近些年来，高炉煤气管网及设备腐蚀问题突出，经检测，主要是由煤气管道内冷凝液含氯离子等酸性介质偏高所导致。分析其原因，与入炉炉料相关，更与高炉煤气净化工艺相关。 高炉煤气一塔式多级除氯工艺及装备即是在保留干法除尘工艺多发电的经济效益的前提下，对并入管网的煤气进行除氯处理，从而减少煤气中Cl-的排放、并解决管网及设备的腐蚀问题，是对干法除尘工艺有效的补充与完善。该装置规模与处理煤气量密切相关，系统喷淋水大部分循环利用，少量排放至高炉冲渣水系统或进入已有的污水处理系统，不产生二次污染。

转炉吹炼过程中产生的高温烟气由罩群补集后进入汽化冷却烟道，通过热交换作用将高温烟气中的热量进行回收，使转炉煤气温度降低至800～1000℃后进入蒸发冷却器。在蒸发冷却器上部用多个喷嘴向烟气喷射雾状水滴，水滴与烟气进行热交换被蒸发，将烟气温度由800～1000℃冷却至200℃左右。蒸发冷却器采用的喷嘴为双层环缝结构，喷嘴的中心孔喷水，环缝喷射蒸汽以对水滴进行雾化。转炉煤气经蒸发冷却器冷却至200℃左右后进入静电除尘器。在常规冶炼条件下，采用转炉煤气干法除尘技术可实现煤气回收量达到100Nm3/t钢，蒸汽回收量达到80kg/t钢；“全三脱”冶炼条件下煤气回收量达到85Nm3/t钢,蒸汽回收量达到110kg/t钢的效果。

高炉冶炼过程产生的高炉煤气经导出管、上升管、下降管进入重力除尘器，经过重力除尘后的荒煤气经荒煤气总管、支管进入各个布袋除尘器。经布袋除尘器净化处理后的净煤气，经净煤气支管进入到净煤气总管，再通过余压发电装置（TRT）或减压阀组减压后进入煤气管网，供钢铁厂作为二次能源利用。首钢京唐1号高炉全干法布袋除尘器的净煤气含尘量≤ 5mg/m3，由投产后运行实绩可见，净煤气的含尘量长期仅为2 mg/m3~4mg/m3，甚至低于2 mg/m3。TRT的月平均发电量已稳定达到40kWh/t铁以上，全年平均发电量达到52.1 kWh/t铁，最高月平均达到64.9kWh/t铁。

带式焙烧机球团工艺是把细矿粉制成一定粒级的生球后进行封闭干燥、预热、焙烧和冷却，整个工艺过程在一个设备上完成。台车上均匀布满9-16mm的生球，形成300-550mm的厚度，通过台车的循环运行，依次完成各工艺段的生产过程。生球干燥采用抽风和鼓风相结合的方式，在预热带和焙烧带设置多组烧嘴，精准控制焙烧温度，灵活调节气流速度、温度、气氛和分段比例等工艺参数，不仅适合处理磁铁精矿，也适应其他方法难以处理的赤铁矿和褐铁矿。带式焙烧机主机操作简单，生产率高，因而适用于大规模球团生产。它的球层相对静止，故对预热球落下强度的要求不必太高。它采取直接回热和风箱热气回流等方式，最大可能地利用了冷却及焙烧废气的物理热。台车上使用小粒成品球团矿铺边铺底，不但保护了台车，延长了台车寿命，而且保证了台车上生球的充分焙烧，使球团质量趋于均匀。2010年8月8日京唐球团厂热试成功。目前主要使用首钢自有秘鲁矿，为高硫磁铁矿，具有较高碱金属含量。目前生产稳定，达到了日产1.2万吨的设计能力。作业率达到96.4%以上，球团品位接近66%，成品球的抗压强度2934N/个，筛分指数达到0.3%。燃料为焦炉煤气，在100%磁铁矿条件下，工序能耗仅为17.11kg/t。

