焦爐煙道氣余熱利用及脫硫脫硝裝置是鋼鐵、焦化行業(yè)中實現節(jié)能環(huán)保的關鍵技術組合，旨在回收煙道氣中的廢熱并減少污染物排放。以下從技術原理、工藝流程、設備組成及行業(yè)應用等方面進行系統(tǒng)分析：
1. 焦爐煙道氣特點
- 高溫余熱：煙道氣溫度通常為180~300℃，部分工況可達350℃以上，蘊含大量可回收熱量。
- 污染物成分：
- SO?（200~800mg/m3）：來自煤中硫分燃燒。
- NOx（500~1500mg/m3）：以熱力型NOx為主（高溫下N?與O?反應生成）。
- 顆粒物（50~150mg/m3）：主要為焦粉和灰分。
2. 余熱利用技術
（1）主要方式
- 余熱鍋爐（WHRB）：
- 產生蒸汽（0.8~2.5MPa）用于發(fā)電或工藝供熱，熱效率可達60%以上。
- 需注意煙道氣含塵和腐蝕性成分對鍋爐管道的磨損與腐蝕。
- 熱管換熱器：
- 適用于中低溫余熱回收，傳熱效率高、無運動部件，維護簡單。
- 有機朗肯循環(huán)（ORC）：
- 對低品位余熱（<200℃）發(fā)電效率較高，但投資成本較高。
（2）節(jié)能效益
- 每噸焦炭可回收約0.1~0.15GJ熱量，降低工序能耗5%~10%。
3. 脫硫脫硝技術
（1）脫硫技術
- 濕法脫硫（主流）：
- 石灰石-石膏法：脫硫效率>95%，但產生廢水需處理。
- 氨法脫硫：副產硫酸銨化肥，適合有氨源的焦化廠。
- 半干法脫硫：
- 循環(huán)流化床（CFB）：噴入消石灰，脫硫效率85%~90%，耗水量低。
- 干法脫硫：
- 活性炭/焦吸附：可協(xié)同脫硫脫硝，但吸附劑再生復雜。
（2）脫硝技術
- SCR（選擇性催化還原）：
- 催化劑溫度窗口280~400℃，需在余熱鍋爐后設置反應器。
- 使用氨水或尿素作為還原劑，脫硝效率>90%。
- SNCR（非催化還原）：
- 適用于高溫段（900~1100℃），但脫硝效率僅30%~50%，焦爐適用性差。
- 低溫SCR：
- 新型催化劑（如MnO?-CeO?）可在150~250℃運行，適合余熱回收后低溫煙氣。
4. 典型工藝流程
“余熱鍋爐+SCR+濕法脫硫”組合流程：
- 煙道氣（250℃）→?余熱鍋爐?→ 降溫至180℃。
- →?SCR反應器（噴氨催化脫硝）→?引風機。
- →?濕法脫硫塔（石灰石漿液）→?濕電除塵?→ 達標排放（SO?<30mg/m3，NOx<100mg/m3）。
5. 關鍵設備與選型
| 設備名稱 |
選型要點 |
| 余熱鍋爐 |
防積灰設計（吹灰器）、耐腐蝕材質（ND鋼） |
| SCR反應器 |
催化劑層數（2+1備用）、空速設計（3000~5000h?1） |
| 脫硫塔 |
液氣比（8~15L/m3）、防腐內襯（玻璃鱗片） |
| 引風機 |
變頻調節(jié)，耐酸蝕（316L不銹鋼） |
通過上述技術組合，焦化企業(yè)可實現噸焦能耗降低8%~12%，污染物排放達到超低限值（SO?≤35mg/m3、NOx≤50mg/m3），兼具經濟與環(huán)境效益。