高炉煤气是高炉炼铁生产过程中副产的重要二次能源。随着环保要求的日益严苛和相关资源化利用技术的进步，高炉煤气的利用方式也在不断发生变化。文中从高炉煤气的副产与利用现状出发，详细分析了煤气中的各种有害气体的来源与产生途径，梳理比较了高炉煤气精脱硫与除酸工艺技术路线，总结了高炉煤气CO2捕获封存与利用的技术发展方向以及高炉煤气分离提纯CO作为化工生产原料的技术现状与发展趋势。结合分析结果，提出了高炉煤气多种有害成分协同治理，分离提取有价成分作为化工生产原料是符合中国能源结构和工业现状的发展道路。

2018年中国粗钢产量超过9.28亿t，约占世界总产量的51.3%，自1996年钢产量超过1亿t，已经连续23年居世界位。钢铁生产在保障国民经济发展的同时也带来了大量的固体和气体污染物排放。中国钢铁生产主要以高炉-转炉长流程工艺为主，长流程钢铁生产高炉炼铁环节是以铁矿石、焦炭和煤炭为主要原料，在生产出铁水的同时副产高炉渣和高炉煤气。

高炉煤气是高炉炼铁过程中副产的可燃性气体，是一种重要的二次能源。由于热值低、有害成分高，除自身热风炉加热使用外，富余高炉煤气的利用经历了从初的直接放散掉，逐步发展为后续加热炉提供能量，燃烧发电。随着环保要求的日益严格，对煤气燃烧后的排放标准要求越来越高，高炉煤气有效成分的提取与高附加值利用途径也被不断开发出来，本文对高炉煤气净化提质利用技术的现状进行了分析总结，并提出了符合中国能源结构和工业现状的发展方向，为今后钢铁生产的节能减排和综合利用提供借鉴和参考。

1、高炉煤气基本情况

1.1高炉煤气的产生与应用

高炉煤气副产量一般为高炉鼓风量的1.35～1.4倍，折合每吨焦炭约为3100m³，每吨铁约为1600m³。目前高炉炼铁的方式主要有2种，一是趋于大型化，其产品用于炼钢并进行深加工生产钢材;另一种是小型高炉，主要用于“短流程”铸造工艺生产铸造生铁。铸造生铁中硅、碳含量高于炼钢生铁，在冶炼过程中单位产品消耗的焦炭量比炼钢生铁要大，因此副产的高炉煤气的CO含量相对高一些，热值较高。另外利用高炉生产硅铁、锰铁等产品，由于需要的还原温度较高，生产过程副产的煤气也具有较高的热值。

高炉煤气的成分不仅跟高炉冶炼过程中的焦比、喷煤等燃料消耗有关，还与高炉的热风温度、富氧情况、高炉操作情况等诸多因素有关。由于高炉煤气中含有大量的N2和CO2，因此高炉煤气的热值较低。现阶段高炉煤气一般30%以上的用于自身的热风炉加热，很多钢铁企业采用汽动鼓风方式，汽动鼓风消耗高炉副产煤气约占25%。其余高炉煤气单独或者与钢厂其他副产煤气混合供给到企业各个工序环节的加热炉、均热炉、热处理炉等使用或者用于烧结点火，不同的企业使用情况不一样，目前钢铁企业高炉煤气保证生产加热需求后的富余煤气一般用于燃烧发电。

1.2高炉煤气主要有害成分

高炉煤气常见的有害元素有硫、氯、氟、氰等，一般还含有少量的氨和芳香烃等。主要来源于高炉炼铁过程使用的燃料、铁矿石、熔剂等炉料，在高炉炼铁过程中经过复杂的化学反应后以不同的化学物成分进入到高炉煤气中。不同的有害元素含量不同，对设备和大气的影响也不一样。随着环保要求的不断提高，对高炉煤气中的有害成分关注越来越多。

高炉煤气中的硫可分为有机硫和无机硫2大类。有机硫主要成分有：羰基硫(COS)、二硫化碳(CS2)、甲硫醇(CH4S)、乙硫醇(C2H6S)、噻吩(C4H4S)等;无机硫主要成分有：硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)等。由于现阶段大部分高炉煤气后都是通过各种方式的燃烧利用，因此煤气中的硫终都是以二氧化硫或三氧化硫的方式排放到大气中。

高炉煤气中的氯来源比较广，主要有高炉使用煤和焦炭中的有机氯以及所含灰分中的无机氯;矿石或矿石携带水分中所含的氯盐(KCl、NaCl、MgCl、CaCl等);炉料所使用的各种添加剂以及烧结矿喷洒的氯化钙等，目前国内炼铁烧结矿喷洒氯化钙已经很少。不同的氯化合物在高炉内高温、煤气和氢气的还原气氛中反应，终超过80%以氯化氢HCl的方式进入到高炉煤气中。氟与氯的性质类似，在煤、焦炭、铁矿石等炉料中都可以检测出氟的存在，中国煤炭中氟质量比为17～1100mg/kg，平均质量比为208mg/kg。

煤中的氟含量与灰分含量成正比关系，灰分越高，氟含量越高，煤中的氟主要以氟磷灰石(3Ca3(PO4)-CaF2)类无机矿物的形式存在。矿石也是高炉煤气中氟的主要来源，例如，中国包头白云鄂博铁矿中氟含量就处于较高水平。在高炉冶炼过程中炉料中的氟几乎全部挥发出来，极少量的氟以氟化氢(HF)和四氟化硅(SiF4)的形式随炉内上升气流进入到高炉煤气中，大部分以氟化钠(NaF)、氟化钙(CaF2)粉尘的形式在高炉内循环，终以炉渣形式排出炉外。