專利名稱：一種高溫?zé)煔鈨艋挠酂崂醚b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫?zé)煔鈨艋挠酂崂醚b置。它廣泛地適用于各種高溫工業(yè)煙氣的余熱利用和氣體除塵凈化，例如工業(yè)鍋爐、工業(yè)爐、溴化鋰中央空調(diào)等高溫?zé)煔獾挠酂崂门c除塵凈化。
背景技術(shù)：
對于鍋爐、工業(yè)爐、溴化鋰中央空調(diào)等的高溫?zé)煔獾挠酂崂茫F(xiàn)有技術(shù)一般采用省煤器等利用其中的一部分余熱，將煙氣設(shè)計在較高溫度下排放，以防煙氣中的硫化物在露點下冷凝，避免設(shè)備遭受嚴(yán)重的快速腐蝕。并且，由于省煤器表面積灰等原因，傳熱效率很低。據(jù)文獻(馮欣，聲波吹灰器在余熱鍋爐中地應(yīng)用，石油化工設(shè)備，2005年第2期，59-60頁)介紹的燃油煙氣的翅片管余熱鍋爐中的積灰影響，一個月內(nèi)就使蒸汽量下降25％。
對于鍋爐、工業(yè)爐的高溫?zé)煔庵械某龎m余熱回收設(shè)備，一般采用向下噴淋的水洗法，噴淋下來的熱污水通過換熱器將熱量傳給清潔的水(例如，2004年8月11日的發(fā)明專利，一種煙道煙氣多級余熱回收裝置，CN151952A)。這些現(xiàn)有技術(shù)存在三大問題第一，為了防止噴淋孔的堵塞，水滴從噴淋孔噴出的初速度不得低于一定值，以一定初速度向下噴淋的水滴作重力加速度運動，在裝置內(nèi)停留的水洗時間很短，并且噴出的初速度愈大，停留的時間就愈短，效果就愈差；第二，為了防止噴淋孔發(fā)生堵塞，噴淋孔比較大，水滴粗大，分散度低，同樣噴淋量的水滴總表面積小，效果差。由于這兩個原因?qū)е碌牡托?，使除塵設(shè)備相當(dāng)龐大，并且噴淋量增大，不僅設(shè)備費大與供給噴淋水的水泵運行費均較高，更重要的是噴淋下來的水溫較低，影響余熱的回收率；第三，熱污水很容易結(jié)垢，換熱器需要頻繁的停車清洗，嚴(yán)重的甚至直排沉降池不能經(jīng)濟利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決高溫?zé)煔庥酂崂门c除塵系統(tǒng)存在的需要頻繁清洗、設(shè)備龐大、效率低下的問題，提出一種高溫?zé)煔鈨艋挠酂崂醚b置，直接利用煙囪和煙氣管，采用大孔、自下向上噴淋的結(jié)構(gòu)，大水滴在向上運動的過程中被再細化構(gòu)件細化成小水滴，使氣水接觸面積成倍增大，并且水滴在凈化段的停留時間成倍延長，設(shè)備的體積成倍減少，得到較高溫度的熱污水，進入能夠在線清洗的換熱夾套槽有效地回收余熱。這種裝置體積小，不僅能大幅度地降低設(shè)備費和循環(huán)泵的運行費，并且能比較充分地回收煙氣余熱、除塵效率高，可靠性高，操作維護簡便。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高溫?zé)煔鈨艋挠酂崂醚b置，由換熱夾套槽、流化灌、噴淋頭、再細化構(gòu)件、凈化初熱段、除塵降溫段、泵、閥門等組成。凈化初熱段和除塵降溫段直接利用煙囪和煙氣管的一部分和全部。除塵降溫段可以在凈化初熱段的下方，兩者都在一個煙囪里，也可以在水平或傾斜的煙氣管里。噴淋頭安裝在凈化初熱段和除塵降溫段的中下部，噴淋孔的方向均朝上；噴淋孔是直徑3.0mm以上的大孔，以防長期運行中發(fā)生堵塞。噴淋頭的結(jié)構(gòu)可以是一個方環(huán)管或圓環(huán)管，也可以是直噴淋管。