一種高溫氣體霧化急速冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種高溫氣體霧化急速冷卻系統(tǒng)，包括：冷卻前以及冷卻后的高溫氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置；冷卻塔，其設(shè)有使高溫氣體從冷卻塔的底部向頂部流動(dòng)的導(dǎo)向通道，在冷卻塔的上部分設(shè)有從四周噴冷卻水以對(duì)高溫氣體進(jìn)行冷卻的噴射裝置，在冷卻塔的頂端設(shè)有抽出冷卻后的氣體的出口；PLC控制系統(tǒng)，其設(shè)有根據(jù)冷卻后的氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置的數(shù)據(jù)反饋對(duì)冷卻水的噴射量和噴射時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)微調(diào)的反饋控制裝置；霧化動(dòng)力裝置以及冷卻水供給裝置，其一端與冷卻塔的上部分內(nèi)的冷卻水的噴射裝置相連接，另外一端與PLC控制系統(tǒng)連通。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)高溫氣體的急速冷卻，減少冷卻時(shí)間，快速跳過溫度區(qū)域，避免因直接水噴淋帶來的二次污染。
【專利說明】一種高溫氣體霧化急速冷卻系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高溫氣體霧化急速冷卻系統(tǒng)，屬于環(huán)保【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]術(shù)語“PLC控制系統(tǒng)”是電氣控制裝置，設(shè)有預(yù)設(shè)冷卻溫度控制器和冷卻水供應(yīng)時(shí)間控制器，包括使低溫氣體溫度大于100°c的冷卻溫度預(yù)設(shè)裝置和根據(jù)高溫氣體溫度和低溫氣體溫度計(jì)算霧化冷卻需要的冷卻水量的計(jì)算裝置、冷卻水的噴射量控制裝置、噴射時(shí)間控制裝置、和根據(jù)冷卻后的氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置的數(shù)據(jù)反饋對(duì)冷卻水的噴射量和噴射時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)微調(diào)的反饋控制裝置。
[0004]目前，很多冶金和化工等領(lǐng)域通常產(chǎn)生高溫氣體，需要通過冷卻才可排放或者回收利用，冷卻方式大多采用余熱鍋爐、風(fēng)冷、水油等介質(zhì)熱交換進(jìn)行。這些冷卻方式普遍存在的不足之處在于，一方面高溫氣體的溫度是逐步冷卻，造成冷卻處理流程或裝備較長(zhǎng)；另一方面由于明顯的逐步的溫度冷卻梯度，導(dǎo)致很難在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速急性冷卻，如常規(guī)辦法很難實(shí)現(xiàn)從850°C在2秒內(nèi)直接降低到180°C，快速跳過300-450°C溫度區(qū)域。這些不足給工藝控制或環(huán)保帶來很大難度。
[0005]實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]例如，含有二噁英的高溫氣體，其中的二噁英在高溫下(如超過500°C )發(fā)生分解，如果通過常規(guī)冷卻方式(如余熱鍋爐)，在緩慢的熱交換冷卻過程，經(jīng)過300-45(TC溫度區(qū)域，又發(fā)生逆反應(yīng)自動(dòng)合成了二噁英，給環(huán)境帶來嚴(yán)重二次污染，也是目前很多塑料(如醫(yī)療垃圾)高溫焚燒處理后帶來二噁英污染的難題。
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種高溫氣體急速冷卻系統(tǒng)，其可實(shí)現(xiàn)高溫氣體的急速冷卻，減少冷卻時(shí)間，快速跳過溫度區(qū)域，避免因直接水噴淋帶來的二次污染。
