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。

钢铁企业原料场接收经由水路、铁路、公路运输进厂的原燃料，通过存储转运、和混配加工，为高炉、烧结、焦化等工序提供生产需要原、燃料的稳定可靠供应。 料场由多个相对独立的子料场组成，分别负责储运不同品种的原燃料，供应对象也各不相同，按年产1000万吨铁水产能计算，年接收转运球团、块矿、焦炭、粉矿、生熔剂、混匀矿等近千种约为2600万吨原燃料。具有品种繁多，堆存场地料线更换频繁等特点。传统料场在管控方面存在以下问题： 1、堆取作业依赖机上人工操作 2、缺失关键信息 3、缺少对数据的统一管理 4、生产组织依赖个人经验，缺少科学决策系统支持 针对上述问题，中冶南方数智料场研发团队开发了数智料场技术，成功实现了钢铁企业大型料场的一体化管控，有效解决了传统料场在自动控制和管理技术方面存在的不足。

国内外应用较多的为卧式热回收焦炉。虽然热回收焦炉解决了环保和优质炼焦煤资源匮乏而制约发展的瓶颈问题，但仍存在以下亟需解决的几大问题：1）炭化室宽，一般超过3m，结焦时间长达48~72小时，生产效率低；2）占地面积大、炉体表面散热损失热量大，一般是机焦炉的~7倍、建设投资大；3）冷空气直接从炉顶进入炭化室与荒煤气燃烧带来较大的焦炭烧损，一般达到2~6%；4）热回收焦炉实现荒煤气均衡分配均匀燃烧是世界性难题，目前国内外尚未有解决办法，造成结焦过程供热波动大，可控性差，严重影响焦炭成熟的同时易发生焦炉炉体高温事故；5）焦炉加热均匀性在高向纵向和横向多个维度上缺乏调节手段，焦炭质量均匀性差。6）入炉助燃空气没有进行预热，影响加热效率；7）设立的保护高温炉体安全的空气垫层为自然对流，散热损失大。 我国作为炼焦大国，国家相关部门陆续出台了一系列相关的环保规范和标准。以更加绿色的方式生产优质焦炭已经成为了中国炼焦行业发展的必经之路。以追求炼焦生产极致绿色和极致能效为最高目标，开发并应用更加清洁高效节能和节约优质资源的新型焦炉炼焦技术，对我国炼焦行业绿色可持续发展具有重大现实意义。

提高喷煤比是高炉炼铁节能减耗和改善操作指标的重要措施之一，但未燃煤粉对炉况和高炉冶炼过程的影响较大。多年的高炉炼铁生产实践表明，高炉上部压差变化不大，未燃煤粉主要集中在高炉下部，制约高炉配煤比的因素主要有：1）未燃煤粉在高炉下部的过量堆积，会使高炉透气性下降，气流分布异常，压差增大，严重时导致高炉操作不稳定；2）为了控制一定的燃料比，煤粉提高的同时必然需要焦比降低，有限的焦炭在高炉内由于气化溶损反应的作用，使得高炉软熔带及以下部位的焦炭强度变差，限制了焦炭在软熔带发展“焦窗”功能的作用。 由于以上两个原因的共同影响，限制了高炉煤比的进一步提高，且未燃煤粉的分布无法得到有效控制，焦炭强度在高炉内无法得到有效保护、高炉透气性难以改善以及炉身热效率难以进一步的提高。因此，上述两个原因是长期以来限制高炉冶炼提煤降焦的技术瓶颈之一。基于此，以东北大学为代表的研究团队自1996年起，针对该问题展开了详细深入的理论研究、技术开发、设备制造和工业化应用等方面的工作。历经20余年的不懈努力与研究，以改善未燃煤粉在高炉内的分布、避免局部过量堆积为出发点，以保护焦炭强度为重要应用效果，以改善高炉透气性、提煤降焦、强化高炉冶炼，提升高炉炉身热效率为最终目标展开一系列的技术攻关，最终本项目的研究成果成功地实现了工业化的稳定应用。 本项目主要得到如下创新性的研究成果： （1）基于未燃煤粉在高炉内的分布状态及其对高炉冶炼的影响，建立了“原始创新”的炉身喷吹与风口喷吹并行的“两段式煤粉喷吹理论”，揭示了炉身喷吹煤粉的走向及其影响因素，为控制未燃煤粉的分布、改善高炉料柱透气性和有效保护高炉操作环境下的焦炭强度等目标提供理论基础。 （2）开发了两段式煤粉喷吹工艺，即在传统风口喷吹的同时在炉身下部软熔带上方设置炉身喷吹口，该工艺具有保护焦炭强度、改善料柱透气性和提高高炉热效率等特点。采用该技术可实现喷吹煤粉在高炉内的高效利用，针对未燃煤粉特性，达到了“扬长避短”的使用效果。 （3）基于本项目提出的高炉两段式煤粉喷吹理论及工艺，设计了两段式煤粉喷吹技术的关键设备和操作系统，包括水平式特质喷枪及适合于炉身喷吹的硬件系统和自控控制系统以及二次补气技术和配套操作系统。这些关键设备和操作系统运行稳定可靠，实现了两段式煤粉喷吹工艺的长期稳定运行。

