一、技术背景
钢铁生产/图片来自于图库传统钢铁工业的生产过程严重依赖于煤和焦炭等化石燃料，因此，钢铁行业也成为仅次于电力行业的能耗和CO2排放大户。国际能源署的统计结果表明制造业CO2排放量约占全球CO2排放总量的40%，其中钢铁工业占制造业CO2排放量的27%左右，其中炼铁系统的能耗占钢铁生产总能耗的70%以上，CO2排放量约占钢铁生产全流程的80%左右，是钢铁工业节能减排的重点环节。坚持高炉精料操作，优化风温、富氧等调剂手段，推进低燃料比操作固然是炼铁系统降低能耗，减少CO2排放的重要措施之一，但减排效果十分有限，采用碳捕捉结合低碳炼铁技术减少CO2直接排放，将逐步成为解决钢铁行业碳排放的有效措施。
二、二氧化碳捕捉工艺
目前主要有3种CO2捕捉工艺，包括燃烧前捕捉、燃烧过程捕捉和燃烧后捕捉，其中，燃烧后捕捉是唯一实现工业化的工艺过程，世界范围内已投产的燃烧后捕捉CO2装置包括挪威的年处理万吨CO2装置和加拿大万吨/年的CO2捕捉装置。这些技术的核心是气体的分离，燃烧后捕捉CO2是CO2与N2的分离，燃烧前捕捉是CO2和H2的分离，而燃烧过程捕捉是空气中O2的分离。所有技术中气体的分离均需要在一定的温度、压力和CO2分压条件下进行，捕捉工艺选择的关键是实现能耗和捕捉成本最低。
二氧化碳/图片来自于图库三、国外钢铁企业二氧化碳捕集的应用
（1）日本JFE物理吸附法分离高炉煤气CO2：日本JFE钢铁公司在福山厂建立了小型CO2捕捉试验设备，其处理能力为3t/d，煤气约m3/h，采用物理吸附技术路线分离高炉煤气中的CO2。该项目是日本“冷地球50”（COURSE50）计划的子项目之一。高炉煤气经过加压、冷却后，依次流经脱湿塔和脱硫塔脱除煤气中的水分和硫化物，净煤气进入PSA核心处理单元。该单元分为两段，第一段是CO2-PSA，第二段是CO-PSA，分别将CO2和CO从煤气中分离出来。分离回收的CO气体是高热值气体燃料，可用于烧结、热风炉及轧钢等工序。
JFE高炉煤气碳捕集计划/图片来自网络（2）新日铁化学吸收法分离高炉煤气CO2。新日铁在君津厂建造了高炉煤气CO2捕集试验装置，处理能力约为m3/h，该试验装置主要由三部分组成：吸收塔、再生塔和再沸器及富液与贫液换热系统。吸收塔内采用胺溶液逆向喷淋技术，捕捉进入吸收塔内的高炉煤气中的CO2。富含CO2的富液经换热后泵入再生塔上部汽提解吸部分CO2。经汽提解吸后的半贫液进入再沸器，使CO2进一步解吸。解吸CO2后的贫液经处理后可返回吸收塔循环使用，捕捉得到的高浓度CO2处理后可用于化工生产、开采石油等。
钢厂照片/照片来自于图库（3）浦项化学法吸收分离高炉煤气CO2。与新日铁化学法不同，浦项制铁采用氨水作为化学吸收剂，基本流程与新日铁的有机胺法相似，但解吸温度远低于新日铁。新日铁采用常规有机胺法，其解吸温度约为℃，而浦项制铁采用的氨水法的解吸温度仅为80℃，使气体解析过程的能耗大幅度降低。此外，浦项制铁还在研究PSA法的高炉煤气CO2分离技术，已经搭建了处理能力为1m3/h的小型试验平台。
碳排放/图片来自于图库（4）安赛乐米塔尔氧气高炉煤气CO2分离。氧气高炉的高炉煤气中仅含有CO和CO2的混合气，仅含有极少量的氮气。米塔尔公司在Eisenhüttenstadt-EHS钢厂建设了真空变压吸附（VPSA）设备，并在产能为70万吨/年的高炉上投入使用。该项目主要研究高炉炉顶煤气循环工艺及闭环操作的可行性。高炉顶部煤气循环（TGR-BF）是ULCOS项目的一项重点新技术，欧盟选择了VPSA法提纯CO，吸附尾气即为CO2。VPSA相比于PSA，尾气杂质解析得比较彻底，缺点是需要增加动力设备和抽真空设备，固定投资随之增加，运行费用也会相应增加。
绿色地球/图片来自于图库