课题目标及任务： 课题通过对直接利用石灰石造渣炼钢工艺技术的研究，目标建成节能减排和资源化利用 CO2、增收转炉煤气的 200 万吨级转炉炼钢示范工程并稳定运行。能够减排、利用 CO2 约 15kg/t 钢；增收转炉煤气按 CO 计算约 1 万吨/年；减少冶金石灰生产约 8 万吨/年；减少炼钢铁水铸铁块约 25 万吨/年；减少炼钢渣和除尘灰产出合计约 3 万吨/年。 课题进展： 1.实验室基础研究 （1）通过计算CO2与铁水中的[C]、[Si]、[Mn]、Fe(l)等元素反应的ΔG以判断石灰石分解产生的CO2能否与铁水中组元反应。（2）用综合热分析仪，探寻渣中组分对CaCO3分解行为的影响，并研究其他廉价CaCO3资源应用的可能性。（3）用马弗炉在不同温度下煅烧石灰石，研究温度对石灰石速度的影响以及高温急速煅烧条件下石灰石的分解行为。（4）对铁水中硅挥发的研究采用热力学进行理论分析，并结合实际情况探讨SiO生成的条件是否满足，并找出影响其生成的条件。 2. 直接利用石灰石造渣炼钢工艺技术开发 （1）技术方案 首先计算工艺改变对转炉热平衡的影响，以设计工业试验入炉金属料的比例。试验过程尽可能多的收集试验数据，以对试验效果进行较为全面的总结分析。 （2）工业试验结果分析 通过相关技术研究与应用，达到了以下指标：（1）转炉炼钢石灰石代替石灰的比例已达70%以上，在设备/铁水条件都合适的时候已达100%；（2）根据试验炉次数据回归计算，石灰石分解放出的CO2有37%能够参与铁水反应，相对原来用石灰造渣炼钢时，利用CO2已接近15kg/t钢；（3）已经在石灰石全部替代石灰炼钢的条件下，实现了转炉金属料中铁块比例为零；（4）转炉煤气增收按CO计算约有3000吨/年；（5）在石灰石全部替代石灰炼钢的炉次能够减少炼钢渣约15 kg/t钢。 直接用石灰石炼钢的方法已经应用于石钢的正常生产，200万吨级的转炉直接利用石灰石炼钢生产的示范基地正在完善中。2011年8月到2012年12月，在运营成本上，渣料结构变化降低成本746万，减少渣料降低成本38万，减少铸铁费用164万，提高转炉煤气热效效热效132万，总体经济效益为1080万元；CO2减排共计量为21962吨，节能减碳效果显著。

通过本技术实现焦炉煤气有效合理的利用，节约了煤炭和焦炭等一次能源的消耗，不仅可以为企业自身创造非常可观的经济效益，还能够带来巨大的社会、环境效益。喷吹100m3/t铁的焦炉煤气就可以可减少CO2排放约120kg/tFe（1座年产150万吨的1750m3高炉炼铁年可减排CO2总量约18万吨），同时可以节省焦炭，且焦炉煤气作为原料气用于高炉喷吹，其能源转换效率也要高于发电。

利用转炉冶炼过程中产生的高温烟气的热能，将焦化废水有机物成分在一定量的催化剂的作用下进行催化热解，焦化废水中的有机物成分热解为单碳或双碳在常温下为气态的碳氢化合物进入转炉煤气中，提高转炉煤气的热值，同时利用焦化废水冷却转炉烟气。