目前，世界各国均采用焦炭反应性CRI及反应后强度CSR作为焦炭热性能指标，来判定高炉内焦炭溶损劣化程度及其对料柱透气性和透液性的影响。为了保证焦炭具有低CRI和高CSR指标，炼焦配煤必须大比例配入稀缺的优质主焦煤。为了给包钢多用区域炼焦煤的低成本炼焦-炼铁技术提供支持，必须在焦炭热性能及其配煤质量评价等方面创新，构建新的焦炭热性能和煤质评价方法，满足包钢不同容积高炉对于焦炭质量的真实需求，指导配煤炼焦和高炉操作。 项目通过包钢不同容积高炉用不同CRI及CSR焦炭冶炼实践及其炼铁原理解析、包钢不同容积高炉用焦炭CRI及CSR和综合热性能的评价等确定了满足包钢不同容积高炉冶炼合理需求的焦炭CRI及CSR指标，建立了焦炭综合热性能与CRI及CSR的关系，用于焦炭热性能评价。通过包钢炼焦用煤的基本性质和炭化关联性质评价、焦炭质量指标与炼焦用煤和配合煤的基本性质和炭化关联性质指标的相关性分析，建立了用炭化关联性指数表征煤炼焦性能的焦炭质量预测模型。 项目成果的创新性在于：（1）首次将包钢不同容积高炉冶炼实践、炼铁原理分析和矿焦耦合实验结合，阐明用焦炭CRI及CSR指标预测高炉内焦炭溶损劣化对高炉冶炼影响的不足。（2）首次采用焦炭综合热性能CRR25-T和CSR25-T指标作为焦炭热性能CRI及CSR指标的补充，评定包钢不同容积高炉用焦炭合理需求的质量，保证了包钢不同容积高炉使用较低CSR指标焦炭的炼铁技术实施。（3）首次采用煤炭化关联性实验方法评价煤的炼焦性质，揭示了胶质层的膨胀和塑性黏特性，提出了表征煤炭化关联性的透气性指数和形变指数。（4）首次建立了用煤炭化关联性指数作为煤炼焦性能指标的焦炭质量预测模型，预测M40、M10、CRI的合格率均分别达到100%，CSR为91.7%，并能用于焦炭的综合热性能。 通过项目研究，以2020年包钢股份1月采购价格为不变价格计算每月用煤成本，包钢股份2020年1-6月利用项目研究成果，通过优化配煤结构，合理配煤，在保证焦炭质量的前提下，降低了用煤成本10418.4万元。该项目形成的新焦炭评价方法，解决了炼焦-高炉炼铁全流程的资源配置及高效利用问题。在国内外首次采用炭化关联性相关系数构建了焦炭质量预测模型，提高了模型的准确性和实现了模型的通用性，项目成果也为焦化及炼铁工作者对炼焦煤和焦炭提供了的新认识、新思路和新方法。

