焦化废水是焦化厂生产焦炭、煤气、焦油以及焦化产品的过程中产生的废水，其成分复杂，含有大量难降解的、危害水生生物和人体的剧毒物质及致癌物质，这些物质对微生物的生长繁殖有很强的抑制作用，可生化性差，但COD浓度很高，通常可高达4000mg/L以上，达标排放标准为80mg/L以下，焦化废水的处理具有很高的难度。 我国有数百家焦化厂和煤气厂的焦化废水处理几乎全部采用传统活性污泥法，没有完善的去除COD及脱氮脱氰装置，大部分企业不能达标，存在生化处理段效率低、耐冲击能力差、运行不稳定及运行费用高等问题，亟需新型焦化废水处理技术及核心装备。

钢铁工业煤气生物发酵法制燃料乙醇新技术使用的菌种为乙醇梭杆菌，是一种严格厌氧细菌，因此对原料气需要进行除氧处理，气体中的苯、萘、焦油、氰化氢、乙炔等均会影响菌体健康生长。保持菌体健康是发酵过程连续稳定运行的先决条件，因此需要通过研究钢铁工业煤气组分特点，优化气体预处理工艺设计及催化剂选型，确保发酵进气得到有效净化。 发酵反应过程在生物反应器中进行，菌体与气体充分接触，吸收气体中的CO并在微生物菌体代谢反应下转化为乙醇等代谢产物，同时实现菌体持续的增殖。CO利用率、乙醇浓度、乙醇产率等参数是影响项目成本及能耗的关键指标，通过研究搅拌速度、气体分布、CO供给等对CO利用率及代谢产物分布的影响，提高CO利用率、乙醇浓度等发酵性能指标。 本项目采用连续发酵工艺，持续的排出含有菌体及乙醇等代谢产物的醪液，发酵醪液中含有大量的菌体蛋白，经提取乙醇后的含菌余馏水如直接排入污水，高含量的菌体蛋白将会使污水系统无法运行。根据菌体蛋白特性，选择分离干燥工艺，开发菌体蛋白的高价值应用，将有助于降低后续污水处理负荷，同时通过回收副产品提高经济效益。 发酵工艺是一种需要在液体环境下进行的高耗水工艺，研究蒸馏余馏水及污水处理后中水回用对发酵性能及代谢产物积累的影响，实现高比例水回用，将有助于降低水及化学品消耗，降低污水处理负荷，进而降低生产成本。 通过以上研究，打通从原料气预处理、发酵、蒸馏脱水、菌体蛋白分离干燥、煤气处理、污水处理等全系统工艺流程，实现高性能发酵及产物高效提取，解决废水处理难题，形成循环化系统集成工艺，并在此基础上建立全球首套钢铁工业煤气发酵法制生物乙醇工业化示范装置，将工业煤气发酵技术从实验室技术转化为工业化应用。

目前冶金、焦化行业用于焦炉煤气脱硫脱氰的主流工艺。但该脱硫工艺长期以来存在以下问题： 1、脱硫副产硫磺纯度低（通常含有焦油、萘、煤粉、焦粉等多种杂质，纯度一般仅能达到90%左右。），市场销售困难，甚至补贴销售，导致焦炉煤气脱硫后硫资源无法有效回收利用，造成资源浪废并固废产生二次污染； 2、脱硫过程产生的含有硫氰酸铵、硫代硫酸铵等副盐的脱硫废液缺乏有效的处理工艺。多数厂采用提盐工艺提取硫氰酸铵及硫代硫酸铵粗盐产品，但市场容量小，产品滞销。同时，提盐工艺操作现场环境污染及设备腐蚀严重。 3、煤气脱硫系统副盐浓度高，影响焦炉煤气脱硫脱氰效率，对钢铁联合企业下游煤气用户及环保造成较大危害，并增加二次脱硫成本。 因此，研发环境友好、资源节约、能够有效处理焦炉煤气氨法湿式催化氧化脱硫工艺副产低纯度硫磺及脱硫废液的新的工艺技术及装备，对于改进、提升国内焦炉煤气脱硫脱氰工艺技术水平，推动钢铁冶金及焦化行业技术进步，实现行业节能减排及发展绿色循环经济具有重要的意义。 中冶焦耐在国内自主研发成功了焦炉煤气氨法湿式氧化脱硫工艺副产低纯硫磺及脱硫废液制酸工艺，2017年8月在南钢焦化成功建成投产，并获得2021年冶金科技进步奖。

炼焦行业是工业污染大户。在焦炉生产过程中，装煤和出焦等环节产生大量有毒含尘废气,并无组织排放到大气中。其中含有固体悬浮物、苯可溶物、苯并芘、H2S、NH3等有害物质,长期接触对人体健康十分有害。这些烟尘主要来自于焦炉连续性、阵发性和事故性三类排放源。 炉头逸散烟尘的特点是，间歇性排放，烟气湿度大，温度高，含有可燃气体和焦油，而且产尘点会在长距离上频繁移动，兼有固定源和移动源的特征。炉头烟尘处理的难点在于: 1、如何高效保证烟尘捕集率 炉头周围设备、构筑物较多，炉头烟尘逸散速度快，如何根据现场情况研发合理的收尘装置是保证烟尘捕集率的关键。 2、除尘系统如何适应焦炉生产工艺特点 出焦和平煤等焦炉生产过程是有规律的间歇性作业，整个焦炉不是所有的炉门都在逸散烟尘，需对炉头烟尘逸散点进行精准控制。研发一套完全适应焦炉生产的炉头除尘软硬件系统是一大难题。 3、如何实现焦炉烟尘处理系统的稳定运行 从以往运行经验看，焦炉烟尘中含有高温挥发出的焦油及未燃烧充分的炭渣火星, 容易粘布袋和烧布袋，严重影响除尘器的稳定运行。 因此。研制出适应于新环保政策要求的的焦炉炉头除尘技术迫在眉睫。