[0008]為此，本實(shí)用新型提供了一種高溫氣體霧化急速冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0009]冷卻前的高溫氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置，以及冷卻后的氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置；
[0010]冷卻塔，其設(shè)有使高溫氣體從冷卻塔的底部向頂部流動(dòng)的導(dǎo)向通道，在冷卻塔底部安裝有溫度和流量探測(cè)裝置，在冷卻塔的上部分設(shè)有從四周噴冷卻水以對(duì)高溫氣體進(jìn)行冷卻的噴射裝置，在冷卻塔的頂端設(shè)有抽出冷卻后的氣體的出口 ；
[0011]PLC控制系統(tǒng)，冷卻前的高溫氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置和冷卻后的氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置都與該P(yáng)LC控制系統(tǒng)連通；
[0012]霧化動(dòng)力裝置，其一端與冷卻塔的上部分內(nèi)的冷卻水的噴射裝置相連接，另外一端與PLC控制系統(tǒng)連通。
[0013]優(yōu)選地，所述冷卻塔結(jié)構(gòu)為下端尺寸小，上端尺寸大。
[0014]優(yōu)選地，還設(shè)有使危險(xiǎn)氣體充分燃燒完畢和/或過濾再進(jìn)入冷卻塔的高溫氣體預(yù)先處理裝置。
[0015]優(yōu)選地，所述霧化動(dòng)力裝置采用壓縮空氣源。
[0016]優(yōu)選地，所述噴射裝置設(shè)有確保不與高溫氣體發(fā)生激烈化學(xué)反應(yīng)以防止產(chǎn)生有毒有害氣體的噴射限制裝置。
[0017]優(yōu)選地，所述冷卻前的高溫氣體溫度探測(cè)裝置和冷卻后的氣體溫度探測(cè)裝置至少其中之一為熱電偶。
[0018]優(yōu)選地，所述冷卻前的高溫氣體流量探測(cè)裝置和冷卻后的氣體溫度流量探測(cè)裝置至少其中之一為流量傳感器。
[0019]優(yōu)選地，所述噴射裝置設(shè)有能夠使噴出的霧化水均勻分布在冷卻塔的斷面的水霧化噴嘴。
[0020]優(yōu)選地，所述水霧化噴嘴具有防止結(jié)垢堵塞的壓縮空氣自清潔裝置。
[0021]優(yōu)選地，還包括用于抽走冷卻后氣體的風(fēng)機(jī)，其與冷卻后的氣體的出口連通；和/或所述風(fēng)機(jī)設(shè)置在冷卻塔的頂部。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果包括:可實(shí)現(xiàn)高溫氣體急速冷卻，減少冷卻時(shí)間，可以快速跳過溫度區(qū)域；高溫氣體通過霧化急速冷卻，控制適量冷卻，而不是直接水噴淋帶來二次污染；縮短冷卻流程，顯著地減少設(shè)備占地空間。
[0023]本實(shí)用新型可應(yīng)用于冷卻廢塑料燃燒產(chǎn)生的高溫氣體，由于高溫氣體在冷卻塔處得到急速冷卻，快速跳過自動(dòng)合成二噁英的溫度區(qū)域(300-450°C )，二噁英來不及自動(dòng)合成，從而杜絕了二噁英的產(chǎn)生，解決了廢塑料燃燒的環(huán)保治理技術(shù)難題。
[0024]本實(shí)用新型還可應(yīng)用于有色金屬冶煉過程中(如銅冶煉和鋼鐵冶煉)，用于處理爐窯產(chǎn)生高溫?zé)煔?，可以精確控制冷卻后低溫氣體出口溫度，從而為后續(xù)環(huán)保治理提供前提條件，冷卻后的低溫氣體再通過除塵系統(tǒng)(如旋風(fēng)收塵、布袋除塵)則更易控制，保證了工藝條件到位和設(shè)備安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的高溫氣體霧化快速冷卻系統(tǒng)的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，以處理廢塑料焚燒后產(chǎn)生的高溫氣體的霧化急速冷卻系統(tǒng)為實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明。
