焦炉烟道气余热利用及脱硫脱硝装置是钢铁、焦化行业中实现节能环保的关键技术组合，旨在回收烟道气中的废热并减少污染物排放。以下从技术原理、工艺流程、设备组成及行业应用等方面进行系统分析：
1. 焦炉烟道气特点
- 高温余热：烟道气温度通常为180~300℃，部分工况可达350℃以上，蕴含大量可回收热量。
- 污染物成分：
- SO?（200~800mg/m3）：来自煤中硫分燃烧。
- NOx（500~1500mg/m3）：以热力型NOx为主（高温下N?与O?反应生成）。
- 颗粒物（50~150mg/m3）：主要为焦粉和灰分。
2. 余热利用技术
（1）主要方式
- 余热锅炉（WHRB）：
- 产生蒸汽（0.8~2.5MPa）用于发电或工艺供热，热效率可达60%以上。
- 需注意烟道气含尘和腐蚀性成分对锅炉管道的磨损与腐蚀。
- 热管换热器：
- 适用于中低温余热回收，传热效率高、无运动部件，维护简单。
- 有机朗肯循环（ORC）：
- 对低品位余热（<200℃）发电效率较高，但投资成本较高。
（2）节能效益
- 每吨焦炭可回收约0.1~0.15GJ热量，降低工序能耗5%~10%。
3. 脱硫脱硝技术
（1）脱硫技术
- 湿法脱硫（主流）：
- 石灰石-石膏法：脱硫效率>95%，但产生废水需处理。
- 氨法脱硫：副产硫酸铵化肥，适合有氨源的焦化厂。
- 半干法脱硫：
- 循环流化床（CFB）：喷入消石灰，脱硫效率85%~90%，耗水量低。
- 干法脱硫：
- 活性炭/焦吸附：可协同脱硫脱硝，但吸附剂再生复杂。
（2）脱硝技术
- SCR（选择性催化还原）：
- 催化剂温度窗口280~400℃，需在余热锅炉后设置反应器。
- 使用氨水或尿素作为还原剂，脱硝效率>90%。
- SNCR（非催化还原）：
- 适用于高温段（900~1100℃），但脱硝效率仅30%~50%，焦炉适用性差。
- 低温SCR：
- 新型催化剂（如MnO?-CeO?）可在150~250℃运行，适合余热回收后低温烟气。
4. 典型工艺流程
“余热锅炉+SCR+湿法脱硫”组合流程：
- 烟道气（250℃）→?余热锅炉?→ 降温至180℃。
- →?SCR反应器（喷氨催化脱硝）→?引风机。
- →?湿法脱硫塔（石灰石浆液）→?湿电除尘?→ 达标排放（SO?<30mg/m3，NOx<100mg/m3）。
5. 关键设备与选型
| 设备名称 |
选型要点 |
| 余热锅炉 |
防积灰设计（吹灰器）、耐腐蚀材质（ND钢） |
| SCR反应器 |
催化剂层数（2+1备用）、空速设计（3000~5000h?1） |
| 脱硫塔 |
液气比（8~15L/m3）、防腐内衬（玻璃鳞片） |
| 引风机 |
变频调节，耐酸蚀（316L不锈钢） |
通过上述技术组合，焦化企业可实现吨焦能耗降低8%~12%，污染物排放达到超低限值（SO?≤35mg/m3、NOx≤50mg/m3），兼具经济与环境效益。