钢铁工业是国民经济的支柱产业，也是污染物和碳排放重点行业，根据研究报告我国钢铁行业二氧化碳排放占全国总量的16%左右。在国家“双碳”目标及十四五“更趋严格的能耗”要求下，钢铁行业低碳绿色发展越显重要。我国钢铁工艺主要以高炉+转炉长流程冶炼为主，长流程钢占比90%，而长流程的吨钢CO2排放在1.8~2.2t，二氧化硫、颗粒物、氮氧化物等污染物排放0.7kg/t以上，其中高炉炼铁系统的污染物排放占90%以上，CO2排放占85%以上，所以高炉炼铁系统的节能减排对钢铁工业低碳绿色化发展意义重大。 我国高炉炼铁炉料结构主要以烧结矿为主，烧结矿平均入炉比例在70%以上，但烧结工艺普遍存在工序能耗高、烟气和污染物排放量大等问题，对炼铁系统的污染物和碳排放影响较大。球团工艺的能耗和污染物排放仅为烧结工序的50%以下，CO2排放为烧结的30%左右，所以用球团替代烧结，提高球团矿在高炉炼铁中的使用比例有利于降低炼铁系统的污染物和碳排放。

近些年来，我国高度重视大气污染治理，烟气排放标准更加严苛，废气治理力度不断加大，脱硫脱硝等废气治理设施逐渐普及，使得全国二氧化硫和氮氧化物排放量逐年下降，但与此同时工业废气的排放量却在不断增加，废气排放量的快速增长抵消了废气治理的成果。因此，在关注污染物浓度减排的同时加强烟气排放量削减对改善大气环境减轻大气污染意义重大。对于钢铁企业，削减烧结工序烟气排放量将会对行业减排、改善大气环境产生重大意义。在烟气减排的同时将烧结工序余热最大化的利用，节约能源，降低能耗，为企业生产创造效益，同样产生重大意义。

本课题立足河钢承钢现有产线，围绕影响直接轧制的主要因素，因地制宜，以解决影响直接轧制的关键问题为切入点，通过理论研究指导技术方案的制定和技术改造的实施，成功开发了棒线材直接轧制负能制造技术，建立了棒线材负能化直接轧制的理论体系，形成具有自主知识产权的专利技术，探索了智能化在直接轧制工艺中的应用，提高了生产效率，大幅降低了生产成本，实现了全流程负能制造。（1）通过研究铸坯拉速与表面温度的关系，建立了数据模型，开发了小半径（R7m）方坯连铸机高拉速生产集成技术，优化冷却模型，确保铸坯切后温度达到1050℃以上，奠定了直接轧制温度基础；（2）建立铸坯直接输送通道，自主开发了全程保温技术、铸坯快速输送技术，确保高温铸坯过程温降低于20℃/min，50s内快速输送至轧机，成功建成了示范产线，轧钢工序能耗降低至10.55kgce/t，降幅达78.6%；全流程工序能耗-13.49kgce/t，实现了全流程负能制造；（3）开发了铸坯头部温度补偿技术，通过智能补温缩小头尾温差，实现了钢材头尾性能差稳定控制在15MPa以内，稳定产品质量；（4）自主开发了智能化出坯直送控制系统、全流程自动跟踪系统，大幅提升棒材产线智能化水平，为新建棒材产线或行业内传统棒材产线的升级改造提供解决方案。项目授权实用新型专利1项；项目受理专利5项，其中发明专利3项、实用新型专利2项；授权软件著作权2项，发表学术论文7篇。 本项目投产至今，累计生产86.5万吨，创效3460万元。 直轧示范线炼钢工序能耗-24.24kgce/t（回收蒸汽和煤气与工序电耗的差值），轧钢工序能耗10.94kgce/t，炼钢-轧钢工序能耗-13.3kgce/t，炼钢-轧制全过程吨钢能耗小于零，实现负能制造。直轧改造前，轧线工序能耗≥41kgce/t，改造后轧钢系统工序能耗为≤10.94kgce/t，能耗降低值≥30kgce/t。累计节约能耗折合3万吨标准煤，按照每吨标准煤排放二氧化碳2.6t、排放二氧化硫8.5kg计算可减排二氧化碳7万吨以上，二氧化硫240吨以上。

京津冀地区是我国钢铁最集中的地区之一，在钢铁工业中，烧结工序产生的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和二噁英等污染物分别约占钢铁生产总排放量的40％、60％、30％和95％，是钢铁生产中最主要的污染物产生环节。对于烧结烟气中氮氧化物、二噁英、重金属等污染物的脱除，传统工艺技术存在较大局限性，如活性炭错流吸附工艺对烧结烟气中污染物的净化水平还不能达到超低排放要求。在当前京津冀大气治理严峻形势下，开发能够实现多污染物协同治理和超低排放，具有高度集成优势的逆流式吸附装置具有很高的可行性、紧迫性和必要性。但将逆流式吸附工艺应用于烧结烟气多污染物的净化处理中，在国内尚属首次，没有任何成功经验可以借鉴，还需攻克大量技术难题。 鉴于上述背景，邯钢于2015年成立了项目组，决定在邯钢2#435m2烧结机上进行国内首套逆流式活性炭净化装置的研究与开发，为我国烧结烟气治理技术的发展与进步进行有益的探索与实践，推动烧结烟气净化技术的升级，为京津冀地区乃至全国大气治理工作起到良好的引领与示范作用。

本项目开发了在焦炉烟道气脱硫中消纳处理利用焦炉煤气脱硫废液+剩余氨水的技术，已经成功投入运行，每小时可以处理焦化脱硫废液+剩余氨水10-12t/h，为钢铁和独立煤焦化企业提供了一个焦化废水低投入、低成本消纳利用新的可比较选择的解决方案。 山西长治某焦化公司现有1座4.3米焦炉工业规模试验于2016年5月5日开工、2016年6月30日开始投入调试运行，至今已经成功运行120天。系统安装了在线监测，并且已经接入当地环保部门的实时监控系统。监测结果：焦炉烟道气脱硫后粉尘含量＜10mg/m3、二氧化硫＜5mg/m3、氮氧化物＜150mg/m3，系统进口烟道气和净化后排烟温度分别为260ºC、50ºC。现有焦化废水蒸氨和生化的负荷大幅降低，仅用于处理化产系统的生产废水。

该技术针对现有技术的不足与缺陷，提供一种同时脱除烟气中硫氧化物与氮氧化物的方法, 在采用与传统半干法烟气脱硫技术相同的钙硫摩尔比的情况下，通过使用催化剂以及合理控制工艺步骤和运行参数，先将一氧化氮催化氧化为二氧化氮后，再与二氧化硫一起被吸收剂Ca(OH)2或CaO吸收，实现同时脱硫脱硝的目标，脱硫效率超过90%，在实现高效脱硫的同时，也可以脱除烟气中的NO，脱硝效率约80%，使得在常规的烟气二氧化硫浓度和氮氧化物浓度范围内，硫氧化物和氮氧化物排放能够满足国家环保要求，大大节省了设备投资，降低了烟气污染物排放的控制成本。同时，该技术的副产物为硫酸钙、硝酸钙、亚硝酸钙的混合粉末，可以直接作为水泥或混凝土添加剂使用，极易转运及处理，也可带来一定得经济效益。