[0027]含塑料物料(如醫(yī)療垃圾、帶有塑料的金屬制品)通過高溫焚燒后，如處理手段控制不好，易產(chǎn)生二噁英，其在高于800°C以上分解，在逐步降溫的過程中(300-450°C)又自動(dòng)合成，形成嚴(yán)重二次污染。而常規(guī)冷卻辦法(如熱交換器、水管道冷卻、風(fēng)冷、自然冷卻)通過300-450°C溫度區(qū)域時(shí)間都較長(zhǎng)，易自動(dòng)合成二噁英，故二噁英處理技術(shù)一直是目前制約塑料制品焚燒的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。
[0028]實(shí)施例1:防治二噁英污染處理系統(tǒng)
[0029]如圖所示，本實(shí)用新型的高溫氣體霧化急速冷卻系統(tǒng)包括:高溫氣體入口 1、溫度探頭2、氣體流量探頭3、霧化噴頭4、溫度探頭5、氣體流量探頭6、PLC控制系統(tǒng)7、冷卻水供給裝置8、霧化動(dòng)力裝置(如壓縮空氣)9、低溫氣體出口 10。
[0030]塑料物料在高溫焚燒后產(chǎn)生的高溫氣體經(jīng)由高溫氣體入口 I (如溫度800°C )，通過后續(xù)風(fēng)機(jī)抽力(如低溫氣體出口 10后面的風(fēng)機(jī))，引導(dǎo)氣體向冷卻塔流動(dòng)；高溫氣體通過溫度探頭2和氣體流量探頭3，分別測(cè)量出溫度(如溫度800°C )和流量(Q);通過信號(hào)快速傳輸給PLC控制系統(tǒng)7，在結(jié)合考慮預(yù)設(shè)冷卻后的溫度(如預(yù)期180°C，即預(yù)期溫度探頭5的溫度為180°C )，通過溫度差(800-180=620°C )和流量Q計(jì)算出需要被吸收的熱量，而每立方水霧化氣化為蒸汽，吸收的熱量為定值，從而通過PLC控制系統(tǒng)7計(jì)算出霧化噴水的量；考慮到實(shí)際情況的修正值，通過PLC控制系統(tǒng)7發(fā)出指令控制供水裝置8的供水量和壓縮空氣9的量，一定量和壓力的冷卻水和壓縮空氣通過霧化裝置(如霧化噴頭)4在冷卻塔中形成霧化，從而起到快速冷卻的目的；高溫氣體在冷卻塔處得到急速冷卻(實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，冷卻時(shí)間大約為2秒左右)，快速跳過溫度區(qū)域(300-45(TC，二噁英來不及自動(dòng)合成，從而杜絕二噁英的產(chǎn)生)，在通過頂端時(shí)，通過溫度探頭5和氣體流量探頭6再次測(cè)量氣體溫度和流量，及時(shí)反饋給PLC控制系統(tǒng)7，并且及時(shí)修正微調(diào)冷卻水供給裝置8的供水量和壓縮空氣9的量，從而達(dá)到精確控溫的目的。冷卻后的氣體由低溫氣體出口 10被風(fēng)機(jī)抽走。在此過程中，噴入的水形成水蒸汽(如180°C)，在冷卻塔底部不產(chǎn)生過量的液體水，從而杜絕了二次污染的產(chǎn)生。
[0031]本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高溫氣體急速冷卻，通過水霧化急速吸熱達(dá)到快速降溫的目的，從而快速跳過某一溫度區(qū)域、短流程冷卻。本系統(tǒng)具有占地面積小和不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)，特別對(duì)治理二噁英污染非常有效，自動(dòng)控制簡(jiǎn)單可行。
[0032]在有色金屬冶煉過程中(如銅冶煉和鋼鐵冶煉)，爐窯產(chǎn)生高溫?zé)煔猓部梢詤⒖忌鲜鰧?shí)施例1進(jìn)行冷卻處理，可以精確控制冷卻后低溫氣體出口溫度，從而為后續(xù)環(huán)保治理提供前提條件，冷卻后的低溫氣體再通過除塵系統(tǒng)(如旋風(fēng)收塵、布袋除塵)則更易控制，保證了工藝條件到位和設(shè)備安全。
