國務院《2024—2025年節能降碳行動方案》提出，到2025年底，鋼鐵行業能效標桿水平以上產能占比達到30%。山東省冶金設計院股份有限公司（簡稱山冶設計）以這一目標為己任，強力推進技術自主創新與集成創新，在綠色低碳、節能減排、智能制造等特色技術上持續攻關，著力培育鋼鐵冶金發展的新質生產力，為鋼鐵極致能效工程貢獻了智慧和力量。
聚焦長流程鋼鐵 挖掘極致能效
具備鋼鐵冶金全部設計專業、全流程先進工程技術是山冶設計的獨特優勢，以動態-精準的流程設計，推動鋼鐵冶金各工序高效聯動，降低能源消耗，形成協同減碳效應。
新型綠色高效智能大容積焦爐技術。山冶設計與意大利Paul Wurth公司聯合設計開發的新型綠色高效智能大容積焦爐，以綠色環保、節能減排、安全高效、極致能效、智能化為目標，采用FAN火焰分析模型、VAP焦爐組裝等三維設計和大容積寬炭化室空氣多段助燃、大廢氣循環、高效薄爐墻、分格蓄熱室、非對稱式煙道等源頭控硝、過程控硝、低氮燃燒及低耗煉焦以及多段式保護板SOPRECO?單孔調壓、無煙裝煤、焦爐智能化等一系列先進技術，研發設計了SWJ系列7m、7.3m、7.6m，新型6m等大型頂裝焦爐以及SWDJ系列6.25m、6.73m、7.15m等大型搗固焦爐，并在山鋼日照、華菱湘鋼、云煤能源、盛隆泰達、四川達鋼、河南利源、河北新興能源、山西閩光、河北新彭楠及印度AMNS等項目投產應用。
6.25m搗固焦爐
7.6m頂裝焦爐
焦爐投產后，焦爐煙道廢氣NOx約100mg/m3（混合煤氣加熱時，脫硫脫硝裝置前），優于國家超低排放標準；焦爐煉焦耗熱量約2190kJ/kg濕煤（7%H?O），優于國家特級爐標準；焦化工序能耗約100kg標準煤/噸焦，達到極致能效標桿水平。
高效燒結技術。在燒結技術方面，山冶設計經過多年的經驗積累，目前擁有燒結煙氣循環、厚料層燒結、高效密封環冷機、燒結主抽風機高壓變頻等高效節能技術，并在實際設計項目中進行了推廣和應用。尤其是燒結煙氣循環和高效密封環冷機技術的結合在一起應用后，減少了末端治理脫硫脫硝的煙氣量約30%，充分回收利用了廢氣的顯熱，降低了燃料消耗和工序能耗，提高了發電效率，發電量≥24kWh/t，固體燃耗≤39kgce/t，生產取水量≤0.18m3/t，綜合工序能耗≤44kgce/t，達到了國內先進水平。
高效密封環冷機
高爐大型化、高效化、低碳化技術。大型高效高爐具有穩定、燃料比低、工序能耗低、生產效率高的顯著特點，對于低碳化生產、降低環境負荷、實現生態化發展具有重要意義。由山冶設計總承包的萊鋼新舊動能轉換3800m3高爐，實現了工序能耗356.58公斤/噸鐵，優于行業先進標桿指標，僅此一項每年可減排CO?約17萬噸，產生經濟效益近億元。萊鋼3號3200m3高爐先后兩次在“全國重點大型耗能鋼鐵生產設備節能降耗對標競賽”中獲得3000m3級“冠軍爐”稱號，多次榮獲“優勝爐”稱號。
山冶設計非常注重單項特色技術的研發與推廣，已成功研發應用了高爐長壽高效綜合技術、緊湊型鐵鋼界面技術、爐頂煤氣零排技術（均壓放散煤氣全回收+休風放散煤氣全回收）、冷卻壁在線自動測厚技術、風冷智慧主溝技術、全氧燃燒節能主溝烘烤技術、“潔凈型”環保底濾法渣處理技術、煤氣干法除塵凈煤氣反吹及吹掃技術、噴吹CDQ粉技術、爐內添加廢鋼、鐵水罐內廢鋼加熱技術、節能型點火放散技術、冷卻水余熱水產養殖技術、高爐快速大修技術等。以上技術的應用可實現煉鐵工序燃料消耗降低10公斤/噸鐵~30公斤/噸鐵、成本降低20元/噸鐵~50元/噸鐵的目標，為鋼鐵企業的進一步挖潛增效提供服務和支撐。
