3浦項制鐵化學法吸收分離高爐煤氣CO2

與日本制鐵化學法不同，浦項制鐵采用氨水作為化學吸收劑，基本流程與日本制鐵的有機胺法相似，但解吸溫度遠低于后者。日本制鐵采用常規(guī)有機胺法，其解吸溫度約為120℃，而浦項制鐵采用氨水法的解吸溫度僅為80℃，使氣體解吸過程的能耗大幅度降低。此外，浦項制鐵還在研究變壓吸附法的高爐煤氣CO2分離技術(shù)，已經(jīng)搭建了處理能力為1m3/h的小型試驗平臺。

4安賽樂米塔爾公司氧氣高爐煤氣CO2分離

氧氣高爐保氣中主要含有CO和CO2的混合氣，僅含有極少量的氮氣。安賽樂米塔爾公司在位于德國勃蘭登堡的制廠建設了真空變壓吸附設備。在產(chǎn)能為70萬噸/年的高爐上投入使用。該項目主要研究高爐爐頂煤氣循環(huán)工藝及閉環(huán)操作的可行性。高爐頂部煤氣循環(huán)工藝(TCR－BF)是歐盟ULCOS項目的重點技術(shù)之一。采用真空變壓吸附法提純CO，吸附尾氣為CO2。真空變壓吸附相比于變壓吸附，尾氣雜質(zhì)解吸得比較徹底，缺點是需要增加動力設備和抽真空設備，固定投資增加，運行費用也會相應增加。

5結(jié)論

CO2捕捉工藝可分為燃燒前捕捉、燃燒過程中捕捉及燃燒后捕捉三類，煉鐵高爐采用燃燒前捕捉需提前對噴吹煤粉進行改質(zhì)，采用燃燒過程中捕捉則需要進行全氧噴吹，采用燃燒后捕捉需要采用物理或化學方法從爐頂煤氣中捕捉CO2，并進行后續(xù)處理。

CO2燃燒后捕捉方法包括溶液或固體吸收劑吸收、固體吸附分離及膜分離。溶液吸收是常見的CO2捕捉工藝之一，在CO2濃度較低的情況下捕捉效率較高，但易腐蝕設備，再生過程能耗較高，容易產(chǎn)生蒸發(fā)損失。采用固體吸收劑對CO2進行化學吸收可得到高純度CO2，便于后續(xù)處理。固體吸收劑包括堿土金屬類及堿金屬類，其中氧化鈣及硅酸鋰是常見的固體吸收劑。氧化鈣吸收劑成本低，但吸收能力較低且易燒結(jié)，循環(huán)使用效果較差；硅酸鋰吸收能力較強，循環(huán)使用效果好，但受鋰資源限制，成本較高。采用固體吸收劑捕捉爐頂煤氣中的CO2，需開發(fā)高性價比固體吸收劑。

變壓吸附工藝能耗低，操作簡便，但操作時需要將爐頂煤氣冷卻干燥，且缺乏高性價比的吸附材料，捕捉效率較低。膜分離工藝投資少、能耗低，但需前級處理、脫水和過濾，難以得到高純度的CO2。

部分國外鋼鐵企業(yè)已開展高爐煤氣CO2捕捉研究，主要以燃燒后捕捉