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：
  • SO₂（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N₂与O₂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MnOₓ-CeO₂）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：

1. 烟道气（250℃）→ 余热锅炉 → 降温至180℃。
2. → SCR反应器（喷氨催化脱硝）→ 引风机。
3. → 湿法脱硫塔（石灰石浆液）→ 湿电除尘 → 达标排放（SO₂<30mg/m³，NOx<100mg/m³）。

5. 关键设备与选型

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（SO₂≤35mg/m³、NOx≤50mg/m³），兼具经济与环境效益。