專利名稱：高溫氣體干法降溫裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高溫氣體干法降溫裝置及方法。
背景技術：
在高溫氣體降溫的技術領域，應用比較普遍的是噴水降溫器與管殼式降溫器的組 合裝置，即先用噴水降溫器對高溫氣體進行預降溫，使氣體溫度達到管殼式降溫器的使用 要求，然后通過管殼式降溫器對氣體進一步降溫，達到工藝要求。具體工藝過程是當高溫 氣體進入噴水降溫裝置內時，冷卻水通過噴水降溫器內的噴嘴噴出，與高溫氣體直接接觸， 在吸收高溫氣體熱量的同時變?yōu)樗羝瑫r外夾套內冷卻水對噴水降溫器筒體進行降 溫，以保證設備的耐高溫性能；降溫后的氣體進入管殼式降溫器換熱管內，通過殼程內的冷 卻水對氣體進一步降溫，達到高溫氣體降溫的目的。該降溫工藝過程中冷卻水直接與高溫 氣體接觸換熱，水蒸汽進入降溫后的氣體內，不僅增加了高溫氣體的氣體組成，而且增加了 高溫氣體體積流量；提高了系統(tǒng)負荷，增加了系統(tǒng)投資；同時換熱效率低，過程不易控制； 另外，對管殼式降溫器的設計加工及耐高溫防護提出了相當嚴格的要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種高溫氣體干法降溫裝置及方法，不增加氣體組分及流量，減少 漏流現(xiàn)象，提高換熱效率。為了解決現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明采用的技術方案是
高溫氣體干法降溫裝置，包含有管束式降溫器筒體、管束式降溫器外夾套，其特征在 于所述的管束式降溫器筒體沿高溫氣體流向分為擴張段、降溫段、排放段；所述的管束式 降溫器筒體的擴張段內設置有導流錐。所述的管束式降溫器筒體的擴張段與排放段為圓臺形，降溫段為圓筒形。所述的管束式降溫器筒體的降溫段內設置有光管換熱組和翅片管換熱組。所述的光管換熱組設置在降溫段的前段，翅片管換熱組設置在降溫段的后段；光 管換熱組和翅片管換熱組中的換熱管均采用環(huán)形布局形式，每組換熱管上均設置有換熱管 進水管和換熱管出水管；進水處設置有進水集水箱和進水分布板；出水處設置有出水集水 箱。所述的導流錐與管束式降溫器筒體同軸設置，底部扣設于光管換熱組中部空腔外 側，包含有導流錐椎體、導流錐夾套、導流錐進水管和導流錐出水管；導流錐夾套設置于導 流錐椎體外側，導流錐進水管與導流錐夾套的接口位于導流錐內部頂點處。所述的光管換熱組的中部空腔內設置有中心筒，包含有中心筒夾套、中心筒進水 管、中心筒筒體和中心筒出水管；中心筒夾套位于中心筒筒體外側，中心筒筒體內設置換熱 環(huán)管。高溫氣體干法降溫方法，其特征在于
1、高溫氣體從擴張段進入到管束式降溫器內，依次通過導流錐、降溫段的光管換熱組和翅片管換熱組，冷卻后，由管束式降溫器出口的排放段排出；
2、循環(huán)冷卻水通過換熱管進水管進入進水集水箱內，經過進水分布板進行分配，進 入換熱管內，通過換熱管和管外的高溫氣體進行非接觸式換熱，吸收高溫氣體熱量，再由出 水集氣箱流出，經過換熱管出水管，進入管束式降溫器外夾套，對管束式降溫器筒體進行降 溫，之后由管束式降溫器外夾套的出口排出；
3、冷卻水進入中心筒的中心筒進水管內，對中心筒進行降溫，通過中心筒出水管排
出；
4、冷卻水通過導流錐進水管進入導流錐夾套內，對導流錐錐體進行降溫后，由導流錐 出水管排出。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本發(fā)明中，高溫氣體不需與冷卻水進行直接換熱，而是在管束式降溫器的殼程內與換 熱管內冷卻水進行非接觸式換熱，在不增加氣體組分及流量的情況下，達到高效降溫的目 的；導流錐的設計，有效降低了降溫裝置的阻力降；管束式降溫器內的中心筒，避免了高溫 氣體在降溫區(qū)內出現(xiàn)漏流現(xiàn)象，提高換熱效果。


