一種煙氣急冷換熱器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種冷卻煙氣的急冷換熱器，包括殼體、激冷環(huán)、擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置，所述激冷環(huán)，擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置設(shè)置在殼體內(nèi)，煙氣從換熱器入口進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)激冷環(huán)、擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置，二級(jí)急冷裝置是由導(dǎo)向盤管、沿著導(dǎo)向盤管分布的霧化噴嘴和設(shè)置在導(dǎo)向盤管中心的中心霧化噴嘴組成，所述霧化噴嘴與導(dǎo)向盤管相連接并從向?qū)虮P管中心延伸，所述的中心霧化噴嘴通過(guò)連通管與導(dǎo)向盤管連通，導(dǎo)向盤管以便通過(guò)連通管將流體傳遞給中心霧化噴嘴。本發(fā)明通過(guò)二級(jí)急冷裝置的結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)置，進(jìn)一步提高了換熱的效率。
【專利說(shuō)明】
一種煙氣急冷換熱器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于換熱器領(lǐng)域，尤其涉及一種煙氣和水直接接觸換熱的文式急冷換熱器。本發(fā)明主要應(yīng)用于含鹵族元素危險(xiǎn)廢棄物焚燒系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化工行業(yè)的發(fā)展，含鹵族元素的化工產(chǎn)品產(chǎn)能急劇放大，環(huán)保問(wèn)題日益凸顯，其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，廢液含有大量化學(xué)性質(zhì)極其活潑的齒族元素有機(jī)物。焚燒該類廢棄物必須保證凈化后的煙氣中二噁英符合國(guó)家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，工藝流程中會(huì)設(shè)置急冷裝置，防止二噁英的再生成，通常避開(kāi)二噁英的再生成溫度區(qū)間，將煙氣溫度從500°C驟降至200°C。但對(duì)于廢棄物中鹵元素含量大于5%或煙氣較小的危廢焚燒系統(tǒng)，不能利用余熱回收裝置回收熱量，無(wú)法將焚燒后的1100°C高溫?zé)煔庵苯永鋮s至200°C以下，現(xiàn)有急冷器結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)該工藝要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種適用于該類煙溫高，成分復(fù)雜焚燒系統(tǒng)急冷裝置，可將煙氣溫度從1400°C或以上的高溫?zé)煔庵苯芋E降至水汽飽和溫度100°C以下，避開(kāi)二噁英的再生成溫度區(qū)間，抑制二噁英的生成，同時(shí)有效的吸收煙氣中的腐蝕性氣體，以及有效捕集煙氣中的固體顆粒。
[0004]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0005]—種冷卻煙氣的急冷換熱器，包括急冷殼體、激冷環(huán)、擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置，所述激冷環(huán)，擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置設(shè)置在殼體內(nèi)，煙氣從換熱器入口進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)激冷環(huán)、擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置。
[0006]作為優(yōu)選，所述殼體包括漸縮段和漸擴(kuò)段，漸縮段和漸擴(kuò)段通過(guò)喉管段連接;所述煙氣從漸縮段進(jìn)入，先通過(guò)漸縮段后再通過(guò)漸擴(kuò)段，在漸縮段的煙氣入口位置設(shè)置激冷環(huán)。
