本實(shí)用新型涉及一種換熱裝置，尤其涉及高氮氧化物的SCR脫硝反應(yīng)。

背景技術(shù)：

在冶金行業(yè)常常需要利用硝酸的高氧化性，從而產(chǎn)生了大量的氮氧化物(NO_X)，在化工，油氣開采領(lǐng)域，也會(huì)產(chǎn)生富含NO_X的煙氣。脫硝處理是指把已生成的NO_X還原為N₂，從而脫除煙氣中的NO_X，世界上比較主流的工藝分為：SCR和SNCR。

SCR(Selective Catalytic Reduction)選擇性催化還原法脫硝技術(shù)是目前國(guó)際上應(yīng)用最為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)，在日本、歐洲、美國(guó)等國(guó)家地區(qū)的大多數(shù)電廠中基本都應(yīng)用此技術(shù)，它沒有副產(chǎn)物，不形成二次污染，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且具有脫除效率高(可達(dá)90％以上)，運(yùn)行可靠，便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

SCR技術(shù)原理為：在催化劑作用下，向溫度約280～420℃的煙氣中噴入氨，將NO_X還原成N₂和H₂O。

但是，目前SCR脫硝技術(shù)主要還是應(yīng)用于低NO_X濃度煙氣(NO_X濃度約為1200～2500mg/m³)的治理，對(duì)于高NO_X濃度煙氣(NO_X濃度大于20000mg/m³)的脫除尚無(wú)一套合理的工藝裝置。考慮到高NO_X濃度煙氣在處理過程中，由于NO_X的生成是呈拋物線式的，因此在利用SCR反應(yīng)器對(duì)其進(jìn)行脫硝處理時(shí)，其反應(yīng)熱也是呈拋物線式的，在某個(gè)短時(shí)間內(nèi)會(huì)急劇產(chǎn)生高反應(yīng)熱，這時(shí)就需要將反應(yīng)熱從SCR反應(yīng)器內(nèi)及時(shí)釋放出去，避免在一個(gè)相對(duì)密封的有限空間內(nèi)造成環(huán)境溫度過高，導(dǎo)致SCR催化劑燒結(jié)和其它不良后果，保證脫硝系統(tǒng)的整體穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于移取高氮氧化物的SCR脫硝反應(yīng)熱的換熱裝置，該裝置能夠及時(shí)將高NO_X濃度煙氣脫硝過程中的高反應(yīng)熱及時(shí)釋放，保證脫硝系統(tǒng)的整體穩(wěn)定運(yùn)行，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使于實(shí)施。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于移取高氮氧化物的SCR脫硝反應(yīng)熱的換熱裝置，其特征在于：

SCR反應(yīng)器的立式方形腔室上端為煙氣進(jìn)口，下端為煙氣出口，垂直于氣流方向，在SCR反應(yīng)器的腔室內(nèi)間隔配置若干層催化劑床層；

在每層催化劑床層的下方配置換熱器，或者由最下層的催化劑床層向上，每隔一層在催化劑床層的下方配置換熱器，并且，如果催化劑床層的層數(shù)大于3層，最上層的催化劑床層的下方配置或者不配置換熱器；

對(duì)應(yīng)每個(gè)換熱器所在的SCR反應(yīng)器腔室位置，分別設(shè)置溫度監(jiān)測(cè)器；

所述換熱器包括熱交換管，熱交換管兩端伸出SCR反應(yīng)器外部，位于SCR反應(yīng)器內(nèi)的那部分熱交換管上設(shè)有用于增大熱交換面積的往復(fù)折彎段，熱交換管的進(jìn)氣端通過調(diào)節(jié)閥連接散熱風(fēng)機(jī)。

本裝置利用溫度監(jiān)測(cè)器監(jiān)控SCR反應(yīng)器內(nèi)不同區(qū)域的溫度情況，通過調(diào)節(jié)閥控制送入不同區(qū)域的熱交換管的冷卻風(fēng)量的大小，將SCR反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，既能及時(shí)釋放因SCR反應(yīng)器內(nèi)NO_X濃度急劇上升導(dǎo)致的高反應(yīng)熱，又避免SCR反應(yīng)器內(nèi)因溫度過低影響催化反應(yīng)效果；考慮到在SCR反應(yīng)器腔室內(nèi)，沿著煙氣流動(dòng)方向，越向下脫硝反應(yīng)越劇烈，反應(yīng)熱上升的越快，因此根據(jù)實(shí)際情況，既可以在每層催化劑床層的下方配置換熱器，或者由最下層的催化劑床層向上，每隔一層在催化劑床層的下方配置換熱器，甚至，如果催化劑床層的層數(shù)大于3次，那么最上層的催化劑床層的下方還可以不配置換熱器，因?yàn)樵撎幃a(chǎn)生的反應(yīng)熱最少。

進(jìn)一步的，所述換熱器為單根熱交換管，或者多根熱交換管并列平行間隔布置呈層狀，或者是多根熱交換管平行間隔布置呈矩陣狀，可以根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇熱交換管的數(shù)量和排列方式。

再進(jìn)一步，所述熱交換管進(jìn)氣端位于排氣端上方，冷卻氣體由下至上流動(dòng)，與煙氣流動(dòng)方向正好相反，可以進(jìn)一步加強(qiáng)冷卻效果。

再進(jìn)一步，所述熱交換管的往復(fù)折彎段呈橫置的“M”形，以保證更充分的冷卻散熱面。

再進(jìn)一步，在最上層的催化劑床層的上方的SCR反應(yīng)器腔室位置設(shè)置溫度監(jiān)測(cè)器，以監(jiān)測(cè)進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)的煙氣溫度。