本项目属于节能减排领域。 焦炉炉头除尘关键技术是将焦炉炉头溢散烟尘有组织收集并进行深度除尘净化后达标排放的烟尘治理技术。 我公司通过长期调查研究，自主研发，与有关焦化生产单位紧密沟通，在焦炉炉头烟气收集、除尘控制、高温烟气处理系统等关键技术方面取得突破性成果，填补了国内空白，并进行了推广。 炉头溢散烟尘收集率 ≥95%、系统装置满足净化后出口烟气粉尘排放浓度＜10mg/Nm³、与焦炉同步运行率：100%、综合运行成本≤2元/吨焦炭。 2017年技术应用于宁波钢铁焦化厂机焦侧炉头烟尘治理EPC总承包工程，工程项目顺利通过验收，目前项目运行情况良好。宁钢两座6m焦炉，每年减少向大气排放的粉尘约1000t，烟气中含的苯并芘、焦油等有机物也一同得到治理，杜绝了焦炉生产烟尘无组织排放带来的大气污染，同时极大的改善了焦炉区域作业环境。

本技术的主要内容是成套煤气源头精脱硫工艺技术及装备，适用于高炉煤气和焦炉煤气源头精脱硫。 本技术的原理是采用新型纳米疏水微晶材料作为吸附材料，采用多塔变温吸附技术，在较低温度下同时选择性地吸附硫化氢、有机硫、氨气、苯、萘、焦油以及重质芳烃等，获得满足净化要求的焦炉煤气或高炉煤气。当吸附饱和后，利用少部分净化后煤气经过加热后对吸附塔进行解吸再生。解吸气送现有烧结系统或者回送到焦化初冷器前，也可就地处理。每个吸附塔交替进行吸附和解吸，系统连续运行。 对于高炉煤气源头精脱硫，其工艺路线是经过高炉布袋除尘和余压透平发电装置后的煤气进入多个并联装填微晶材料的吸附塔后，高炉煤气中氯离子、有机硫和无机硫等被吸附，净化后煤气总硫含量小于5mg/m3，精制高炉煤气送管网。对于焦炉煤气，其工艺路线是在来自湿法粗脱硫装置后的焦炉煤气进入微晶吸附煤气处理系统，精制焦炉煤气送用户管网。

上升管内壁涂覆纳米自洁材料，在荒煤气高温下内表面形成均匀光滑而又坚固的釉面，焦炉荒煤气与上升管内壁换热时，难于凝结煤焦油和石墨，高效回收荒煤气余热，并实现管内壁自清洁。

针对焦炉烟道气温度低、组分复杂、波动频繁及焦炉生产要求，本技术与工艺路线为“高效低温降半干法脱硫+颗粒物回收+低温选择性催化还原法（SCR）脱硝”。 半干法脱硫采用Na2CO3或Ca(OH)2饱和溶液与烟气中的SO2进行反应，生成对应的硫酸盐，实现SO2脱除；低温选择性催化还原法脱硝以NH3 为还原剂，在SCR低温催化剂作用下与烟气中的NOX反应，生成N2和H2O，实现NOX脱除，并控制NH3的逃逸率。 焦炉烟气净化后SO2＜20mg/Nm3，NOX＜100mg/Nm3，粉尘＜8mg/Nm3，NH3<10 mg/Nm3。 焦炉烟道气温度低，烟气中的SO2、H2S、焦油等组分对SCR脱硝催化剂及脱硝效果有巨大的潜在威胁。本成果创造性地提出了先半干法脱硫+布袋除尘+低温SCR脱硝的工艺路线，针对性地解决了低温条件下脱硫与脱硝的协同问题。 旋转喷雾干燥半干法脱硫效率高，温降低，产生的脱硫粉末挂附在除尘布袋外表面，起到预喷涂作用，可有效吸附烟气中的焦油、盐类物质，为后续脱硝创造良好条件。SCR催化剂在此条件下高效低温脱硝，延长催化剂使用寿命。

焦炉荒煤气显热回收利用技术通过上升管内壁纳米导热层、外部纳米隔热保温层、耐高温耐腐蚀合金材料、上升管整体结构、水汽循环自动控制系统的研发与应用，开发出适合于焦炉上升管余热回收利用装置及配套系统，并且安全、稳定、高效、长周期的运行，继而将上升管逸出的荒煤气进行热交换，将荒煤气的余热得到充分应用，实现上升管余热回收，从而提高焦化企业的技术、经济、环保三重效益。 本技术的关键技术为上升管换热器，其克服了设备腐蚀、上升管套筒可能发生漏水、内壁结挂大量焦油、使用寿命及换热效果差等问题。

由于荒煤气中含有焦油蒸汽、水蒸气、苯蒸汽等，温度低于450℃，荒煤气中煤焦油会凝聚出来；温度高于800℃，荒煤气中碳又会聚集生成石墨，况且只能在直径400-500mm的上升管圆形筒腔内想办法，换热器绝对不能漏水到炭化室，这也就是炼焦人常说的“三怕”：怕漏水、怕长石墨、怕挂焦油。 荒煤气回收的关键技术是上升管内部设置的换热器，该新型上升管换热器技术，具备防漏水、防结石墨及防挂焦油的三重功能。