[0007]作為優(yōu)選，所述激冷環(huán)為中空環(huán)體結(jié)構(gòu)，所述激冷環(huán)包括內(nèi)環(huán)腔和外環(huán)腔，所述殼體插入激冷環(huán)內(nèi)，所述內(nèi)環(huán)腔包括外殼和內(nèi)隔板。所述內(nèi)隔板與殼體形成內(nèi)腔室，內(nèi)隔板與激冷環(huán)外殼、殼體形成的腔體為外環(huán)腔，內(nèi)環(huán)腔和外環(huán)腔分別沿殼體形成環(huán)形，且相互連通。
[0008]作為優(yōu)選，所述激冷環(huán)出口由激冷環(huán)隙和噴淋孔組成，激冷環(huán)隙為激冷環(huán)外殼和殼體之間形成的環(huán)形縫隙，噴淋孔設(shè)置在激冷外殼上;所述內(nèi)腔室和外腔室的環(huán)形為圓形結(jié)構(gòu)，且內(nèi)腔室和外腔室為同心圓結(jié)構(gòu);所述內(nèi)腔室和外腔室的圓心設(shè)置在激冷環(huán)內(nèi)的殼體上，所述的內(nèi)腔室的制冷劑入口設(shè)置在殼體的圓心位置處;所述激冷環(huán)包括進(jìn)液口，所述進(jìn)液口設(shè)置在殼體的外部;所述進(jìn)液口為圓管，所述內(nèi)腔室和外腔室的圓心設(shè)置在圓管的中心線的延長(zhǎng)線上。
[0009]作為優(yōu)選，所述的激冷環(huán)的外殼包括如下四個(gè)部分:與殼體外部連接，并相對(duì)于殼體向外延伸的第一部分，然后從遠(yuǎn)離殼體的第一部分端部開(kāi)始豎直向上延伸的第二部分，然后沿著第二部分端部水平向內(nèi)延伸的第三部分，最后是環(huán)形結(jié)構(gòu)的第四部分，所述第四部分與外殼內(nèi)部形成環(huán)形縫隙；
[0010]所述的第一部分與殼體的連接的位置與圓心的距離要大于第四部分與殼體形成的環(huán)隙與圓心的距離；
[0011 ]所述的內(nèi)腔室的內(nèi)隔板的一端連接到殼體的端部，另一端連接到殼體上，在內(nèi)隔板上設(shè)置內(nèi)環(huán)腔出口，所述內(nèi)環(huán)腔出口與內(nèi)隔板一端的距離要大于與內(nèi)隔板的另一端的距離;所述的外腔室的第四部分設(shè)置外環(huán)腔出口。
[0012]作為優(yōu)選，所述的殼體與激冷環(huán)外殼的第一部分的夾角為A，所述的內(nèi)腔室的環(huán)形半徑為Rl，外腔室的環(huán)形半徑為R2，所述的內(nèi)腔室出口與圓心的連線與外腔室出口與圓心的連線形成的夾角為C，所述的內(nèi)腔室出口與殼體形成的夾角B，所述夾角B小于外腔室出口與殼體形成的夾角;滿足如下公式:
[0013]Sin(A)/Sin(B)=a*Ln(Rl/R2)+b*(Rl/R2)+c[OOM]其中Ln是指數(shù)函數(shù)，a，b, c是系數(shù)，
[0015]0.084〈a〈0.086,0.23〈b〈0.26，
[0016]對(duì)于c，采取以下的取值方式:
[0017]^Rl/R2<0.5,0.83<c<0.9；
[0018]^Rl/R2>0.5,0.78<c<0.83；
[0019]當(dāng)Rl/R2 = 0.5，c = 0.83;
[0020]0.4<R1/R2<0.6；
[0021]18°<A<50° ；
[0022]14°<B<45° ；
[0023]Rl = 10 ?300，單位 mm;
[0024]R2 = 12.5?400，單位 mm;
[0025]C = B
[0026]作為優(yōu)選，急冷環(huán)上設(shè)置多個(gè)噴淋孔，沿著從激冷環(huán)隙向上，所述噴淋孔的孔徑越來(lái)越小;作為優(yōu)選，所述噴淋孔的孔徑變小的幅度也越來(lái)越大。
[0027]作為優(yōu)選，急冷環(huán)上設(shè)置多個(gè)噴淋孔，沿著從激冷環(huán)隙向上，所述噴淋孔的分布密度越來(lái)越小;作為優(yōu)選，所述噴淋孔的分布密度變小的幅度也越來(lái)越大。
[0028]作為優(yōu)選，二級(jí)急冷裝置是由導(dǎo)向盤管、沿著導(dǎo)向盤管分布的霧化噴嘴和設(shè)置在導(dǎo)向盤管中心的中心霧化噴嘴組成，所述霧化噴嘴與導(dǎo)向盤管相連接并從向?qū)虮P管中心延伸，所述的中心霧化噴嘴通過(guò)連通管與導(dǎo)向盤管連通，導(dǎo)向盤管以便通過(guò)連通管將流體傳遞給中心霧化噴嘴。