圖1是按照本發(fā)明設計的高溫氣體降溫系統(tǒng)工藝流程圖。圖2是管束式降溫器正視圖。圖3是光管換熱組結構圖。圖4是翅片管換熱組結構圖。圖5是中心筒結構圖。圖6是導流錐結構圖。圖中，1-管束式換熱器筒體，2-管束式降溫器外夾套，3-導流錐，4-中心筒，5-光 管換熱組，6-翅片管換熱組，7-換熱管進水管，8-進水集水箱，9-進水分布板，10-換熱管， 11-出水集水箱，12-換熱管出水管，13-中心筒夾套，14-中心筒進水管，15-中心筒筒體， 16-中心筒出水管，17-導流錐夾套，18-導流錐椎體，19-導流錐進水管，20-導流錐出水管， 21-擴張段，22-降溫段，23-排放段。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的裝置設計進行詳細的說明。本發(fā)明設置的管束式降溫器筒體1沿高溫氣體流向可分為擴張段21、降溫段22、 排放段23三部分。其中，擴張段21與排放段23為圓臺形，降溫段22為圓筒形。各段截面 的圓形設計，有效保證了筒體的承壓能力。噴水降溫器在冷卻氣體工藝中的效率是很明顯的，但卻因為高溫氣體和水介質的 直接接觸而增加了高溫氣體的氣體組成和氣體體積流量，提高了設備的運作負荷。本發(fā)明 不采用噴水降溫器進行氣體降溫，而是在管束式降溫器筒體1的降溫段22的前段設置光管 換熱組5，后段設置翅片管換熱組6，利用兩種換熱管的組合對高溫氣體進行有效的冷卻。 翅片管的換熱表面積相對光管要大，因此，高溫氣體進入降溫段22后先在光管換熱組5區(qū) 域進行預冷卻，然后進入翅片管換熱組6區(qū)域進行強化冷卻，這樣的組合大幅度地提高了設備冷卻的速度和效率。光管換熱組5和翅片管換熱組6中的換熱管10均采用環(huán)形布局 形式，每組換熱管10上均設置有換熱管進水管7和換熱管出水管12 ；進水處設置有進水集 水箱8和進水分布板9 ；出水處設置有出水集水箱11。進水分布板9的設計，對循環(huán)冷卻水 進行了合理的分配，保證進入換熱管內水流量能達到換熱要求，達到高效換熱目的。管束式降溫器筒體1的擴張段21內設置有導流錐3，并與管束式降溫器筒體1同 軸設置，底部扣設于光管換熱組5中部的空腔外側。導流錐3包含有導流錐椎體18、導流錐 夾套17、導流錐進水管19和導流錐出水管20 ；導流錐夾套17設置于導流錐椎體18外側， 導流錐進水管19與導流錐夾套17的接口位于導流錐3內部的頂點處。在擴張段21增加 導流錐3的設計，目的是為了使高溫氣體進入降溫系統(tǒng)時，降低系統(tǒng)的壓力降，并對高溫氣 體進行導流，而導流錐夾套17內的冷卻水能有效確保導流錐3的耐高溫性能。光管換熱組5的中部空腔內設置有中心筒4，包含有中心筒夾套13、中心筒進水管 14、中心筒筒體15和中心筒出水管16 ；中心筒夾套13位于中心筒筒體15外側，中心筒筒 體15內設置換熱環(huán)管。降溫段22的換熱組在管束式降溫器筒體1的中心軸位置有空隙， 中心筒4的設計，避免了高溫氣體在進入降溫段內出現(xiàn)漏流現(xiàn)象，在空隙處添加中心筒4作 為補充，強化換熱效果。下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的方法步驟進行詳細的說明。1) 2000° 2400°的高溫氣體從擴張段21進入到管束式降溫器中，依次通過導 流錐3、降溫段22的光管換熱組5和翅片管換熱組6，通過換熱管內的循環(huán)冷卻水對高溫氣 體進行降溫，使高溫氣體的溫度降溫至100 200°C后，然后由管束式降溫器出口的排放段 23排出；
2)20°C的循環(huán)冷卻水通過換熱管進水管7進入進水集水箱8內，經過進水分布板9進 行分配，進入換熱管10內，通過換熱管10和管外的高溫氣體進行非接觸式換熱，吸收高溫 氣體熱量，冷卻水升溫至40 50°C，再由出水集氣箱11流出，經過換熱管出水管12進入管 束式降溫器外夾套2，對管束式降溫器筒體1進行降溫，之后由管束式降溫器外夾套2出口 排出；
3)冷卻水進入中心筒4的中心筒進水管14內，對中心筒4進行降溫，通過中心筒出水 管16排出；
4)冷卻水通過導流錐進水管19進入導流錐夾套17內，對導流錐錐體18進行降溫后， 由導流錐出水管20排出；
5)擴張區(qū)筒體通過夾套內單獨供給的冷卻水進行降溫。
權利要求