在噴淋頭的上方設(shè)置有再細化構(gòu)件。再細化構(gòu)件有多種結(jié)構(gòu)，可以是相互交疊的不銹鋼鋼絲組成，也可以是不銹鋼鋼絲圓錐彈簧，還可以是傾斜的大孔不銹鋼絲網(wǎng)。在凈化初熱段和除塵降溫段的底部為淋水池。對于除塵降溫段和凈化初熱段都在一個煙囪里的結(jié)構(gòu)，凈化初熱段的底部設(shè)置有兩排以上的槽管，將凈化初熱段噴淋下來的水收集到外面的淋水池。換熱夾套槽為多功能結(jié)構(gòu)，其槽體既是噴淋下來的熱水儲槽，又是塵泥沉降分離槽，其側(cè)壁還是熱交換夾套；夾套內(nèi)采用夾套螺旋管分割形成夾套螺旋流道，夾套螺旋管本身又同時作為螺旋管換熱器，夾套螺旋流道內(nèi)設(shè)置有傳熱強化的不銹鋼鋼絲螺旋線。換熱夾套槽內(nèi)的槽螺旋流道的結(jié)構(gòu)也類似，采用槽螺旋管分割形成槽螺旋流道，槽螺旋管本身也同時作為螺旋管換熱器，槽螺旋流道內(nèi)也固定具有傳熱強化和清洗防垢作用的不銹鋼鋼絲螺旋線。換熱夾套槽與上方的流化灌連通，流化罐內(nèi)有流態(tài)化清洗球和自動補水閥門及其可以開關(guān)的球網(wǎng)。清洗球可以是耐磨塑料球，也可以是粒度較大的沙子和瓷球。流化罐的下部通過閥門與換熱夾套槽內(nèi)的中心流化管以及清洗泵連通。流化灌的上蓋可以打開，以便維修和加球。
本發(fā)明的高溫?zé)煔鈨艋酂崂醚b置運行時，高溫?zé)煔庾韵露狭鲃?。噴淋頭的噴淋孔噴出的水滴較粗大，但是在向上運動的過程中被再細化結(jié)構(gòu)件細化，成倍地增大水滴與氣體接觸的表面積。向上噴淋的水滴運動到洗滌凈化段的頂部后，水滴又在重力的作用下由初速度為零開始回落運動，在逆向氣流中下落的過程中再次與煙氣接觸，與氣體接觸的有效停留時間得到成倍提高。并且，下落時與向上噴淋的水滴撞擊發(fā)生細化、加速水滴的表面更新，提高凈化效率。這樣不僅可以大大降低噴淋水量一循環(huán)泵的電耗，而且可以有效地提高噴淋下來的水的溫度和余熱利用率。除塵、降溫、凈化后的煙氣由煙囪排到大氣。噴淋下來的熱污水進入換熱夾套槽進行熱交換，使清潔的水提高溫度，余熱得到利用。凡是換熱夾套槽中熱污水流過的流道內(nèi)的污垢，均可以借助該裝置內(nèi)的清洗泵、流化灌、清洗球和閥門的開關(guān)，實現(xiàn)在線流態(tài)化快速清洗，及時除去污垢，保持長期運行的高效傳熱。


圖1是本發(fā)明的凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置的結(jié)構(gòu)原理總圖。
圖2是本發(fā)明的凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置的另一種方案總圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖1、附圖2對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