[0029]作為優(yōu)選，所述的擋水環(huán)板設(shè)置在急冷環(huán)和二級(jí)急冷裝置之間，擋水環(huán)板與殼體的內(nèi)壁相連并從內(nèi)壁向外延伸。
[0030]先對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的效果:
[0031]1.本發(fā)明采用二級(jí)冷卻，以大量循環(huán)堿液與煙氣接觸、汽化，能夠快速、均勻、高效地降低煙氣溫度。
[0032]2.本發(fā)明通過(guò)采用二級(jí)快速冷卻，避開(kāi)了二噁英的再生成溫度區(qū)間，可將高達(dá)1400°C或以上的高溫?zé)煔庵苯芋E降至水汽飽和溫度100°C以下，同時(shí)有效的吸收煙氣中的腐蝕性氣體，以及有效捕集煙氣中的固體顆粒。
[0033]3.本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)新的急冷環(huán)結(jié)構(gòu)，并對(duì)急冷環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，確定了最佳的結(jié)構(gòu)尺寸，從而達(dá)到最優(yōu)的冷卻效果。
[0034]4.通過(guò)噴淋孔上下的孔徑或者密度的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)換熱的最佳效果。
[0035]5.通過(guò)監(jiān)測(cè)值控制循環(huán)堿液的流量。
[0036]6.采取了新的二級(jí)冷卻裝置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)二級(jí)換熱。
[0037]7.將換熱器采取文式結(jié)構(gòu)，加快煙氣流速，在高速流動(dòng)的煙氣附近產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用，加強(qiáng)了煙氣與霧化堿液的擾動(dòng)，增大堿液與煙氣的接觸面積，使煙氣在極短的時(shí)間內(nèi)與霧化堿液達(dá)到均勻的混合。
[0038]8.通過(guò)二級(jí)冷卻裝置結(jié)構(gòu)噴霧數(shù)量的設(shè)置或者噴霧噴嘴的數(shù)量的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)二級(jí)換熱最佳效果。
【附圖說(shuō)明】
[0039 ]圖1為本發(fā)明提供的文式急冷器總圖結(jié)構(gòu)圖
[0040]圖2為一級(jí)急冷裝置示意圖
[0041]圖3為二級(jí)急冷裝置示意圖[0042I圖4是圖2的參數(shù)示意圖
[0043]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1_高溫?zé)煔馊肟冢?-激冷環(huán);3-擋水環(huán)板;4-二級(jí)急冷裝置;5-急冷殼體;6-煙氣出口； 7-循環(huán)堿液出口； 8-導(dǎo)向盤管;9-盤管入口； I O-霧化噴嘴；11-中心霧化噴嘴；12-激冷環(huán)殼體；13-內(nèi)隔板；14-噴液孔；15-內(nèi)環(huán)腔出口； 16-激冷環(huán)隙；17-外環(huán)腔；18-內(nèi)環(huán)腔；19-內(nèi)環(huán)腔入口 ； 20-激冷環(huán)入口 ； 21-文丘里混合室;22-分離室;23-水槽;24-漸縮段；25-喉管段，26-漸擴(kuò)段；27第一部分，28第二部分，29第三部分，30第四部分，31連通管。
【具體實(shí)施方式】
[0044]圖1展示了急冷換熱器的整體剖面圖。如圖1所示，所述急冷換熱器包括殼體5，所述殼體5包括漸縮段24和漸擴(kuò)段26，漸縮段24和漸擴(kuò)段26通過(guò)喉管段25連接;所述煙氣從漸縮段24進(jìn)入，先通過(guò)漸縮段24后再通過(guò)漸擴(kuò)段26，在漸縮段24的煙氣入口 I位置設(shè)置激冷環(huán)2。
