本实用新型涉及一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置。
背景技术：
空气预热装置是化工、石油、动力、食品及其它诸多工业部门的通用设备，在生产中起着非常重要的作用。目前，大多数锅炉或加热炉尾部烟气余热的回收仍采用单独管式空气预热器、管式空气预热器或传统水热媒空气换热器，换热效率较低，换热面积大，这种单一的热交换形式影响了换热的效率，能源利用率偏低，还不能脱去烟气中的氮氧化物，导致装置的节能环保能力较差。
技术实现要素：
本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，可以实现在水热媒式空气预热装置中嵌入脱硝模块，从而在对烟气余热回收的过程中，实现对烟气中氮氧化物的吸附并脱硝，同时利用水热媒控制尾部受热面最低受热面管壁温度始终在烟气的露点温度以上，防止低温腐蚀，延长设备使用寿命，整体结构紧凑，且检修方便。
实现上述目的的技术方案是：一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，包括烟气通道、空气通道、高温扰流子空气预热器、稀释风预热器、第一层脱硝反应器、第二层脱硝反应器、低温扰流子空气预热器和低温段水热媒空气预热器，所述低温段水热媒空气预热器包括第一层烟气换热器、第二层烟气换热器、第一层空气换热器、第二层空气换热器和热水循环系统，其中：
所述烟气通道垂直于地面设置，所述烟气通道内的烟气从上至下流动；
所述高温扰流子空气预热器、稀释风预热器、第一层脱硝反应器、第二层脱硝反应器、低温扰流子空气预热器、第二层烟气换热器和第一层烟气换热器从上至下依次设置在所述烟气通道内；
所述空气通道包括低温段空气通道和高温段空气通道；
所述第一层空气换热器和第二层空气换热器沿所述低温段空气通道内的空气流向依次设置在所述低温段空气通道内；
所述低温段空气通道的进口、低温扰流子空气预热器、高温扰流子空气预热器和高温段空气通道的进口依次相连；
所述热水循环系统包括水热媒循环管路及设置在所述水热媒循环管路上的热水强制循环泵机构和阀门组件；
所述第一层烟气换热器的出口、第二层烟气换热器、第二层空气换热器和第一层空气换热器、第一层烟气换热器的进口依次通过所述热水循环系统的管路连通。
上述的一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，其中，所述稀释风预热器、第一层脱硝反应器和第二层脱硝反应器分别采用模块式结构。
上述的一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，其中，所述烟气换热器和空气换热器的换热面采用翅片式换热管。
上述的一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，其中，所述热水循环系统还包括水热媒温度调节装置，所述水热媒温度调节装置控制所述水热媒循环管路内的水热媒的温度须高于所述烟气通道内与所述第一层烟气换热器或第二层烟气换热器发生换热处的烟气的酸露点温度。
上述的一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，其中，所述热水强制循环泵机构包括工作热水循环泵、工作管道、备用热水循环泵、备用管道和旁通调节管线；所述工作热水循环泵设置在所述工作管道上；所述备用热水循环泵设置在所述备用管道上；所述工作管道和备用管道并联设置；所述工作管道的出口和备用管道的出口的相接端与所述第一层烟气换热器的进口通过水热媒循环管路相连；所述第二层烟气换热器的的出口通过水热媒循环管路分别与所述第二层空气换热器的进口和所述旁通调节管线的进口相连；所述旁通调节管线的出口和所述第一层空气换热器的出口相接后通过水热媒循环管路与所述工作管道的进口和备用管道的进口的相接端相连。
上述的一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，其中，与所述第二层烟气换热器的出口相连的水热媒循环管路上还设有安全阀。
