项目名称：钢铁生产过程高效节能基础研究首席科学家：张欣欣北京科技大学起止年限：2012.1-2016.8依托部门：教育部一、关键科学问题及研究内容1关键科学问题面向钢铁工业节能减排的重大需求，针对“炼铁工序焦比高、能耗高、CO2排放量大，余能资源的回收与利用率低，能源配置理念落后和技术集成度低”三大技术瓶颈，本项目提出以下三个关键科学问题（科学问题凝练思路参见图2）。钢铁生产过程高效节能基础研究高温多元、多相体系内热化学反应与能质传递的协同强化理论多形态余能高效转换与梯级回收过程多场耦合传输机制钢铁生产流程物流-能流-环境作用机理及其多目标集成优化理论冶炼工艺固相余能气相余能生产流程国家重大需求关键科学问题技术应用对象主要技术瓶颈炼铁工序能耗高、焦比高余能余热回收利用率低流程能源配置集成度低图2钢铁工业节能减排技术瓶颈与关键科学问题（1）高温多元多相体系热化学反应与能质传递的协同强化理论全氧高炉炼铁是一个多元、非均相、多重热化学演变与能质转化传递交融的复杂过程。本关键科学问题要阐明冶炼过程的热化学反应动力学及能质转换与传递规律，明晰矿相结构及熔体物性演变特性，揭示氧化势、还原势对碳热还原过程的影响及其耦合原理，构建能质传递与多相复杂热化学反应协同强化理论。（2）多形态余热高效转换回收与梯级利用过程多场耦合传输机制多形态余热的高效回收和多品位余能的梯级利用是非稳态、多物相、强耦合的非线性系统。本关键科学问题要阐明强冲击、非均匀、多物化耦合驱动下固/熔相高温沉降/堆积颗粒体系余热高效转换与回收过程的能质传递与反应机理，探析时空不稳定条件下介孔异质复合相变材料高效蓄传热的影响因素及规律，研究多孔微细结构内多相多物系相变及其界面迁移特性，构建多场耦合驱动多形态余能高效转换与储存方法。（3）钢铁生产流程物流－能流－环境作用机理及其多目标集成优化理论钢铁生产过程是一个开放、远离平衡点、不可逆且由不同结构－功能的单元工序通过非线性耦合构成的复杂流程系统。本关键科学问题要阐明流程热力学与动力学的耦合机制，构建整体系统、功能子系统、工序模块、单体组件等多层次物流－能流耦合的普适模型，研究流程整体的物流－能流－环境作用机理、能源高效配置方法和废弃物循环与排放特点，建立基于广义热力学的多目标集成优化理论和流程调控策略。2主要研究内容研究内容1：高温热化学反应与能质传递协同强化理论以国际先进的全氧高炉炼铁技术为背...