[0045]如圖2所示，所述激冷環(huán)2為中空環(huán)體結(jié)構(gòu)。所述激冷環(huán)2包括內(nèi)環(huán)腔18和外環(huán)腔17，所述殼體5插入激冷環(huán)2內(nèi)，如圖2所示，所述激冷環(huán)2包括外殼12和內(nèi)隔板13。所述內(nèi)隔板13與殼體5形成內(nèi)腔室18，內(nèi)隔板13與激冷環(huán)外殼12、殼體5形成的腔體為外環(huán)腔17。內(nèi)環(huán)腔18和外環(huán)腔17分別沿殼體5形成環(huán)形，且相互連通。
[0046]激冷環(huán)內(nèi)部設(shè)置內(nèi)環(huán)腔18，有效避免外環(huán)腔因噴淋孔造成的擾動(dòng)，從而增強(qiáng)激冷環(huán)隙16形成水膜的穩(wěn)定性。
[0047]所述激冷環(huán)2出口由激冷環(huán)隙16和噴淋孔14組成。激冷環(huán)隙16為激冷環(huán)外殼12和急冷殼體5之間形成的環(huán)形縫隙。噴淋孔14設(shè)置在激冷外殼12上。
[0048]因?yàn)榧だ洵h(huán)隙16的存在，使得冷卻煙氣的液體在殼體內(nèi)壁形成均勻下降的水膜，避免高溫?zé)煔馀c急冷殼體5直接接觸，有效地保護(hù)了急冷殼體5。
[0049]作為優(yōu)選，噴淋孔14的噴射方向與漸縮段中心線，即沿著圖1豎直方向夾角為75°。
[0050]從剖面上看，如圖2所示，所述內(nèi)腔室18和外腔室17的環(huán)形為圓形結(jié)構(gòu)，且內(nèi)腔室18和外腔室17為同心圓結(jié)構(gòu)。
[0051]作為優(yōu)選，所述內(nèi)腔室18和外腔室17的圓心設(shè)置在激冷環(huán)12內(nèi)的殼體5上，而且作為優(yōu)選，所述的內(nèi)腔室18的制冷劑入口 19設(shè)置在殼體5的圓心位置處。通過(guò)如此設(shè)置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，可以大大減少冷卻液體流動(dòng)的阻力，提高了換熱系數(shù)。
[0052]所述激冷環(huán)包括進(jìn)液口20，所述進(jìn)液口 20設(shè)置在殼體5的外部。所述進(jìn)液口為圓管，所述內(nèi)腔室18和外腔室17的圓心設(shè)置在圓管的中心線的延長(zhǎng)線上。
[0053]通過(guò)如此設(shè)置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于其他設(shè)計(jì)，可以減少冷卻液體流動(dòng)的阻力，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
[0054]在急冷換熱器的外部，所述的激冷環(huán)的外殼包括如下四個(gè)部分:與殼體5外部連接，并相對(duì)于殼體5向外延伸的第一部分27，然后從遠(yuǎn)離殼體5的第一部分27端部開(kāi)始豎直向上延伸的第二部分28，然后沿著第二部分28端部水平向內(nèi)延伸的第三部分29，最后是環(huán)形結(jié)構(gòu)的第四部分30，所述第四部分30與外殼5內(nèi)部形成環(huán)形縫隙16。
[0055]作為優(yōu)選，所述的第一部分27與殼體5的連接的位置與圓心的距離要大于第四部分30與殼體5形成的環(huán)隙16與圓心的距離。
[0056]所述的內(nèi)腔室18的內(nèi)隔板13的一端連接到殼體5的端部，另一端連接到殼體5上。在內(nèi)隔板13上設(shè)置內(nèi)環(huán)腔出口 15。所述內(nèi)環(huán)腔出口 15與內(nèi)隔板13—端的距離要大于與內(nèi)隔板13的另一端的距離。設(shè)置在靠近內(nèi)隔板13另一端的位置處，所述的外腔室17的第四部分30設(shè)置外環(huán)腔出口 14。
[0057]作為優(yōu)選，所述的內(nèi)腔室出口15與殼體5形成的夾角B要小于外腔室出口(即噴淋孔14)與殼體5形成的夾角。通過(guò)上述設(shè)置，意味著內(nèi)腔室的出口更靠近殼體5，意味著外腔室的出口要高于內(nèi)腔室的出口。通過(guò)上述設(shè)置，可以使得內(nèi)腔室17的空間變大，緩沖從入口20進(jìn)入的流體的沖擊，減少內(nèi)腔室的阻力。
[0058]作為優(yōu)選，內(nèi)腔室出口15的中心線的延長(zhǎng)線穿過(guò)圓心。作為優(yōu)選，噴淋孔14的中心線的延長(zhǎng)線穿過(guò)圓心。