本实用新型的具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，可以实现在水热媒式空气预热装置中嵌入脱硝模块，从而在对烟气余热回收的过程中，实现对烟气中氮氧化物的吸附并脱硝，同时利用水热媒控制尾部受热面最低受热面管壁温度始终在烟气的露点温度以上，防止低温腐蚀，延长设备使用寿命，整体结构紧凑，且检修方便。
附图说明
图1为本实用新型的具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置的结构示意图；
图2为热水强制循环泵机构的热水循环示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1，本实用新型的最佳实施例，一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，包括烟气通道1、高温扰流子空气预热器2、空气通道3、稀释风预热器4、第一层脱硝反应器5、第二层脱硝反应器6、低温扰流子空气预热器7和低温段水热媒空气预热器，低温段水热媒空气预热器包括第一层烟气换热器9、第二层烟气换热器8、第一层空气换热器12、第二层空气换热器11和热水循环系统。
烟气通道1垂直于地面设置，烟气通道1内的烟气从上至下流动，即烟气通道1的上端开口为烟气进口，下端开口为烟气出口。高温扰流子空气预热器2、稀释风预热器4、第一层脱硝反应器5、第二层脱硝反应器6、低温扰流子空气预热器7、第二层烟气换热器8和第一层烟气换热器9从上至下依次设置在烟气通道1内。
空气通道3包括低温段空气通道31和高温段空气通道32；第一层空气换热器12和第二层空气换热器11沿低温段空气通道31内的空气流向依次设置在低温段空气通道31内；低温段空气通道31的出口、低温扰流子空气预热器7、高温段空气通道32的进口、高温扰流子空气预热器2和高温段空气通道出口32依次相连；
热水循环系统包括水热媒循环管路13及设置在水热媒循环管路13上的热水强制循环泵机构10和阀门组件，第一层烟气换热器9的出口、第二层烟气换热器8、第二层空气换热器11、第一层空气换热器12和第一层烟气换热器9的进口依次通过水热媒循环管路13连通。
本实用新型的一种具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，工作原理为：
(1)烟气从烟气通道1的烟气进口进入，烟气经高温扰流子空气预热器2换热后，再依次经过稀释风预热器4、第一层脱硝反应器5和第二层脱硝反应器6对烟气中氮氧化物进行吸附并脱除，脱硝后的烟气经过低温扰流子空气预热器7吸热后，再依次进入第二层烟气换热器8和第一层烟气换热器9换热后去后续的脱硫装置或烟囱。
(2)空气从低温段空气通道31的空气进口进入，空气依次经第一层空气换热器12和第二层空气换热器11换热后，再进入低温扰流子空气预热器7并与烟气通道1内的烟气换热，然后通过高温段空气通道32的进口流入高温扰流子空气预热器2并与烟气通道1内的烟气换热，最后空气从高温段空气通道32的出口排入大气中；
(3)水热媒循环管路13中的热媒水依次流经第一层烟气换热器9和第二层烟气换热器8，并与烟气通道1内的烟气换热后，再依次流经第二层空气换热器11和第一层空气换热器12并与低温段空气通道31内的空气换热，然后经过热水强制循环泵机构10回到第一层烟气换热器9。
高温扰流子空气预热器2和低温扰流子空气预热器7中流通的空气，是通过低温段空气通道31内的第二层空气换热器11和第一层空气换热器12加热后的空气，空气温度已大大提高，使高温扰流子空气预热器2和低温扰流子空气预热器7的换热面温度维持在烟气的酸露点以上，保证设备不被低温腐蚀。而且高温扰流子空气预热器2和低温扰流子空气预热器7，采用强制扰流增强换热能力，大大减少换热面积，结构紧凑。高温扰流子空气预热器2和低温扰流子空气预热器7中流通的空气，直接用空气通道3相连接，空气通道3与烟气通道1相互隔离，避免漏风。
脱硝反应器可采用单层或多层，本实施例中采用两层脱硝反应器，即第一层脱硝反应器5和第二层脱硝反应器6。