綠色智能頂燃式熱風爐技術。山冶設計是國內唯一一家具有4000m3以上高爐配套頂燃式熱風爐總承包業績和能力的工程公司，擁有完全自主知識產權的新一代綠色智能頂燃式熱風爐具有高風溫、壽命長和環境友好等特點。山冶設計與東北大學、安徽工業大學等大學以及一些科研院所開展緊密合作，持續進行熱風爐進行理論計算、數值模擬、冷態模型試驗、熱態模型實驗，對熱風爐系統燃燒器結構、蓄熱體配置、氣體流動、煙道外加燒嘴加熱等進行研發和改進，確保熱風爐技術的先進性，純燒高爐煤氣風溫達到1250℃、外加燃燒爐系統風溫達到1300℃，噸鐵降低高爐煤氣消耗80Nm3、減排CO? 68.56kg。
5100m3高爐配套熱風爐
4000m3級高爐配套熱風爐
山冶設計頂燃式熱風爐特色優勢技術有：高效低氮燃燒技術、燃燒器隔熱層技術、熱風管系布置、全自動燒爐控制系統和熱風爐煙氣脫硝技術。
典型頂燃式熱風爐技術指標：
高效低耗智能棒材生產線集成技術。山冶設計在石橫特鋼新區一棒和二棒廠開發的單線年產200萬噸新型棒材生產線，具有技術先進、智能高效、高產低耗等顯著特點，對于低能耗低碳生產具有重要意義，生產線裝備技術水平達到國內領先、國際先進水平。該生產線實際成材率指標達到98.5%，較國內先進棒材生產線提高0.5%；生產線噸鋼煤氣消耗低于0.4GJ，較國內先進棒材生產線噸鋼降低0.3GJ；生產線噸鋼電耗指標低于10kWh，較國內先進棒材生產線噸鋼降低10kWh；相比國內先進棒材生產線，其單線每年可減少CO?排放達6萬噸。
年產200萬噸的新型棒材生產線
除此之外，山冶設計高效低耗智能棒材生產線優勢技術還有：閉環控軋控冷技術、高溫熱送熱裝技術、雙蓄熱步進式加熱爐技術、經濟高效的長坯生產技術、全線溫度場智能監測與控制技術、多線切分孔型開發技術、全定尺生產技術、冷床余熱回收技術、智能式強化收集集成技術、智能裝備和智能機器人技術、短尺材自動剔除改制技術及關鍵設備自動監測技術等。
柔性鐵鋼界面協同技術。該技術以汽車運輸鐵水為核心，科學地解決了大型高爐、轉爐之間鐵水輸送等多個問題，取得多項行業首創，實現了總圖布置省用地、省投資、省崗位定員、省生產運行費用、省能源的“五省”目標；鐵水從出鐵到轉爐兌鐵整個過程平均溫降約58℃，較傳統運輸工藝溫降100℃~180℃顯著改善。僅此一項，噸鋼減排CO?就達35.8公斤。
強化低碳零碳冶金 培育新質生產力
HIsmelt煉鐵工藝是已實現工業化生產的熔融還原煉鐵技術之一，屬于一種噴射冶金工藝，是當今冶金領域前沿技術，也是典型非焦煉鐵工藝，具有原料適應性廣、流程短、能源效率高、綠色環保、鐵水純度高、成本低及占地面積小等優勢。該技術可降低顆粒物排放70%、SO?排放50%和NOx排放50%，并基本遏制二噁英、呋喃、焦油和酚等污染物的產生。
作為全球擁有唯一全過程咨詢策劃且穩定運行商業HIsmelt熔融還原煉鐵業績的工程技術公司，山冶設計近年來在HIsmelt技術的研發、推廣方面做了大量的工作，隨著HIsmelt工程在國內開工建設（河北邢鋼），標志著HIsmelt工藝已正式進入聯合鋼鐵企業，是聯合鋼鐵企業開啟“HIsmelt+電爐”的新型短流程工藝應用的典范，是適合我國國情的低碳冶金技術路徑。
針對氫冶金技術，山冶設計在高爐富氫冶煉、氫基熔融還原技術研發方面也取得突破，完成高爐富氫冶煉技術的研究，正在商業化推廣中。該技術的應用可助力高爐節能減碳近20%。
同時，圍繞鋼鐵工業“生產過程三大功能”，山冶設計發揮全流程的特有優勢，開展碳質能源替代及能源轉化及時的研究及生物質氣化生產綠色甲醇或者清潔合成氣等技術研究。
打造智能制造 賦能鋼鐵企業高質量發展