[0059]所述的殼體5與激冷環(huán)外殼的第一部分的夾角為A，所述的內(nèi)腔室18的環(huán)形半徑為Rl，外腔室17的環(huán)形半徑為R2，所述的內(nèi)腔室出口與圓心的連線與噴淋孔14與圓心的連線形成的夾角為C，即外腔室出口與圓心的連線與殼體5形成的夾角為B+C。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，半徑Rl過(guò)大，R2過(guò)小，造成外腔室18內(nèi)的流動(dòng)阻力太大，而內(nèi)腔室流動(dòng)阻力過(guò)小，導(dǎo)致流體通過(guò)噴淋孔向外噴射的距離太遠(yuǎn)，導(dǎo)致?lián)Q熱效果差，而Rl過(guò)小，R2過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)腔室壓力過(guò)大，而外腔室壓力過(guò)小，同樣導(dǎo)致噴射距離太近，導(dǎo)致?lián)Q熱效果太差。對(duì)于夾角A來(lái)說(shuō)，同樣不能過(guò)大，如果過(guò)大，則導(dǎo)致進(jìn)液口 20噴射角度太偏，導(dǎo)致進(jìn)入內(nèi)腔室的流體太少，而且會(huì)導(dǎo)致大量流體積壓在外腔室17的殼體5與第一部分之間，增加了阻力，同樣，對(duì)于夾角B也需要滿足一定的要求，如果B太小，則大量的流體會(huì)沿著激冷環(huán)隙流出，影響換熱，如果過(guò)大，則導(dǎo)致內(nèi)腔室內(nèi)壓力過(guò)大，內(nèi)腔室的流體流出困難。對(duì)于夾角C，如果過(guò)小，則導(dǎo)致流體向下噴射，而不是向中心噴射，如果過(guò)大，則導(dǎo)致外腔室流體阻力過(guò)大，導(dǎo)致流體噴射距離太近。因此Rl、R2、夾角A、B、C需要滿足一定的條件，使其換熱效果達(dá)到最優(yōu)。
[0060]因此，本發(fā)明是通過(guò)多個(gè)不同尺寸的急冷環(huán)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出的最佳的急冷環(huán)的尺寸關(guān)系。因?yàn)榧崩洵h(huán)還有夾角、半徑等變量，因此，引入無(wú)量綱量sin(A)、sin(B)、Rl/R2，從冷卻高溫?zé)煔獾淖罴研Ч霭l(fā)，計(jì)算了多種形式，最終確定了最佳關(guān)系式。所述的尺寸關(guān)系如下:
[0061 ] Sin(A)/Sin(B)=a*Ln(Rl/R2)+b*(Rl/R2)+c
[0062]其中Ln是指數(shù)函數(shù)，a，b,c是系數(shù)，
[0063]0.084〈a〈0.086,0.23〈b〈0.26，
[0064]對(duì)于c，采取以下的取值方式:
[0065]^Rl/R2<0.5,0.83<c<0.9；
[0066]^Rl/R2>0.5,0.78<c<0.83；
[0067]當(dāng)Rl/R2 = 0.5，c = 0.83;
[0068]0.4<R1/R2<0.6；
[0069]18°<A<50° ；
[0070]14°<B<45° ；
[0071]Rl = 10 ?300，單位 mm;
[0072]R2 = 12.5?400，單位 mm;
[0073]C = B
[0074]通過(guò)計(jì)算結(jié)果后再進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算邊界以及中間值的數(shù)值，所得的結(jié)果基本上與公式相吻合，誤差基本上在3 %以內(nèi)，最大的相對(duì)誤差不超過(guò)5 %，平均誤差是2.2 %。
[0075]作為優(yōu)選，100mm〈Rl〈200mm，170mm〈R2〈350mm;
[0076]進(jìn)一步優(yōu)選，130mm〈Rl〈170mm，210mm〈R2〈340mm;
[0077]進(jìn)一步優(yōu)選，140mm〈Rl〈160mm，240mm〈R2〈300mm;
[0078]系數(shù)優(yōu)化的最佳結(jié)果是:a為0.085，b為0.245，當(dāng)Rl/R2〈0.5，c = 0.85，當(dāng)R1/R2〉0.5，c = 0.81 ο
[0079]作為優(yōu)選，隨著R1/R2的增大，c越來(lái)越小。通過(guò)設(shè)置c的變化，使得計(jì)算的誤差更小。
