运用先进的节能减排技术是解决当今世界所面临的能源危机与环境恶化等重大问题的有效手段，各国学者在这方面做出了巨大的努力。在众多的节能减排技术中，由蓄热式换热理论发展而来的高温空气燃烧(HiTAC)技术和用于脱除烟气中氮氧化物的选择性催化还原(SCR)技术获得了广泛应用。由于上述两种技术的核心部件——蜂窝陶瓷蓄热体和催化剂具有非常相似的外形结构，并且在实际中蓄热室温度通常包含催化剂温度窗口，本研究将这两项技术结合起来，采用联合利用技术同时实现烟气的余热回收与脱硝。　　在总结前人工作的基础之上，考虑将联合利用技术应用于电厂燃煤锅炉以及HiTAC工业炉上实现烟气余热回收和脱除NOx；对于前者，分析回转蓄热式脱硝预热装置的优缺点，并充分借鉴回转式空气预热器结构后，提出了采用多阀门多箱室脱硝预热器(MMDR)的概念，并引入助燃空气暂存器(CAR)解决单个箱室(SSDR)时燃烧间断的问题；对于后者，建议在烧嘴蓄热室内不同温度区采用具有不同温度窗口的高温、常规以及低温催化剂来提高脱硝效率，同时植入异形多孔介质，减小烟气与还原剂氨的混合空间。　　为了验证方案的可行性，搭建了联合利用实验台，气固换热与脱硝反应在脱硝预热器内完成；以现有商业V2O5-WO3(MoO3)/TiO2蜂窝状催化剂和蜂窝陶瓷蓄热体为实验材料，通过测试材料热物性与分析实验数据发现：催化剂密度、热容和导热系数略小于蓄热体，催化剂起到了蓄放热的作用，脱硝预热器表现出常规蓄热式换热器所具有的性质；NO出口浓度呈周期性变化，且包含了由于烟气流过时使催化剂温度升高而导致的浓度线性下降段，设备不存在脱硝失效的现象；NO转化率：i)在换向时间为45s、空速为2667h-1、进口反应气温度为350℃时达到75.7％，400℃时则可达82.5%，ii)随换向时间缓慢增大，iii)与进口NO和SO2浓度无关，iv)当氨氮比小于1时，随氨氮比呈线性增大，当氨氮比大于1时，其值基本保持不变，v)随空速增大线性减小，vi)随进口反应气温度呈抛物线变化，与稳态时相比，其最大值对应的进口反应气温度更高。　　根据实验结论，结合对气固换热与非均相催化特点的分析和假设，建立了简化的蓄热式换热与非稳态条件下选择性催化还原联合利用的数学模型，其中，在催化反应模型中引入有效扩散系数用以描述组分在催化剂壁内的扩散行为，组分吸附、脱附以及反应过程则符合Eley-Rideal反应机理；采用有限容积法对守恒方程进行离散，采用C＃语言在Visual Studio2010平台上编制了计算程序；经对比，计算结果与实验结果在定性上具有一致性，模型具有较好的合理性。　　基于对联合利用方案的分析，对某220t?h-1锅炉进行了尾部设备改造研究：采用箱室高度分别为1.8m和2.4m的MMDR替代SCR反应器和空气预热器，利用《锅炉机组热力计算标准方法》以及前述数学模型对改造后的锅炉系统进行热力计算。采用蜂窝陶瓷作为换热元件后，排烟温度可进一步降低，热力计算显示其值在125℃附近时较为理想：预热空气满足烟煤燃烧要求，MMDR进口烟气温度在350℃左右，处于常规催化剂温度窗口之内，在换向时间改变时(30~50s)，热效率可提高1.89~1.45%；排烟温度过高则节能效果较差，助燃空气温度超出推荐值，过低则不能满足锅炉对于热风温度的要求；换向时间延长时，MMDR内气体、催化剂及蓄热材料温度均升高，使热效率下降，导致烟气流量增大、催化剂横截面积增大，但是上述参数变化量均较小。采用SSDR后，炉膛进口过剩空气系数比改造前要大，并且受到阀门换向时间和阀门动作影响时间的制约。　　将高温空气燃烧(HiTAC)技术引入传统全氢式罩式退火炉，从而提高了全氢罩式炉的节能效率。通过实验测试和热平衡计算表明：HiTAC烧嘴用于罩式炉后排烟温度由350℃下降至119℃，若燃料按低位热值计，将比原罩式炉节能17.6%；随后，设计并制造了适用于罩式炉的HiTAC烧嘴，对某厂一台罩式炉加热罩及其外围设备进行了改造，实现了加热过程的半自动化。对改造后罩式炉烟气成分进行了分析，采用了联合利用技术后，NOx浓度由120ppm下降到43ppm，并给出植入了联合利用技术后全氢罩式炉运行程序与PID控制流程。