再進(jìn)一步，所述催化劑床層數(shù)量為3層，每層催化劑床層下方分別配置換熱器，換熱器為單根熱交換管，3根熱交換管分別通過各自的調(diào)節(jié)閥連接同一臺(tái)散熱風(fēng)機(jī)。該結(jié)構(gòu)不僅換熱效果好，并且結(jié)構(gòu)緊湊，便于布置，還能充分保證SCR催化還原反應(yīng)的效果。

再進(jìn)一步，所述溫度監(jiān)測(cè)器通過信號(hào)線路連接控制單元，控制單元通過控制線路連接調(diào)節(jié)閥。通過控制線路連動(dòng)控制冷卻氣體的流量，無(wú)需人工值守。

再進(jìn)一步，所述熱交換管焊接固定在SCR反應(yīng)器內(nèi)，或者，SCR反應(yīng)器安裝在SCR反應(yīng)器內(nèi)，SCR反應(yīng)器上對(duì)應(yīng)熱交換管的安裝位置密封覆蓋活動(dòng)的檢修門，便于維修更換。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

1、能夠及時(shí)移取高NO_X濃度煙氣(NO_X濃度大于20000mg/m³)中NO_X呈拋物線式生成時(shí)急劇產(chǎn)生的高反應(yīng)熱，避免了SCR催化劑燒結(jié)和其它不良后果，保證脫硝系統(tǒng)的整體穩(wěn)定運(yùn)行，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使于實(shí)施；

2、能夠根據(jù)實(shí)際需求靈活選配換熱器的數(shù)量及配置位置，以達(dá)到更好的換熱效果；

3、利用溫度監(jiān)測(cè)器監(jiān)控SCR反應(yīng)器內(nèi)不同區(qū)域的溫度情況，通過調(diào)節(jié)閥控制送入不同區(qū)域的熱交換管的冷卻風(fēng)量的大小，將SCR反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，既能及時(shí)釋放因SCR反應(yīng)器內(nèi)NO_X濃度急劇上升導(dǎo)致的高反應(yīng)熱，又避免SCR反應(yīng)器內(nèi)因溫度過低影響催化反應(yīng)效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本裝置一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的透視圖

圖2為圖1中的裝置在整個(gè)高濃度脫硝系統(tǒng)中的配置位置示意圖

圖1～2中：1為氨氣氣源，2為煙氣氣源，3為稀釋風(fēng)機(jī)，4為氨氣空氣混合器，5為氨氣煙氣混合器，6為SCR反應(yīng)器，7為催化劑床層，8為熱交換管，9為散熱風(fēng)機(jī)，10為引風(fēng)機(jī)，11為溫度監(jiān)測(cè)器，12為調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，SCR反應(yīng)器6的立式方形腔室上端為煙氣進(jìn)口，下端為煙氣出口，垂直于氣流方向，在SCR反應(yīng)器6的腔室內(nèi)間隔配置3層催化劑床層7；在每層催化劑床層7下方配置1根熱交換管8作為換熱器，熱交換管8直接焊接固定在SCR反應(yīng)器6腔室內(nèi)；對(duì)應(yīng)每根熱交換管8所在的SCR反應(yīng)器6腔室位置和最上層的催化劑床層7上方的SCR反應(yīng)器6腔室位置分別設(shè)置溫度監(jiān)測(cè)器11。

每根熱交換管8兩端伸出SCR反應(yīng)器6外部，進(jìn)氣端位于排氣端上方，3根熱交換管8的進(jìn)氣端分別通過各自的調(diào)節(jié)閥12連接同一臺(tái)散熱風(fēng)機(jī)9；位于SCR反應(yīng)器6內(nèi)的那部分熱交換管8上設(shè)有用于增大熱交換面積、呈橫置的“M”形的往復(fù)折彎段，熱交換管8的進(jìn)氣端通過調(diào)節(jié)閥12連接散熱風(fēng)機(jī)9。

溫度監(jiān)測(cè)器11通過信號(hào)線路連接控制單元，控制單元通過控制線路連接調(diào)節(jié)閥12。

如圖2所示的用于對(duì)高氮氧化物濃度煙氣進(jìn)行脫硝處理的系統(tǒng)，包括氨氣氣源1、稀釋風(fēng)機(jī)3、氨氣空氣混合器4、氨氣煙氣混合器5和SCR反應(yīng)器6。氨氣氣源1中的氨氣主要由液氨蒸發(fā)器工藝，作為還原劑；稀釋風(fēng)機(jī)3主要提供所需空氣，用作氨氣的稀釋；氨氣空氣混合器4用于氨氣/空氣的一次混合，氨氣煙氣混合器5用于氨氣/尾氣的二次混合，使參與反應(yīng)的所有氣體均勻分布；SCR反應(yīng)器6作為氨氣與尾氣的反應(yīng)場(chǎng)所，即是產(chǎn)生高反應(yīng)熱的位置；換熱裝置主要由三根熱交換管8組成，用于高反應(yīng)熱的換熱。

在本脫硝處理系統(tǒng)中，連接方式為氨氣氣源1與稀釋風(fēng)機(jī)3通過氨氣空氣混合器4一次相連，稀釋后的氨氣再與來(lái)自網(wǎng)帶窯的尾氣在氨氣煙氣混合器5中進(jìn)行二次相連，繼而再送入SCR反應(yīng)器6，同時(shí)換熱裝置側(cè)從SCR反應(yīng)器6一側(cè)伸入催化劑床層7下方，最后SCR反應(yīng)器6中的尾氣再通過引風(fēng)機(jī)10排放，氣體流動(dòng)方向如圖中箭頭所示；本換熱裝置合理地將高反應(yīng)熱及時(shí)有效的移出SCR反應(yīng)器6，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)的目的，保證了脫硝反應(yīng)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。