[0080]對(duì)于其他的未提到的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，采用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)即可。
[0081]作為優(yōu)選，從激冷環(huán)隙16到第三部分和第四部分連接位置，第四部分30上設(shè)置多個(gè)噴淋孔15。當(dāng)然，圖2只展示了一個(gè)，但是不局限于圖2的示意圖。從激冷環(huán)隙16到第三部分和第四部分連接位置，所述噴淋孔15的孔徑越來(lái)越小。主要原因是一方面保證冷卻液體的分配，保證上部的噴淋孔能夠得到足夠的液體壓力，保證噴淋效果，另一方面，主要是考慮換熱效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如此設(shè)置，能夠提供換熱量20%左右。主要原因類似于管殼式換熱器的逆流，順流的時(shí)候，在入口位置處換熱量最大，但是最終的換熱量卻變小，而逆流換熱，整個(gè)換熱過(guò)程的換熱量都比較均勻，因此本發(fā)明采用此種策略，類似于逆流換熱，保證最大的換熱效果。
[0082]作為優(yōu)選，所述噴淋孔15的孔徑變小的幅度也越來(lái)越大。通過(guò)如此設(shè)置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，換熱效果相對(duì)于均勻設(shè)置，提高了 5 %左右。
[0083]作為優(yōu)選，從激冷環(huán)隙16到第三部分和第四部分連接位置，第四部分30上設(shè)置多個(gè)噴淋孔15。當(dāng)然，圖2只展示了一個(gè)，但是不局限于圖2的示意圖。從激冷環(huán)隙16到第三部分和第四部分連接位置，所述噴淋孔15的分布密度越來(lái)越小。主要原因是一方面保證冷卻液體的分配，保證上部的噴淋孔能夠得到足夠的液體壓力，保證噴淋效果，另一方面，主要是考慮換熱效果。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如此設(shè)置，能夠提供換熱量20%左右。主要原因類似于管殼式換熱器的逆流，順流的時(shí)候，在入口位置處換熱量最大，但是最終的換熱量卻變小，而逆流換熱，整個(gè)換熱過(guò)程的換熱量都比較均勻，因此本發(fā)明采用此種策略，類似于逆流換熱，保證最大的換熱效果。
[0084]作為優(yōu)選，所述噴淋孔15的分布密度變小的幅度也越來(lái)越大。通過(guò)如此設(shè)置，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，換熱效果相對(duì)于均勻設(shè)置，提高了 5 %左右。
[0085]當(dāng)設(shè)置多個(gè)噴淋孔的時(shí)候，前面的公式中的夾角C采取的是最靠近內(nèi)環(huán)腔出口15的噴淋孔與內(nèi)環(huán)腔出口 15以及圓心之間形成的夾角。
[0086]需要說(shuō)明的是，此處的形成的線的夾角或者距離都是以中心點(diǎn)或者中心線來(lái)計(jì)算夾角或者距離的。例如，第一部分27與殼體5的連接位置采取的就是中線點(diǎn)來(lái)計(jì)算其與圓心的距離，圓心也位于殼體5的壁的中部，內(nèi)徑/外徑也是圓心到內(nèi)腔或外腔的所在的殼體的中部，即厚度的一半，對(duì)于壁，采用的是壁的橫截面的中心線來(lái)計(jì)算。也就是說(shuō)，R1、R2采用的是內(nèi)壁和外壁的平均直徑。噴淋孔和內(nèi)環(huán)腔出口采取的是空的中心點(diǎn)，即圖4位置的軸線與上下兩邊的中點(diǎn)的連線的交點(diǎn)。
[0087]作為優(yōu)選，夾角B、C采取的是噴淋孔和內(nèi)環(huán)腔出口的中心線，如圖4所示。也就是說(shuō)，作為優(yōu)選，噴淋孔和內(nèi)環(huán)腔出口的中心線的延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)圓心。
[0088]本發(fā)明的急冷換熱器包括兩級(jí)急冷裝置。如前面所描述的急冷環(huán)2，屬于第一級(jí)急冷裝置。
[0089]如圖1所示，高溫?zé)煔馕氖郊崩鋼Q熱器，還包括擋水環(huán)板3、二級(jí)急冷裝置4、文丘里混合器21、分離室22和水槽23。
[0090]二級(jí)急冷裝置設(shè)置在下游，即煙氣先經(jīng)過(guò)急冷環(huán)2，然后再經(jīng)過(guò)二級(jí)急冷裝置。