[0033]本實(shí)用新型的高溫氣體霧化急速冷卻系統(tǒng)包括:高溫氣體溫度(如熱電偶)和流量探測(cè)裝置(如氣體流量計(jì)傳感器)，用于測(cè)量高溫氣體溫度和流量，PLC控制系統(tǒng)，根據(jù)高溫氣體溫度和預(yù)設(shè)冷卻溫度計(jì)算霧化冷卻需要的冷卻水量。
[0034]帶有霧化功能的冷卻塔，把水噴成水霧，通過水分直接霧化成氣體吸收高溫氣體的熱量進(jìn)行冷卻。高溫氣體通過氣體導(dǎo)向裝置(如管道)從冷卻塔底部向頂部流動(dòng)，冷卻塔中上部分從四周噴入潔凈冷卻水，形成霧化吸熱對(duì)高溫氣體進(jìn)行冷卻。根據(jù)預(yù)設(shè)冷卻通過PLC控制系統(tǒng)計(jì)算粗霧化冷卻需要的冷卻水量高溫氣體剛好急速降到預(yù)設(shè)溫度，從冷卻塔頂端抽出。噴入的冷卻水變成水蒸汽(通過水高溫快速揮發(fā)為水蒸氣吸收高溫氣體熱量)O
[0035]冷卻后氣體的溫度和流量通過設(shè)置與冷卻塔頂部的冷卻后氣體溫度(如熱電偶)和流量探測(cè)裝置(如氣體流量計(jì)傳感器)測(cè)量，反饋給PLC控制系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)接受到反饋，結(jié)合預(yù)設(shè)冷卻溫度對(duì)冷卻水量進(jìn)行自動(dòng)微調(diào)。
[0036]霧化動(dòng)力裝置例如采用壓縮空氣。
[0037]優(yōu)選地，原始高溫氣體可先進(jìn)行處理(如危險(xiǎn)氣體充分燃燒完畢)，再進(jìn)入冷卻塔系統(tǒng)。
[0038]優(yōu)選地，通過水分直接霧化成氣體吸收高溫氣體的熱量進(jìn)行冷卻，不產(chǎn)生多余的水分，水量控制恰到好處；
[0039]優(yōu)選地，冷卻塔結(jié)構(gòu)為下端小，上端大，有足夠的空間給予水霧化急速膨脹為氣體的空間。
[0040]優(yōu)選地，噴水量和壓縮氣體量使用PLC控制，帶有自動(dòng)計(jì)算功能、精確控制水量功能和反饋微調(diào)功能。
[0041]優(yōu)選地，冷卻塔帶有水霧化功能的噴嘴，并能使霧化水均勻分布在冷卻塔的斷面。
[0042]優(yōu)選地，霧化噴嘴可具有自清潔功能(如一定壓力的壓縮空氣自清潔功能)，防止結(jié)垢堵塞的作用。
[0043]優(yōu)選地，霧化噴嘴可以是環(huán)狀的，也可以是單個(gè)的，確保端面均勻霧化水均勻分布。
[0044]優(yōu)選地，冷卻后的氣體為帶一定量水分的氣體，可用風(fēng)機(jī)抽走。
[0045]優(yōu)選地，冷卻水不與高溫氣體發(fā)生激烈化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生有毒有害氣體。
[0046]通過本實(shí)用新型，實(shí)施了一種使高溫氣體急速冷卻至低溫的方法，以快速跳過高溫與低溫之間的預(yù)設(shè)中間溫度區(qū)域的方法，其特征在于，根據(jù)預(yù)設(shè)降溫幅度(流量和溫度)和預(yù)設(shè)降溫時(shí)間計(jì)算出冷卻水霧化用量，配置一定動(dòng)力條件(如壓縮空氣壓力)，以此通過霧化裝置在冷卻塔中形成霧化，使高溫氣體在冷卻塔處從高溫在預(yù)定的短時(shí)間(即預(yù)設(shè)降溫時(shí)間)內(nèi)急速冷卻至預(yù)定的低溫(高溫-預(yù)設(shè)降溫幅度)，快速跳過預(yù)設(shè)中間溫度區(qū)域(如產(chǎn)生污染物的溫度區(qū)域)，冷卻后的低溫氣體被風(fēng)機(jī)抽走。
[0047]特別是，所述高溫?zé)煔饪梢允怯猩饘僖睙掃^程中爐窯煙氣；或塑料物料(如醫(yī)療垃圾、帶有塑料的金屬制品)高溫焚燒后的煙氣、鋼鐵、化工等不與水反應(yīng)的高溫氣體。
[0048]特別是，通過本實(shí)用新型，實(shí)施了一種在塑料制品焚燒工藝中防治二噁英污染的煙氣冷卻方法，其特征在于，使預(yù)定量的冷卻水和預(yù)定壓力的壓縮空氣通過霧化裝置在冷卻塔中形成霧化，使高溫氣體在冷卻塔處在預(yù)定的短時(shí)間內(nèi)急速冷卻至預(yù)定的低溫，快速跳過產(chǎn)生二噁英的溫度區(qū)域，冷卻后的氣體由低溫氣體出口被風(fēng)機(jī)抽走。
