碳中和背景下，合理开发利用一次资源煤炭具有重要的能源利用战略意义，我国无烟煤资源储量丰富，但存
在明显的成本管理、技术能力及规模效应等劣势问题。通过对我国无烟煤的资源、产量分布情况进行全面的分析，重
点阐述无烟煤在炼焦、炼铁、炼钢等冶金工业中的应用情况，结合无烟煤应用现状对其未来发展进行展望。

煤的复杂性和不均一性使其分子结构研究一直充满挑战。近年来，分子模拟技术在国内被广泛用于煤分子
结构表征，包括性质不同的镜质组和惰质组分子结构。这2 种组分是构成煤的主要成分，从分子层面研究二者的结构
差异有助于推动开发贴近煤真实结构的分子模型。文中从成分、化学结构、分子模拟等方面分析了基于计算化学构建
的煤的镜质组和惰质组分子模型。通过对比分析发现，与惰质组相比，镜质组中的碳、氢原子数量多，多数情况下氧
原子的数量偏高；芳香碳数量少，芳香结构缩合程度低；二者脂肪结构的存在方式相似，以链状、环状脂肪结构存在，
但镜质组长度、支链数量一般高于惰质组；杂原子存在形式也相似，但镜质组中的碳氧双键数量一般略高于惰质组，
碳氧单键数量多数情况下略低于惰质组。经过分子模拟优化后的模型，分子结构发生了扭曲变形，总能量降低，但惰
质组的总势能高于镜质组，分子排列更紧密。当前的分子模型在一定程度上能反映出二者的分子结构差异，但还难以
描述二者的真实化学结构，构建一定分子量分布的多组分模型组成的镜质组和惰质组分子模型值得研究。

主要介绍了中冶焦耐研发的JNDX3-6.78-19 型新一代6.78m 捣固焦炉技术。6.78 m 捣固焦炉及其配套设施
属于超大型捣固炼焦技术，在充分汲取6.78 m 捣固焦炉和7.65 m 顶装焦炉的实施经验基础上，新一代6.78 m 捣固焦
炉持续优化炉体结构强度、污染物生成量与煤气消耗量，并配备了中冶焦耐先进的绿色低碳单项技术，是契合当下“双
碳”战略目标的超大型捣固炼焦产品，在污染物超低排放、减碳降碳、高效生产等方面达到世界领先水平，是满足焦
化行业的低碳可持续发展需求的优质、成熟的综合性炼焦解决方案。

提出了一种应用于焦炉废气和交换加热系统的故障诊断装置与异常分析方法，该技术是通过观察与识别焦
炉小烟道温度在不同交换加热周期中的变化规律，分析与诊断焦炉废气和交换加热系统的掉砣、卡砣、个别断链、整
体丢交换等类型的设备故障，以及短路下火、废气开闭器密封不严和空气与煤气流量配比不合理（针对贫煤气加热炉
型）、蓄热不均（针对富煤气加热炉型）等异常生产情况。该项技术可取代人工测量小烟道温度和烟道巡检工作，有
助于提升焦炉热工管理水平。

焦炭中的钠离子含量与焦炭的CRI 和CSR 呈强相关关系，相关系数R2 均达到0.70 以上；SDS 工艺的脱硫
灰对焦炭质量造成严重影响，须严格控制SDS 工艺脱硫灰的放灰时间≤ 120 min/d。

焦炉机械车辆无人化一直是焦化行业智能化的主攻方向，多数焦化企业的焦炉车辆自动化水平只能达到“四
车联锁”水平，能实现走行自动化、单车自动化以及中控室集中控制。金鼎煤焦化先后攻关了车辆自动走行、精准对
位、地面协调控制、炉门自动清扫、车辆安全保护等技术难题，实现了系统车辆无人化改造，可实现按计划自动装煤
推焦作业，自动化率达98% 以上。

在焦炉稳定负荷生产条件下，通过调整5.5 m 捣固焦炉机焦侧标准温度差值，并测定焦饼中心温度和焦炭挥
发分，对比分析机焦侧不同标准温度差对焦饼成熟度的影响，发现捣固焦炉机焦侧标准温度差较大时，会导致焦炭成
熟不均匀；无温度差时可以明显改善整个焦饼的成熟度，使焦炭质量更加均匀化。