高溫氣體干法降溫裝置，包含有管束式降溫器筒體(1)、管束式降溫器外夾套(2)，其特征在于所述的管束式降溫器筒體(1)沿高溫氣體流向分為擴張段(21)、降溫段(22)、排放段(23)；所述的管束式降溫器筒體(1)的擴張段(21)內設置有導流錐(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的高溫氣體干法降溫裝置，其特征在于所述的管束式降溫器 筒體(1)的擴張段(21)與排放段(23)為圓臺形，降溫段(22)為圓筒形。
3.根據(jù)權利要求1所述的高溫氣體干法降溫裝置，其特征在于所述的管束式降溫器 筒體(1)的降溫段(22)內設置有光管換熱組(5)和翅片管換熱組(6)。
4.根據(jù)權利要求1所述的高溫氣體干法降溫裝置，其特征在于所述的光管換熱組(5) 設置在降溫段(22)的前段，翅片管換熱組(6)設置在降溫段(22)的后段；光管換熱組(5) 和翅片管換熱組(6)中的換熱管(10)均采用環(huán)形布局形式，每組換熱管(10)上均設置有換 熱管進水管(7)和換熱管出水管(12)；進水處設置有進水集水箱(8)和進水分布板(9)；出 水處設置有出水集水箱(11)。
5.根據(jù)權利要求1所述的高溫氣體干法降溫裝置，其特征在于所述的導流錐(3)與管 束式降溫器筒體(1)同軸設置，底部扣設于光管換熱組(5)中部空腔外側，包含有導流錐椎 體(18)、導流錐夾套(17)、導流錐進水管(19)和導流錐出水管(20);導流錐夾套(17)設置 于導流錐椎體(18)外側，導流錐進水管(19)與導流錐夾套(17)的接口位于導流錐(3)內 部頂點處。
6.根據(jù)權利要求1所述的高溫氣體干法降溫裝置，其特征在于所述的光管換熱組(5) 的中部空腔內設置有中心筒(4)，包含有中心筒夾套(13)、中心筒進水管(14)、中心筒筒體 (15)和中心筒出水管(16)；中心筒夾套(13)位于中心筒筒體(15)外側，中心筒筒體(15) 內設置換熱環(huán)管。
7.高溫氣體干法降溫方法，其特征在于(a)高溫氣體從擴張段(21)進入到管束式降溫器內，依次通過導流錐(3)、降溫段(22) 的光管換熱組(5)和翅片管換熱組(6)，冷卻后，由管束式降溫器出口的排放段(23)排出；(b )循環(huán)冷卻水通過換熱管進水管(7 )進入進水集水箱(8 )內，經過進水分布板(9 )進 行分配，進入換熱管(10)內，通過換熱管(10)和管外的高溫氣體進行非接觸式換熱，吸收 高溫氣體熱量，再由出水集氣箱(11)流出，經過換熱管出水管(12)，進入管束式降溫器外 夾套(2)，對管束式降溫器筒體(1)進行降溫，之后由管束式降溫器外夾套(2)的出口排出；(c)冷卻水進入中心筒(4)的中心筒進水管(14)內，對中心筒(4)進行降溫，通過中心 筒出水管(16)排出；(d)冷卻水通過導流錐進水管(19)進入導流錐夾套(17)內，對導流錐錐體(18)進行 降溫后，由導流錐出水管(20)排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫氣體干法降溫裝置及方法。目前的氣體冷卻技術中，應用比較普遍的是噴水降溫器與管殼式降溫器的組合裝置，冷卻水直接與高溫氣體接觸換熱，水蒸汽進入降溫后的氣體內，不僅增加了高溫氣體的氣體組成，而且增加了高溫氣體體積流量，提高了系統(tǒng)負荷，增加了系統(tǒng)投資。本發(fā)明在管束式降溫器的殼程內實現(xiàn)高溫氣體與換熱管內冷卻水之間的熱交換，在不增加氣體組分及流量的情況下，達到高效降溫的目的；導流錐的設計，有效降低了降溫裝置的阻力降；管束式降溫器內的中心筒，避免了高溫氣體在降溫區(qū)內出現(xiàn)漏流現(xiàn)象，提高換熱效果。本發(fā)明的換熱過程不增加氣體組分及流量，漏流現(xiàn)象少，換熱效率高。
文檔編號F25D1/02GK101943529SQ20101029548
公開日2011年1月12日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者劉建鋒, 楊鵬, 王國磊, 趙仕哲, 郭建全, 郭新鋒 申請人:西安航天華威化工生物工程有限公司