主要目标： 建设一套安全可靠的转炉配套烟气全余热回收及布袋除尘系统并进行工程示范， 达到将蒸汽回收量增加50Kg/t钢，实现排放浓度不超过10mg/m3；研发出大通量、高精度、耐高温腐蚀性气体的过滤多孔膜材料滤芯及铁合金冶炼高温烟气净化装置和系统；研发新一代适用于高温工况条件的金属纤维毡滤袋，建立铁铬铝纤维滤袋除尘模拟实验平台。 主要内容： 转炉烟气全余热回收系统研发及示范应用 完成转炉烟气中粉尘成份的测定，并分析其自燃性，模拟在在转炉烟气中的氛围，摸索粉尘堆积可达到的最高温度；开展系统工艺设计、非标设备设计； 开展工业实验，检测系统运行是否稳定；实测吨钢多回收的蒸汽量；实测运行费用；实测烟尘的排放浓度。 铁合金高温炉气净化装置研发 根据工况条件的变化及气体的性质，设计选择自主研发的铁铝金属间化合物材料，制造出非对称膜滤芯，确保高温气体过滤系统耐腐蚀、耐高温、抗热震性及稳定过滤； 采用进气高温，解决系统正常工况下的结露和焦油糊膜问题的同时减少系统制造及运行成本；采用防结露系统、高温反吹来防止开停机及工况条件下的结露问题； 采用多段方式解决高温安全排灰。 金属纤维毡滤袋研究及应用 ①建立铁铬铝纤维滤袋的除尘模拟试验平台，建成金属滤料的应用性能数据库； ②开展铁铬铝纤维滤袋的孔隙结构设计和孔隙度、孔径等结构参数的优化，制备滤袋样品； ③开展铁铬铝纤维滤袋新型清洁系统结构设计，建立除尘装置在线数据采集系统； ④试制除尘器筒体，开展小系统侧线考核试验，为材料结构设计提供指导。

研究内容和目标 （1）高品质镍资源节约型不锈钢关键技术开发与应用示范 重点攻克双相不锈钢等材料AOD炉冶炼氮的精确控制、热塑性、热处理、高效酸洗、焊接及复合材料制备等多项技术； 开发新一代经济型、超级双相不锈钢，快速推进此类材料在石化、造船、海水淡化、真空制盐、烟气脱硫等重要领域中的实际应用。 （2）氮合金化资源节约型不锈钢关键技术开发与应用示范 系统解决氮合金化资源节约型不锈钢高效率冶炼、连铸共性技术问题； 高合金奥氏体不锈钢热加工技术； 开发出高强度、低成本、耐磨蚀、低磁甚至无磁的低镍高氮奥氏体不锈钢，大力推进其在建筑、煤机、国防等领域的实际应用。 （3）高性能弥散强化钢工业化生产关键技术集成及应用 设计新的节镍型弥散强化不锈钢成分与工业化生产工艺流程； 创新性解决前驱体粉末制备中的弥散相粒度与分布、致密化处理、微观组织控制、大尺寸钢材加工等工艺技术难题； 建立高品质弥散强化钢示范生产线； 开发出特殊环境使用的新型节镍不锈钢品种，以及其它弥散钢种，在火力发电系统、高温燃烧炉、军工和航空航天领域进行推广应用。 （4）资源节约型换代车轴钢关键技术与应用 研究解决高炉回收煤气热值低的问题； 掺混天然气比例控制模型的建立； 钢锭在氮化铝充分固溶温度下轧制机理、解决钢坯表面裂纹缺陷深的问题、攻克钢坯取消酸洗清理遇到的技术难题； 对材料进行晶粒度粗化温度研究，解决原LZ50材料晶粒粗化温度低的问题； 研究实现高疲劳极限σ-1≥310MPa，比LZ50提高70MPa以上的技术难题。 （5）不锈钢工程装备在强还原性环境中的腐蚀控制与延寿技术 重点研究利用电沉积法在不锈钢表面制备钯系合金薄膜的技术，通过钯对不锈钢表面钝化性能的促进作用来提高不锈钢在非氧化性介质中的耐蚀性； 在工程现场对不锈钢设备进行大面积施镀的技术、工艺与装备。 目标：开发高性能含氮双相不锈钢和高氮不锈钢，镍用量相对于普通304不锈钢节省10～30%；

本项目在国内首次研发成功具有自主知识产权的超大型煤气全干法除尘技术，煤气含尘量达到3mg/Nm3以下，TRT发电量达到45kWh/tHM，年节约新水190万吨，创造了新的节能减排记录； 本项目首次在5500m3超大型高炉上成功应用了顶燃式热风炉，开发了大型高炉高风温控制技术，实现了世界首例1300℃风温稳定运行；