《“十四五”智能制造發展規劃》提到“站在新一輪科技革命和產業變革與我國加快高質量發展的歷史性交匯點，要堅定不移地以智能制造為主攻方向，推動產業技術變革和優化升級，推動制造業產業模式和企業形態根本性轉變，以‘鼎新’帶動‘革故’，提高質量、效率效益，減少資源能源消耗，暢通產業鏈供應鏈，助力碳達峰碳中和，促進我國制造業邁向全球價值鏈中高端。”
數智化管控。山冶設計積極響應國家新時期推動產業數字化的政策，以問題為導向，結合現狀，引入大數據、人工智能、工業互聯網、數字孿生等技術，推出了一整套焦化數智化解決方案。
其中，焦化數智化工廠建設，以集中管控為平臺，以流程再造為抓手，以智能制造為技術手段，實現數字化、智能化焦化生產，達到高質量、高效率、低消耗、少定員的目標；通過基于優化算法的軟件模型實現生產過程的優化控制和作業指導，采用先進的機器人技術輔助人工作業，改善作業環境，降低勞動強度，實現智能生產；利用高效的生產、物流、能源、設備、安全、環保智能化管控系統，提升資源利用率、組織協同效率和事件處理速度，實現本質化安全管理；通過三維建模和數字孿生技術構建高精度的廠區、產線數字模型，結合各類管理要素的數據資源，建設數字孿生工廠，為生產、運維、管理等工作提供風險預警和決策建議，協助制訂處置方案，幫助管理人員提高決策質量，確保執行效果，進而提升全系統運行效能。
焦化數智化工廠界面
在數字化治理方面，山冶設計以焦化大數據平臺為數字底座，以數字孿生工廠為數字應用手段，采用工業互聯網、大數據、云平臺等先進IT技術，建設工業化、數字化“兩化融合”的“數字化工廠”。
極致能效技術。山冶設計通過人工智能技術實現節能、減碳，自研的“高爐熱風爐自動燃燒系統”在保證95%以上自控率的基礎上，實現了4%以上的煤氣節省率，降低了生產成本，減少了二氧化碳的排放。另外，山冶設計自研的“焦爐自動加熱優化控制系統”和“軋鋼加熱爐燃燒優化系統軟件”等技術也在節能、減碳上效果明顯。
山冶設計基于人工智能、大數據技術開發的數字化料場、燒結機智能控制系統、煉鐵大數據平臺、智能煉鋼系統等還在降低生產成本、節約能源等方面作用顯著。
能源管控助力減碳。山冶設計建立能源一體化智慧管控，含數據中心，集能源集中監控、能源統一計量、能源流平衡、能源管控、能源大數據挖掘、能源績效等為一體的多功能，實現全局能源監視、能源調度、能源預測、智能診斷、優化生產，節能降耗。目前，山冶設計全面提升鋼鐵企業能源管控系統運行和協調效率，最終使噸鋼綜合能耗降低2%以上，并實現了減碳目標。
煉鋼配套的環境除塵設施
助力鋼企減污降碳 保護綠水青山
在有組織及無組織方面，山冶設計形成了一系列節能減排技術。針對燒結球團等大煙氣量、高濃度二氧化硫的煙氣，山冶設計采用活性焦煙氣脫硫脫硝技術，脫硫脫硝后煙氣中二氧化硫排放低于10mg/Nm3，其他指標也優于國家標準。該技術實現了二氧化硫資源化利用，無固廢產生。
山冶設計獨立開發了活性焦脫硫脫硝廢水零排放技術，解決了活性焦脫硫脫硝廢水問題。其中，熱風爐、焦爐、加熱爐、發電等煙氣純干法活性鈣脫硫，在脫硫的同時可脫除煙氣中的二氧化碳，脫硫后煙氣溫度溫降較小，可保持排煙煙囪吸力，產生固廢為硫酸鈣，為一般固廢非危廢，相比小蘇打脫硫產生的固廢更好處理。
活性鈣脫硫裝置
活性焦脫硫脫硝裝置
山冶設計擁有鋼鐵企業全流程配套環境除塵設施的豐富經驗和業績，如袋式除塵、電袋除塵、水浴除塵、塑燒板除塵等，可為鋼鐵企業全流程、全過程降低環保運行成本診斷、優化工作。由山冶設計總承包并BOO（建設、擁有、運營）的山鋼萊蕪分公司陶家嶺2×120噸轉爐連鑄工程，噸鋼運行電耗小于13kWh。
燒結煙氣循環設施
面向未來，山冶設計將繼續以創新驅動為引擎，堅持一切為用戶著想、全生命周期服務的宗旨，為鋼鐵綠色低碳、智能化發展提供全方位服務，為鋼鐵產業新質生產力賦能。