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。

研发了一种新的煤调湿技术，入炉煤经均质布料装置进入锤式干燥破碎机，入炉煤在破碎的同时被干燥。大部分入炉煤在破碎机下部收集，少部分经旋风和布袋收粉器收集，所有入炉煤经混合机混合后送往焦炉。 通过选用一种均质布料装置，使装炉煤在破碎机内分布均匀，无破碎死角；设计一种专门的破碎机进口装置，使装炉煤与烟道气进入破碎机后能充分接触；创新设计一种具有干燥功能的破碎机，使装炉煤在破碎的同时被干燥。 在国内外首次采用干燥破碎一体化煤调湿工艺及设备，不仅稳定了炼焦煤的水分，而且改善了粒度分布，有效的提高了焦炭质量。干燥热源最少七成以上来自焦炉烟道废气，少量不足热源由烟气炉提供。流程紧凑，投资少，能耗小运行维护简单，占地面积小，满足炼焦节能降耗的要求。 本技术对原煤水分适应性高，调湿能力弹性较大，调湿后装炉煤水分含量可以根据炼焦要求进行调整，非常适合现有焦化厂改造。在莱钢7#、8#焦炉上进行了工程化应用，将原煤年平均含水量从10.6%调湿后降低到8.5%，调湿效果明显。工艺设备运行稳定可靠，实现了科技成果向现实生产力的转化。

本项目创新性提出干熄炉结构改进及砖型改进技术；优化干熄焦配套及智能控制系统；开发出具有完全自主知识产权干熄焦操作技术。 该项目成功解决了困扰焦化行业干熄焦长寿的技术难题推进了焦化行业技术进步，推动了焦化行业的节能、环保、提质。创造了干熄焦2、6、12（2年一小修、6年一中修、12年一大修）的长周期稳定运行的行业最好水平；为鞍钢大高炉的稳定运行提供了优质焦炭及安全保障，具有重要现实意义。项目实施后，年减少红焦蒸发掉水150万吨、酚400多吨、硫化氢200多吨、氨4 00多吨，减少30万吨CO2温室气体排放，具有重要的环保及社会意义。 项目累计创效1.67亿元；形成专利17项，获全国发明展览会奖1项、中国设备管理创新成果奖1项。

该项目针对焦化企业传统蒸汽共沸汽提脱苯工艺的粗苯收率低、能耗高、废水废渣废气污染环境、运行成本高等问题，依据炼焦化学工业流程学 “三流一态”（物质流、能源流、信息流及其对应的过程状态）的理论，提出以“负压实沸点蒸馏”取代传统蒸汽共沸蒸馏，开发了负压脱苯工艺流程和装备。在国内首次进行了双塔双炉负压脱苯的工业实践，升级优化了单炉单塔脱苯工艺，实现了“脱苯和再生高效集成”、“脱苯再生差压操作集成化与大型化”等塔器高效集成技术的创新和突破。该项技术已获得专利4 件（其中发明专利2件），成功应用于11家焦化企业（共12套，焦炭产量1600万t/年），累计为用户新增经济效益4.85亿元，累计减排CO2 6.78万t，减排废水155万t，减排VOCs 22万t，经济效益和社会效益显著。

该项目以解决焦化行业超低排放、节能低耗、智能高效、炉体长寿为导向，借助先进的过程仿真软件平台和火焰分析模型及三维立体设计进行优化设计和材料选择，通过原始创新和集成技术创新的有机融合，利用流体力学原理集成燃烧传热理论、现代焦炉装备技术、人工智能控制理论，在新型大容积顶装焦炉高效控硝节能燃烧技术、炉体结构与耐火材料、炉体无泄漏密封技术、关键炉体结构与铁件设备、焦炉智能化控制及智能配煤技术等方面取得了创新性成果，研发的焦炉空气两段助燃+大废气循环量控硝燃烧技术、焦炉非对称式烟道、焦炉四段式保护板、焦炉智能控温、半球阀式单炭化室压力调节（SOPRECO）、机车无人操作、7.2m焦炉特大型上升管显热回收、焦炉炉内脱硝、智能配煤技术方面具有自主知识产权。研发的超大容积焦炉具有结构新颖、污染物排放明显减少、劳动生产率高、焦炭质量好、炼焦能耗低、适应我国炼焦生产超低排放、炼焦煤资源结构特征等优点。