[0091]如圖3所示，二級(jí)急冷裝置4是由導(dǎo)向盤管8、沿著導(dǎo)向盤管分布的霧化噴嘴10和設(shè)置在導(dǎo)向盤管中心的中心霧化噴嘴11組成。所述霧化噴嘴10與導(dǎo)向盤管相連接并從導(dǎo)向盤管8向?qū)虮P管8中心延伸，所述的中心霧化噴嘴11通過(guò)連通管31與導(dǎo)向盤管8連通，導(dǎo)向盤管8以便通過(guò)連通管31將流體傳遞給中心霧化噴嘴。
[0092]作為優(yōu)選，冷卻煙氣的流體是堿液。循環(huán)堿液在于煙氣接觸、氣化的過(guò)程中，可有效吸收煙氣中的酸性氣體。
[0093 ] 二級(jí)急冷裝置4的堿液由導(dǎo)向盤管8將堿液均勻的分配至各個(gè)霧化噴槍，經(jīng)霧化噴嘴10-11霧化后的堿液噴入文丘里混合室21的漸縮段，與經(jīng)一級(jí)急冷裝置2降溫后的煙氣進(jìn)一步混合。
[0094]通過(guò)分級(jí)對(duì)煙氣進(jìn)行急冷，高溫?zé)煔饨?jīng)激冷環(huán)2初步減溫后，再由霧化噴嘴進(jìn)行二級(jí)降溫，增強(qiáng)裝置的穩(wěn)定性。
[0095]霧化噴嘴設(shè)置在煙氣進(jìn)口處，在文式急冷器漸縮段設(shè)置導(dǎo)向盤管8，使霧化噴嘴10均勻分布，并設(shè)有中心霧化噴嘴11，霧化堿液可完全覆蓋煙氣通道，避免局部溫度過(guò)高對(duì)設(shè)備造成損壞。
[0096]進(jìn)一步優(yōu)選，所述沿導(dǎo)向盤管布置8霧化噴嘴10數(shù)量為不小于4的偶數(shù)個(gè)，且均勻、對(duì)沖布置。
[0097]作為優(yōu)選，所述的擋水環(huán)板3設(shè)置在急冷環(huán)2和二級(jí)急冷裝置4之間，擋水環(huán)板3與殼體5的內(nèi)壁相連并從內(nèi)壁向外延伸。
[0098]霧化噴嘴上方設(shè)有擋水環(huán)板3，使殼體內(nèi)壁的水膜經(jīng)擋水環(huán)板改變流向，在霧化噴嘴上表面形成連續(xù)的水膜，有效防止了高溫?zé)煔鈱?duì)霧化噴嘴沖刷而造成的損壞。
[0099]作為優(yōu)選，沿著煙氣流動(dòng)方向，可以設(shè)置多個(gè)二級(jí)急冷裝置4。作為優(yōu)選，沿著煙氣流動(dòng)方向，二級(jí)急冷裝置4中霧化噴嘴10的數(shù)量逐漸增加。作為優(yōu)選，逐漸增加的幅度越來(lái)越大。主要原因與噴淋孔14的設(shè)置相似，就不再進(jìn)一步描述。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)上述設(shè)置，可以提高15%_20%的換熱量。
[0100]作為優(yōu)選，沿著煙氣流動(dòng)方向，可以設(shè)置多個(gè)二級(jí)急冷裝置4。作為優(yōu)選，沿著煙氣流動(dòng)方向，二級(jí)急冷裝置4中霧化噴嘴10的噴霧量逐漸增加。作為優(yōu)選，逐漸增加的幅度越來(lái)越大。主要原因與噴淋孔14的設(shè)置相似，就不再進(jìn)一步描述。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)上述設(shè)置，可以提高15%_20%的換熱量。
[0101]采用本發(fā)明，使得1100Γ以上的高溫?zé)煔庾陨隙?，由煙氣入口I進(jìn)入急冷器，依次通過(guò)一級(jí)急冷裝置2和二級(jí)急冷裝置4，高溫?zé)煔庵苯优c霧化后的循環(huán)堿液接觸、汽化，發(fā)生傳熱和傳質(zhì)，將高溫?zé)煔庋杆俳抵了柡蜏囟?1°C，由分離室23的煙氣出口6排出。
[0102]本發(fā)明以大量循環(huán)堿液與煙氣接觸、汽化，能夠快速、均勻、高效地降低煙氣溫度。
[0103]本發(fā)明避開(kāi)了二噁英的再生成溫度區(qū)間，可將高達(dá)1400°C或以上的高溫?zé)煔庵苯咏抵了柡蜏囟取?br>[0104]作為優(yōu)選，急冷環(huán)2、殼體5、二級(jí)急冷裝置4都用哈氏合金C-276，殼體內(nèi)部可不設(shè)置耐火材料，減小了設(shè)備的體積。
[0105]將文丘里急冷器與水槽結(jié)合為一體，減少了設(shè)備的占地面積。
