钢铁冶炼过程需要消耗大量的能源及水资源，耗水量约占我国全部工业用水消耗的10%，废水排放量约占全部工业废水排放量的14%，是典型的高耗水行业。我国高度重视钢铁行业的用水节水，经过20多年的发展，目前钢铁企业的平均吨钢新水耗量约2.5m3/t，平均吨钢废水排放量约0.5~0.6m3/t，仅分别为20年前的1/10及1/20，均已达到国际先进水平，但总量依然巨大。以2020年全国粗钢产量10亿吨计，当年新水消耗约25.7亿m3，废水排放量约6亿m3。此外，钢铁企业大量使用水作为冷却介质，经过蒸发后的废水中富集了大量盐分，盐浓度可达新水的数十倍以上，直接排放将对生态环境、人类健康和安全造成极大的危害，也会造成盐资源的损失。因此，实现钢铁行业的废水零排放，回收水资源与盐资源，已然成为践行习近平生态文明思想、推动钢铁行业绿色发展的当务之急。 然而，当前钢铁行业的废水零排放却受制于分盐结晶这一关键性技术。分盐结晶是指通过热法或者膜法，将工业废水中的不同盐组分（如NaCl、Na2SO4、KCl等）分离，然后通过结晶的方式实现水与单质盐的分离，过程中的冷凝水回用，盐晶作为其他行业的原材料，实现新水用量降低、废水零排放的目的，过程中常用的膜分离技术、蒸发浓缩/结晶技术均属于成熟技术，已在不同领域中成功应用。但是在钢铁行业探索废水分盐结晶技术应用的过程中，由于水系统设计缺少对钢厂水质水量的系统性精准预测，常规废水预处理技术缺乏智能化精细控制，水系统管理方式落后等原因，致使目前我国钢铁企业的大多数废水零排放系统均无法高效稳定运行，运行成本高、故障率高、盐品质低，影响企业水资源的利用效率和废水零排放成效。因此，亟需从水盐平衡、预处理精细化管理、水系统智能化管控等角度攻克分盐结晶技术应用过程中存在的诸多问题。

现有低NOX燃烧技术主要围绕如何降低燃烧温度，减少热力型NOX生成开展的，主要技术包括分级燃烧、预混燃烧、烟气外部再循环、多孔介质催化燃烧等等。然而现有上述低氮燃烧技术存在以下缺陷： 1、火焰温度高。现有低氮燃烧技术仍然是基于传统有焰燃烧开发的，对于降低氮氧化物有一定效果，但无法根本消除过高的火焰峰值温度，无法大幅度降低氮氧化物排放，没有本质的突破，难以实现超低排放效果。 2、适应范围窄。现有低氮燃烧技术应用场合受限制，难以满足某些特殊应用场景，例如高浓度富氧燃烧、高热值煤气及受限空间内的高强度燃烧等应用场景下，现有低氮燃烧技术难以实现低氮排放。 3、稳定性差。我国钢铁企业数量规模庞大，部分企业由于工序工艺限制导致工况复杂多变，如产能负荷、燃料成分等的波动，现有低氮燃烧技术无法实现工况波动下的稳定超低排放。 因此，解决现有低氮燃烧技术缺陷，攻克诸如工艺温度对氮氧化物生成的显著影响、高热强度燃烧下低氮排放的实现、工况复杂多变对氮氧化物排放的稳定性影响等关键技术难题是本项目的主要研究内容。

本项目聚焦于转炉一次烟气中粉尘的高效、稳定、安全捕集技术，采用分级除尘理念，通过对粉尘的高效捕集及净化处理，解决了传统转炉一次烟气除尘系统颗粒物排放不稳定、细颗粒物捕集效率低、除尘系统能耗高等缺点，技术的指标先进性、成熟度、可靠性及安全性等各主要性能指标上均优于国内外同类技术，对改善大气质量、构建天蓝水绿的美好环境和促进社会经济可持续发展具有重要意义。

本技术实现超低排放的核心设备为高效一体超净排放冷却器，主要由降温装置、雾化装置、导流装置、脱水装置等组成。降温装置快速降低煤气温度，使煤气达到饱和；雾化装置增强水汽与细颗粒的凝聚混合；导流装置使塔内形成均匀通道；脱水装置使煤气加速，在煤气高速旋转、剧烈混合的过程中，烟气携带的雾滴和粉尘被脱除。

在焦炉地下烟道翻板阀和烟囱之间新建脱硫脱硝设施，对烟气进行脱硫、除尘、脱硝治理。 技术原理与工艺路线：采用SCR脱硝+半干法脱硫工艺，脱硫采用生石灰或消石灰作为脱硫剂，在脱硫塔内流态化的脱硫剂吸收SO2，实现脱硫；脱硝是通过SCR反应器内的催化剂催化作用，将NOx转化成N2。工艺流程依次为：地下烟道→加热装置（备用）→SCR反应器→余热锅炉→脱硫塔（含除尘器）→引风机→烟囱。 技术特点：SCR脱硝置于系统最前端，可充分利用焦炉原烟气的高温进行脱硝反应，减少烟气升温能耗；脱硝后的高温烟气，通过余热锅炉生产0.4~0.5MPa的蒸汽回用；经过余热回收后的烟气温度非常适合半干法脱硫工艺，脱硫的同时，烟气的粉尘得到控制；脱硫后的烟气温度在110~120℃，送回烟囱满足烟囱热备功能。