圖中的F均代表閥門 1槽管 2凈化初熱段 3再細化構(gòu)件 4噴淋頭、5淋水池、6除塵降溫段 7換熱夾套槽 8槽螺旋流道 9夾套螺旋管 10夾套螺旋流道 11螺旋線 12槽螺旋管 13沖污管 14清洗泵 15循環(huán)泵 16清洗球 17流化灌 18自動補水閥 19球網(wǎng)20噴林泵 21中心流化管 22熱污水入口本發(fā)明的凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置，由換熱夾套槽7、流化灌17、噴淋頭4、再細化構(gòu)件3、凈化初熱段2、除塵降溫段6、煙氣管以及泵和閥門等組成。凈化初熱段2和除塵降溫段6直接利用煙囪和煙氣管的一部分或全部。除塵降溫段6可以在凈化初熱段2的下方，兩者都在一個煙囪里，也可以在水平或傾斜的煙氣管里。噴淋頭4安裝在凈化初熱段2和除塵降溫段6的中下部，噴淋孔均朝上；噴淋孔是直徑3.0mm以上的大孔，以防堵塞。噴淋頭4的結(jié)構(gòu)可以是一個方環(huán)管或圓環(huán)管，也可以是直噴淋管。在噴淋頭4的上方均設(shè)置有再細化構(gòu)件3。再細化構(gòu)件3可以是相互交疊的不銹鋼鋼絲，也可以是不銹鋼鋼絲圓錐彈簧，還可以是傾斜的大孔不銹鋼絲網(wǎng)。除塵降溫段6和凈化初熱段2都在一個煙囪里時，凈化初熱段2的底部設(shè)置有兩排以上的槽管1，將凈化初熱段2噴淋下來的水收集到外面的淋水池5。
換熱夾套槽7為多功能結(jié)構(gòu)，其槽體既是噴淋下來的熱污水儲槽，又是塵泥的沉降分離槽，其側(cè)壁還是熱交換夾套。采用夾套螺旋管9將夾套分割形成夾套螺旋流道10，夾套螺旋管9本身又同時作為螺旋管換熱器，夾套螺旋流道10內(nèi)設(shè)置有傳熱強化的不銹鋼鋼絲螺旋線11。換熱夾套槽7內(nèi)的槽螺旋流道8的結(jié)構(gòu)也類似，采用槽螺旋管12分割形成槽螺旋流道8，槽螺旋管12本身也同時作為螺旋管換熱器，槽螺旋流道內(nèi)固定具有傳熱強化和清洗防垢作用的不銹鋼鋼絲螺旋線11。換熱夾套槽7的上方連接有流化灌17。流化罐17內(nèi)有流態(tài)化清洗球16和自動補水閥門18及其可以開關(guān)的球網(wǎng)19。清洗球16可以是耐磨塑料球，也可以是粒度較大的沙子、和瓷球。流化罐17的下部通過閥門與換熱夾套槽7內(nèi)的中心流化管21以及清洗泵14連通。流化灌17的上蓋可以打開，以便維修和加球。
本發(fā)明的凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置運行時，高溫?zé)煔膺M入除塵降溫段6。用于燃煤煙氣除塵降溫段6一般是立式結(jié)構(gòu)的，用于燃氣燃油煙氣的除塵降溫段6一般可以采用圖2所示傾斜的煙氣管。在除塵降溫段6的下部安裝有噴淋頭4，噴淋頭4的結(jié)構(gòu)可以是一個方環(huán)管或圓環(huán)管，也可以是直噴淋管。噴林頭4上開設(shè)的噴淋孔33的方向均向上，噴淋孔的直徑為3mm以上的大孔，在長期使用過程中避免噴淋孔33可能發(fā)生堵塞。噴淋孔的直徑大小由煙氣中的含塵量與特性決定，例如燃煤煙氣的噴淋孔較大，燃氣或燃油煙氣的噴淋孔較小。由噴淋孔噴出的水滴較粗大，在向上運動的過程中被再細化構(gòu)件3細化成小水滴，以此大大增加水滴的除塵凈化的表面積。水滴再細化構(gòu)件3可以是交疊不銹鋼絲，也可以是圓錐鋼絲彈簧，還可以是不銹鋼絲網(wǎng)。水滴運動到除塵降溫段6的頂部后，水滴又在重力的作用下，由初速度為零開始回落。在逆向氣流中下落時與煙氣接觸除塵降溫，并且與向上噴淋的水滴撞擊發(fā)生細化、加速水滴的表面更新，提高了高溫?zé)煔獬龎m降溫的效率。