[0106]作為優(yōu)選，所述漸縮段24和漸擴(kuò)段26均為圓臺(tái)狀，喉管段25為漸縮段24和漸擴(kuò)段26之間的連接部位。
[0107]作為優(yōu)選，所述漸擴(kuò)段26下部設(shè)置分離室22和水槽23，煙氣出口設(shè)置在所述分離室22的下端。
[0108]與堿液混合后的煙氣通過(guò)漸縮段，截面積由粗變細(xì)，加快煙氣流速，在高速流動(dòng)的煙氣附近產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用，加強(qiáng)了煙氣與霧化堿液的擾動(dòng)，增大堿液與煙氣的接觸面積，使煙氣在極短的時(shí)間內(nèi)與霧化堿液達(dá)到均勻的混合。
[0109]循環(huán)堿液的溫度與煙氣出口的煙氣溫度基本相同，循環(huán)堿液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高溫?zé)煔饨禍厮璧膲A液量，使煙氣在一定的時(shí)間內(nèi)能夠與更多的霧化堿液接觸，大大減小了煙氣與霧化堿液傳熱、傳質(zhì)的時(shí)間。
[0110]降溫后的煙氣會(huì)攜帶大量的水汽，被攜帶的水汽隨煙氣經(jīng)煙氣出口6帶出文式急冷器，導(dǎo)致循環(huán)水量逐漸降低，因此設(shè)置工業(yè)水補(bǔ)水，由水槽23的液位控制補(bǔ)水量。
[0111]在急冷的過(guò)程中，煙氣中的大部分酸性氣體被循環(huán)堿液吸收，循環(huán)液的PH值降低，需定期排液，以降低循環(huán)堿液中酸性氣體的濃度，并由PH值控制堿液的補(bǔ)給量，以保證循環(huán)液處于堿性環(huán)境。
[0112]本發(fā)明水槽設(shè)有PH值監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)測(cè)量堿液的PH值，控制5%濃度堿液的補(bǔ)給量。
[0113]為保證堿液的最低循環(huán)量，能夠達(dá)到要求，即將高溫?zé)煔饨抵了柡蜏囟?，設(shè)有串級(jí)調(diào)節(jié)裝置，分別在煙氣出口設(shè)置溫度檢測(cè)儀，在循環(huán)管線上設(shè)置流量檢測(cè)儀，用來(lái)調(diào)節(jié)堿液的循環(huán)量。當(dāng)溫度過(guò)高或冷卻水流量過(guò)低時(shí)，會(huì)通過(guò)增加冷卻堿液的流量，以保護(hù)下游設(shè)備。
[0114]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煙氣急冷換熱器，包括殼體、激冷環(huán)、擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置，所述激冷環(huán)，擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置設(shè)置在殼體內(nèi)，煙氣從換熱器入口進(jìn)入，依次經(jīng)過(guò)激冷環(huán)、擋水環(huán)板、二級(jí)急冷裝置，二級(jí)急冷裝置是由導(dǎo)向盤管、沿著導(dǎo)向盤管分布的霧化噴嘴和設(shè)置在導(dǎo)向盤管中心的中心霧化噴嘴組成，所述霧化噴嘴與導(dǎo)向盤管相連接并從向?qū)虮P管中心延伸，所述的中心霧化噴嘴通過(guò)連通管與導(dǎo)向盤管連通，導(dǎo)向盤管以便通過(guò)連通管將流體傳遞給中心霧化噴嘴;其特征在于，沿著煙氣流動(dòng)方向，設(shè)置多個(gè)二級(jí)急冷裝置，沿著煙氣流動(dòng)方向，二級(jí)急冷裝置中霧化噴嘴的數(shù)量逐漸增加。2.如權(quán)利要求1所述的急冷換熱器，其特征在于，沿著煙氣流動(dòng)方向，逐漸增加的幅度越來(lái)越大。3.如權(quán)利要求1所述的急冷換熱器，所述殼體包括漸縮段和漸擴(kuò)段，漸縮段和漸擴(kuò)段通過(guò)喉管段連接;所述煙氣從漸縮段進(jìn)入，先通過(guò)漸縮段后再通過(guò)漸擴(kuò)段，在漸縮段的煙氣入口位置設(shè)置激冷環(huán)。
【文檔編號(hào)】F23J15/06GK106016324SQ201610343529
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年8月6日
【發(fā)明人】朱峰
【申請(qǐng)人】青島中正周和科技發(fā)展有限公司