本项目属于冶金节能减排领域。 我国钢铁产量大，污染物排放高，颗粒物、SO2、NOX分别占工业的30.1%、13.7%、15.7%。现有排放标准已无法满足“打赢蓝天保卫战”要求。2017年政府工作报告提出：推动钢铁行业超低排放改造。结合目前钢铁行业环保水平，钢铁行业实现超低排放还存在以下难点：（1）无组织排放点位多、排放量大，排放底数不清，缺乏治理有效路径；（2）高炉煤气用户SO2排放末端治理难度大、缺乏源头控制技术；（3）转炉一次除尘、高炉料罐均压煤气等重点工序颗粒物治理技术不完善；（4）球团烧结稳定达标排放难度大。（5）污染物一体化管控难度大。针对上述难点，首钢股份公司开展了无组织排放管控治一体化技术研究，有组织达标排放成套技术研究。项目取得了以下创新成果： （1）首次建立了迁钢钢铁生产全流程超低排放技术体系，研究了钢铁生产全流程污染物排放特征及规律，开发了有组织排放稳定达标的成套技术，搭建了全流程污染物管控治一体化智慧环保平台，使首钢股份公司吨钢颗粒物、SO2、NOx排放绩效指标分别达到了0.17kg、0.21kg、0.4kg。 （2）开发了有组织排放长期稳定达标的成套技术，在综合分析高炉煤气有害成分的基础上，首创了高炉煤气喷碱控硫技术；在系统研究了煤气防爆技术和污水处理技术后，首次将湿式电除尘器技术与转炉煤气OG除尘有机结合；对料罐煤气放散特征系统分析技术上，首创了全量回收料罐均压煤气技术；在系统性地研究了球团烟气特点后，创造性地将SCR脱硝技术引入到球团烟气治理领域；通过上述技术的应用使迁钢公司有组织排放远低于超低排放要求。 （3）建立了无组织排放综合除尘控制技术体系，首次研究了无组织排放产尘机理和扩散规律，开发了卸料行为图像智能识别技术、超细雾炮抑尘技术、双流体干雾抑尘技术、生物纳膜抑尘技术、Y型双层密闭导料装置等，实现对无组织排放污染物管控与治理。 （4）首次建立钢铁企业超低排放智能管控平台，开发了以网格化综合管控模块为核心，以大数据技术及机器学习自适应算法为驱动，以机器管理代替人员管理，实现污染源点精准化、治理技术智能化、治理过程信息化、决策反馈一体化、污染应对数据化、操控管理无人化的“黑灯工厂”。 项目环境效益显著：2019年比2017年颗粒物减排3122吨，SO2减排1531吨，NOX减排2344吨，减排比分别达69%、47%、42%。

自2013年开始，该项目在安徽省科技攻关计划的支持下，通过产学研用全链条联合，历经多年艰苦攻关，攻克了“转炉能量高效利用与低排放工艺技术”等转炉炼钢流程的关键技术难题，降低了转炉固体废弃物与气体排放，为促进我国转炉炼钢企业实现资源节约、环境友好型炼钢作出了重要贡献，并取得了以下创新成果： （1）首次提出了转炉内炉渣分阶段控制工艺，即在脱磷阶段采用复合相炉渣脱磷方法，利用2CaO•SiO2-3CaO•P2O5固溶体颗粒脱磷，实现了低碱度炉渣脱磷（炉渣减低于2.5）；在溅渣护炉阶段通过加入白云石进行钢渣改质，提高炉渣碱度，使得炉渣满足溅渣护炉要求，并将高碱度炉渣循环至下一炉使用，通过炉渣分阶段工艺大幅降低了渣量和气体排放，提高了转炉能量利用率； （2）自主研发了转炉内铁矿石熔融还原技术，首次发现了影响铁矿石熔融还原率的关键因素，实现了转炉不同冶炼阶段铁矿石的熔融还原控制方法，使得一部分铁矿石不需要采用烧结、炼铁流程，而被直接还原为铁，降低气体排放；另一部分铁矿石存在于炉渣中，有效降低了铁氧化造成的铁损； （3）开发了转炉智能化炼钢控制模型，通过对转炉内物料平衡、能量平衡以及反应均衡的解析，解决了转炉内物料合理供给、能量经济利用、铁矿石熔化还原、高效脱磷、平稳吹炼、终点命中、炉体维护以及钢渣循环利用等一系列关键技术问题，实现了科学炼钢。

低氮燃烧技术一直是控制锅炉NOx应用最广泛且经济实用的措施。它是通过改变燃烧设备的燃烧条件来降低NOx的形成，具体来说，是通过调节燃烧温度、烟气中的氧的浓度、烟气在高温区的停留时间等方法来抑制NOx的生成或破坏已生成的NOx。 本技术可应用于燃烧高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气的锅炉烟气处理，处理之后烟气达到超净排放标准。