經(jīng)過除塵降溫段后的煙氣，再進入凈化初熱段2。凈化初熱段2的工作過程與立式結(jié)構(gòu)的除塵降溫段6基本相同。不同點是煙氣溫度較低，煙氣含塵量已經(jīng)大大降低，因此噴淋孔33的直徑可以較小，一般為3mm-4mm；因此循環(huán)水在此噴淋后得到初步加熱的水的溫度不太高，直接經(jīng)過噴淋泵20進入除塵降溫段6噴淋。
試以凈化初熱段2和除塵降溫段6設(shè)計高度1600mm、噴淋孔33的速度5.6m/s為例。向下噴淋的的水滴的有效停留時間為0.24秒。向上噴淋水滴的停留時間則為0.82秒，停留時間增大到3.42倍。這就意味著在相同噴淋密度下，單位體積內(nèi)存在的液滴數(shù)及其液滴的表面積都增大到3.42倍，這就相當(dāng)于成倍地提高了噴淋密度和氣水兩相的接觸面積，大大降低了噴淋水量和循環(huán)泵15、噴淋泵20的電耗。
由除塵降溫段6噴淋下來的熱污水，通過槽螺旋流道8進入換熱夾套槽7。在經(jīng)過槽螺旋流道8向下流動的過程中，同時與槽螺旋管12和夾套螺旋流道10內(nèi)清潔的冷水進行初步的熱交換。冷水進入夾套螺旋流道10繼續(xù)提高溫度。熱污水經(jīng)過熱污水入口22到達換熱夾套槽7的底部，其中的固體懸浮物沉降留存在槽底，熱水以非常慢的流速向上流動，經(jīng)過閥門F10進入夾套螺旋管9、與其管外的冷水再次熱交換，降溫以后經(jīng)過循環(huán)泵15到凈化初熱段2循環(huán)使用。
螺旋線11是分段固定在槽螺旋流道8和夾套螺旋流道10內(nèi)。正常運行時流速較低，在流體的作用下發(fā)生緩慢的振動，有緩垢的作用，更重要的是強化對流傳熱的作用。但是清洗作業(yè)時，流速較高，在流體的作用下發(fā)生較強烈的振動，起到增強清洗的作用。
夾套螺旋管9內(nèi)壁的污垢需要清洗時，開閥門F3、F4、F5、F9，關(guān)閉閥門F2、F10，開清洗泵14。換熱夾套槽7內(nèi)的水，經(jīng)過閥門F3的旁路，進入在線清洗運行狀態(tài)首先，換熱夾套槽7內(nèi)的水，經(jīng)過中心流化管21，在循環(huán)泵14的抽吸作用下，自下而上的快速沖洗夾套螺旋管9，通過流化灌17、槽螺旋流道10回到換熱夾套槽7內(nèi)。經(jīng)過數(shù)分鐘后，容易沖洗的污垢已經(jīng)清洗除去。再開閥門F11，流化灌17內(nèi)的清洗球16經(jīng)過閥門F11進入中心流化管21，在循環(huán)泵14的抽吸作用下，以較快的速度、自下而上的流過夾套螺旋管9，進行又快又勻地流態(tài)化清洗后，回到流化灌17內(nèi)，繼續(xù)參與流態(tài)化清洗的循環(huán)流動。直至達到清洗要求，關(guān)閉閥門F11，繼續(xù)運行數(shù)分鐘，以便夾套螺旋管9內(nèi)的清洗球16全部回收到流化罐17內(nèi)。
接著清洗槽螺旋流道8側(cè)壁的污垢。開閥門F8，關(guān)閥門F9，換熱夾套槽7內(nèi)的水，經(jīng)過中心流化管21，在循環(huán)泵14的抽吸作用下，通過流化罐17以后，自上而下的快速沖洗槽螺旋流道8內(nèi)的污垢。數(shù)分鐘以后，容易沖洗的污垢已經(jīng)清洗除去。開閥門F6，閥門F7在清洗泵的抽吸作用下會自動打開，關(guān)閥門F2，開球網(wǎng)19，使清洗球16與換熱夾套槽7內(nèi)的水一起進行流態(tài)化快速清洗，直至達到清洗要求。關(guān)閉球網(wǎng)19繼續(xù)運行數(shù)分鐘，以便槽螺旋流道8內(nèi)的清洗球16全部回到流化罐17內(nèi)。