[0049]特別是，所述預(yù)定的短時(shí)間為1-10秒(優(yōu)選2-5秒左右)，所述高溫氣體在600°C或更高，所述預(yù)定的低溫大于100°c (優(yōu)選110-190°c，更優(yōu)選180°C )，快速跳過的溫度區(qū)域?yàn)?180-500°C。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫氣體霧化急速冷卻系統(tǒng)，其特征在于，包括: 冷卻前的高溫氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置，以及冷卻后的氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置； 冷卻塔，其設(shè)有使高溫氣體從冷卻塔的底部向頂部流動(dòng)的導(dǎo)向通道，在冷卻塔底部安裝有溫度和流量探測(cè)裝置，在冷卻塔的上部分設(shè)有從四周噴冷卻水以對(duì)高溫氣體進(jìn)行冷卻的噴射裝置，在冷卻塔的頂端設(shè)有抽出冷卻后的氣體的出口 ； PLC控制系統(tǒng)，冷卻前的高溫氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置和冷卻后的氣體溫度探測(cè)裝置和流量探測(cè)裝置都與該P(yáng)LC控制系統(tǒng)連通； 霧化動(dòng)力裝置，其一端與冷卻塔的上部分內(nèi)的冷卻水的噴射裝置相連接，另外一端與PLC控制系統(tǒng)連通；以及 冷卻水供給裝置，其一端與冷卻塔的上部分內(nèi)的冷卻水的噴射裝置相連接，另外一端與PLC控制系統(tǒng)連通。
2.如權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻塔結(jié)構(gòu)為下端尺寸小，上端尺寸大。
3.如權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)有使危險(xiǎn)氣體充分燃燒完畢和/或過濾再進(jìn)入冷卻塔的高溫氣體預(yù)先處理裝置。
4.如權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述霧化動(dòng)力裝置采用壓縮空氣源。
5.如權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射裝置設(shè)有確保不與高溫氣體發(fā)生激烈化學(xué)反應(yīng)以防止產(chǎn)生有毒有害氣體的噴射限制裝置。
6.如權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻前的高溫氣體溫度探測(cè)裝置和冷卻后的氣體溫度探測(cè)裝置至少其中之一為熱電偶。
7.如權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻前的高溫氣體流量探測(cè)裝置和冷卻后的氣體溫度流量探測(cè)裝置至少其中之一為流量傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述噴射裝置設(shè)有能夠使噴出的霧化水均勻分布在冷卻塔的斷面的水霧化噴嘴。
9.如權(quán)利要求8所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述水霧化噴嘴具有防止結(jié)垢堵塞的壓縮空氣自清潔裝置。
10.如權(quán)利要求1所述冷卻系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于抽走冷卻后氣體的風(fēng)機(jī)，其與冷卻后的氣體的出口連通；和/或所述風(fēng)機(jī)設(shè)置在冷卻塔的頂部。
【文檔編號(hào)】F27D17/00GK203657542SQ201320646351
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】尹家軍 申請(qǐng)人:江西稀有稀土金屬鎢業(yè)集團(tuán)有限公司