通过对干熄焦系统关键部位工作原理进行分析，提出相应的控制原则及调节措施，有效保证了干熄焦系统
长周期稳顺、经济运行，可为干熄焦运行管理提供参考。

介绍了ZG7.5X3-1 型炭化室全高7.5 m 大型焦炉在长结焦时间情况下，如何进行热工管理确保焦炉砌体安全，
及长结焦时间情况下的生产组织。

焦炉集气管系统具有复杂的多变量特性，传统的PID 控制难以满足其高精度控制需求。为解决焦炉集气管压
力控制中的强耦合和非线性问题，本研究提出了一种基于神经网络的多变量非线性模型预测控制方法。通过利用神经
网络建立集气管压力系统的预测模型，并结合序列二次规划算法和高性能优化求解器，设计了多变量的NMPC 控制
架构。仿真结果显示，所设计的控制系统能够在压力设定值150 Pa 附近保持稳定，并对设定值变化和扰动展现出快
速的响应能力，显著提升了系统的控制精度、动态性能和鲁棒性。

通过实现捣固焦炉机车全自动操作，重点确保动作触发条件的安全可靠性和控制逻辑的严谨性。以精准地址
检测、关键信号监控和稳定通信系统为基础，结合工艺流程分析每个自动操作的逻辑条件，必要时采用信号冗余处理。
实施结果表明，该系统能可靠实现机车全自动化运行，提高生产效率，其中多地址检测和信号冗余等措施有效保障了
运行的稳定性。

终冷塔阻力异常升高，对相关原因进行分析，推定是煤焦油等物质在塔内沉积所致。提出了粗苯清洗、
洗油洗涤、蒸汽清扫、热氨水清洗等解决方法，同时阐释了相关原理。经综合比较，热氨水清洗法具有成本低、
耗时少等优势，降低了终冷塔阻力，具有良好的清洗效果。

利用Aspen Adsorption 软件模拟了以活性炭为吸附剂的变压吸附提氢工艺流程，验证穿透曲线的正确性，
并研究进料流率、压力对穿透曲线的影响。通过跟踪实际工业生产发现在双床生产流程中工艺参数设置为原料气压
力1.7 MPa、流率5×10-6 kmol/s、冲洗时间30 s，均压次数3 次时，制备的氢气纯度、回收率和产率处于最佳状态，
分别为99.91%、80% 和7.08 mol/（kg·s）。

介绍了焦炉干熄焦烟气干法脱硫工艺流程及烟气组成，通过干熄焦钙基干法脱硫工艺及脱硫自动化联锁控
制逻辑，结合现在干熄焦干法脱硫工艺运行中存在的问题及优化控制操作后指标，调整干熄焦焦罐在装入装置过程中
操作方法等，使脱硫处理后的干熄焦除尘烟气可以达到GB 16171—2012 要求及2023 年《关于推进实施焦化行业超
低排放的意见》稿中干熄焦烟气有组织超低排放指标。

根据目前焦化行业锅炉给水除氧系统设计和运行的现状，结合实例，比较了低位热力旋膜式除氧器、低位
鼓泡式除氧器、大气热力旋膜式除氧器和鼓泡式除氧器在锅炉给水除氧系统中的优缺点以及投资与运行费用，提出了
在锅炉给水除氧系统中采用高位布置鼓泡式除氧器的建议。

分析了6 m 顶装焦炉在装煤过程中出现冒烟、冒火现象的原因以及管控措施。另外，结合近年来为有
效应对日趋严格的环保管控要求，介绍了沙钢焦化厂在控制焦炉炉体无组织排放方面所采取的现场应对措施。

以夹套式焦炉上升管余热利用布水系统为研究对象，建立了热态下的数学和物理模型，通过数值模拟的方
法研究了流速和布水方式的影响。研究结果表明，入口流速越大，产汽量越低；热态条件下，中间进口- 双出口型的
布水方式具有最优的流量分配均匀性，其产汽量远远大于其他3 种布水方式。

分析了脱硫与硫铵区域废气治理存在的问题，提出硫铵尾气采用水洗除尘方式处理，槽罐废气采用“酸碱
洗涤+ 风机+ 焦炉燃烧”工艺方案。改造后废气排放达到环保要求，空气质量得到有效改善，并取得一定经济效益。