清洗作業(yè)結(jié)束，關(guān)閥門F6、F7、F4、F8，球網(wǎng)19，開閥門F2、F10，回復(fù)到正常運行狀態(tài)。
因此，凡是熱污水經(jīng)過的流道的污垢均能實現(xiàn)在線沖洗和流態(tài)化快速清洗，及時除去污垢，長期保持基本高效傳熱運行。
若換熱夾套槽7底部污泥定期外排困難時，開清洗泵14和閥門F6、F7，由沖污管13的孔高速噴出的液流進行劇烈的沖污作業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置，由換熱夾套槽(7)、流化灌(17)、噴淋頭(4)、再細化構(gòu)件(3)、凈化初熱段(2)、除塵降溫段(6)等組成，其特點是流化灌(17)和換熱夾套槽(7)，兩者通過閥門連通；在凈化初熱段(2)和除塵降溫段(6)的中下部或底部安裝有噴淋頭(4)，噴淋孔(33)的方向均朝上，噴淋孔(33)是直徑3.0mm以上的大孔；在噴淋頭(4)的上方均設(shè)置有再細化構(gòu)件(3)；凈化初熱段(2)和除塵降溫段(6)是煙囪(1)和煙氣管(5)的一部分或全部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置，其特征在于換熱夾套槽(7)采用夾套螺旋管(9)將夾套分割形成夾套螺旋流道(10)，夾套螺旋流道(10)內(nèi)設(shè)置有傳熱強化的螺旋線(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置，其特征在于換熱夾套槽(7)內(nèi)設(shè)置有槽螺旋流道(8)，是采用槽螺旋管(12)將其分割形成槽螺旋流道(8)，槽螺旋流道(8)內(nèi)固定有傳熱強化的螺旋線(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置，其特征在于除塵降溫段(6)可以在凈化初熱段(2)的下方，同一個煙囪里，也可以在水平或傾斜的煙氣管里。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置，其特征在于換熱夾套槽(7)的上方連接有流化灌(17)，流化罐(17)內(nèi)有流態(tài)化清洗球(16)和可以開關(guān)的球網(wǎng)(19)，流化罐(17)的下部通過閥門與換熱夾套槽(7)內(nèi)的中心流化管(21)以及清洗泵(14)連通。
全文摘要
一種凈化高溫?zé)煔獾挠酂崂醚b置的特點，一是噴淋下來的熱污水通過換熱夾套槽將熱量傳給清潔的水。換熱夾套槽與流化灌、清洗泵、閥等構(gòu)成一個可以進行在線循環(huán)流態(tài)化清洗的系統(tǒng)，及時清洗熱污水流過的傳熱面污垢，保持長期高效利用余熱。二是煙氣先后通過除塵降溫段和凈化初熱段，與由底部向上噴淋的噴淋水滴作用。采用大噴淋孔防止堵塞，可靠性高。大孔噴淋的水滴被再細化以后比表面積顯著增大，并且有效的滯留時間比向下噴淋時增加數(shù)倍，從而實現(xiàn)除塵、降溫、凈化的高效率。裝置的煙氣阻力低，需要的噴淋水量小，運行費用低。除塵降溫段和凈化初熱段又直接利用煙氣管與煙囪，裝置的體積小，設(shè)備費低。
文檔編號F24H1/00GK1880850SQ20051003171
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者俞天蘭, 俞秀民, 洪在明, 蔣少青, 彭德其, 劉桂英, 金俊杰, 支校衡, 吳金香, 吳琦華 申請人:株洲工學(xué)院