稀释风预热器4、第一层脱硝反应器5和第二层脱硝反应器6，布置在高温扰流子空气预热器2和低温扰流子空气预热器7之间的烟气通道1内，减少了布置的复杂性，整体结构紧凑。
稀释风预热器4、第一层脱硝反应器5和第二层脱硝反应器6分别采用模块式结构，制造过程在制造厂完成，可极大确保设备的制造质量。同时方便现场安装，加快安装进度，极大地缩短施工周期。
低温段水热媒空气预热器具有防腐调节功能，防腐调节功能是通过调节其循环水热媒的水温，使其保持在烟气的露点温度之上来实现的。低温段水热媒空气预热器通过水作为烟气与空气换热的中介，始终保持水温在烟气酸露点温度以上，由于各烟气换热器(第一层烟气换热器9和第二层烟气换热器8)的换热管壁温始终与换热系数大的介质有关，水热媒的水传热系数远远大于烟气传热系数，因此各烟气换热器的换热管壁温与其内的水热媒的水温度接近。
第一层烟气换热器9和第二层烟气换热器8的换热面分别采用翅片式换热管，翅片式换热管扩展了受热面积，减少了设备体积及重量,降低了设备费用，结构紧凑。
第一层空气换热器12和第二层空气换热器11的换热面采用翅片式换热管，由于空气不像烟气带灰，翅片式换热管的排列方式采用错排,有效提高换热能力。
进一步的，热水循环系统还包括水热媒温度调节装置，该水热媒温度调节装置控制水热媒循环管路13内的水热媒的温度高于烟气通道1内与各烟气换热器(第一层烟气换热器9或第二层烟气换热器8)发生换热处的烟气的酸露点温度。
再参阅图2，热水强制循环泵机构10包括工作热水循环泵101、工作管道102、备用热水循环泵103、备用管道104和旁通调节管线105；工作热水循环泵101设置在工作管道102上；备用热水循环泵103设置在备用管道104上；工作管道102和备用管道104并联设置；工作管道102的出口和备用管道104的出口的相接端与第一层烟气换热器9的进口通过水热媒循环管路13相连；第二层烟气换热器8的的出口通过水热媒循环管路13分别与第二层空气换热器11的进口和旁通调节管线105的进口相连；旁通调节管线105的出口和第一层空气换热器12的出口相接后通过水热媒循环管路13与工作管道102的进口和备用管道104的进口的相接端相连。
与第二层烟气换热器8的出口相连的水热媒循环管路13上还设有安全阀，当水热媒循环管路13内的热媒水的压力高于安全阀的设定值时，安全阀自动起跳。
本实用新型的具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置中，高温扰流子空气预热器、脱硝反应器、低温扰流子空气预热器、烟气换热器和空气换热器可以为单个，也可以是多个。本实施例中，高温扰流子空气预热器2、低温扰流子空气预热器7采用单个，脱硝反应器、烟气换热器和空气换热器采用两个，即第一层脱硝反应器5、第二层脱硝反应器6、第一层烟气换热器9、第二层烟气换热器8、第一层空气换热器12和第二层空气换热器11。
本实用新型的具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，采用复合的多级换热设计，同时嵌入脱硝功能，即可以实现充分有效利用锅炉或加热炉尾部烟气余热的目的，节能效果显著，又可以对烟气中氮氧化物的吸附并脱硝，同时又避免了设备低温腐蚀。因此，本实用新型的具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置具有高效、节能、环保、防腐等多重功效。基于以上特点，本实用新型的具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置相比现有的单一结构和功能的空预器具有实质性的进步和绝对性的优势。
综上所述，本实用新型的具有SCR脱硝功能的水热媒式空气预热装置，可以实现在多级换热水热媒式空气预热装置中嵌入脱硝模块，从而在对烟气余热回收的过程中，实现对烟气中氮氧化物的吸附并脱硝，同时控制水热媒尾部受热面最低受热面管壁温度始终在烟气的露点温度以上，防止低温腐蚀，延长设备使用寿命，整体结构紧凑，且检修方便。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。