一種冷卻煙氣的急冷換熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于換熱器領域，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)明主要應用于含鹵族元素危險廢棄物焚燒系統(tǒng)。
【背景技術】
[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)保問題日益凸顯，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣，廢液含有大量化學性質極其活潑的鹵族元素有機物。焚燒該類廢棄物必須保證凈化后的煙氣中二噁英符合國家環(huán)保排放標準，工藝流程中會設置急冷裝置，防止二噁英的再生成，通常避開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，無法將焚燒后的1100°C高溫煙氣直接冷卻至200°C以下，現(xiàn)有急冷器結構無法實現(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或以上的高溫煙氣直接驟降至水汽飽和溫度100°C以下，避開二噁英的再生成溫度區(qū)間，抑制二噁英的生成，同時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)明采用如下的技術方案:
一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、二級急冷裝置，所述激冷環(huán)，擋水環(huán)板、二級急冷裝置設置在殼體內(nèi)，煙氣從換熱器入口進入，依次經(jīng)過激冷環(huán)、擋水環(huán)板、二級急冷裝置。
[0005]作為優(yōu)選，所述殼體包括漸縮段和漸擴段，漸縮段和漸擴段通過喉管段連接；所述煙氣從漸縮段進入，先通過漸縮段后再通過漸擴段，在漸縮段的煙氣入口位置設置激冷環(huán)。
[0006]作為優(yōu)選，所述激冷環(huán)為中空環(huán)體結構，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。
[0007]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)形為圓形結構，且內(nèi)腔室和外腔室為同心圓結構；所述內(nèi)腔室和外腔室的圓心設置在激冷環(huán)內(nèi)的殼體上，所述的內(nèi)腔室的制冷劑入口設置在殼體的圓心位置處；所述激冷環(huán)包括進液口，所述進液口設置在殼體的外部；所述進液口為圓管，所述內(nèi)腔室和外腔室的圓心設置在圓管的中心線的延長線上。
[0008]作為優(yōu)選，所述的激冷環(huán)的外殼包括如下四個部分:與殼體外部連接，并相對于殼體向外延伸的第一部分，然后從遠離殼體的第一部分端部開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)形結構的第四部分，所述第四部分與外殼內(nèi)部形成環(huán)形縫隙；
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；
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置外環(huán)腔出口。
[0009]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:
Sin (A)/Sin (B)=a*Ln(R1/R2)+b*(R1/R2)+c其中Ln是指數(shù)函數(shù)，a, b, c是系數(shù)，
0.084<a<0.086，0.23<b<0.26，
對于c，采取以下的取值方式:
當 Rl/R2〈0.5，0.83〈c〈0.9 ；
當 Rl/R2>0.5,0.78〈c〈0.83 ；
當 Rl/R2=0.5，c=0.83 ；
0.4〈R1/R2〈0.6 ；
18。 <A〈50。；
14。 <B<45° ；
Rl=10~300,單位 mm ;
R2=12.5-400,單位 mm;
C=B
作為優(yōu)選，急冷環(huán)上設置多個噴淋孔，沿著從激冷環(huán)隙向上，所述噴淋孔的孔徑越來越小；作為優(yōu)選，所述噴淋孔的孔徑變小的幅度也越來越大。
[0010]作為優(yōu)選，急冷環(huán)上設置多個噴淋孔，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越大。
[0011]作為優(yōu)選，二級急冷裝置是由導向盤管、沿著導向盤管分布的霧化噴嘴和設置在導向盤管中心的中心霧化噴嘴組成，所述霧化噴嘴與導向盤管相連接并從向導向盤管中心延伸，所述的中心霧化噴嘴通過連通管與導向盤管連通，導向盤管以便通過連通管將流體傳遞給中心霧化噴嘴。
[0012]作為優(yōu)選，所述的擋水環(huán)板設置在急冷環(huán)和二級急冷裝置之間，擋水環(huán)板與殼體的內(nèi)壁相連并從內(nèi)壁向外延伸。
[0013]先對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有如下的效果:
1.本發(fā)明采用二級冷卻，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。
[0014]2.本發(fā)明通過采用二級快速冷卻，避開了二噁英的再生成溫度區(qū)間，可將高達1400°C或以上的高溫煙氣直接驟降至水汽飽和溫度100°C以下，同時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。
[0015]3.本發(fā)明通過設計新的急冷環(huán)結構，并對急冷環(huán)結構進行優(yōu)化，確定了最佳的結構尺寸，從而達到最優(yōu)的冷卻效果。
[0016]4.通過噴淋孔上下的孔徑或者密度的設置，實現(xiàn)換熱的最佳效果。
[0017]5.通過監(jiān)測值控制循環(huán)堿液的流量。
[0018]6.采取了新的二級冷卻裝置結構，實現(xiàn)二級換熱。
[0019]7.將換熱器采取文式結構，加快煙氣流速，在高速流動的煙氣附近產(chǎn)生低壓，從而產(chǎn)生吸附作用，加強了煙氣與霧化堿液的擾動，增大堿液與煙氣的接觸面積，使煙氣在極短的時間內(nèi)與霧化堿液達到均勻的混合。
[0020]8.通過二級冷卻裝置結構噴霧數(shù)量的設置或者噴霧噴嘴的數(shù)量的設置，實現(xiàn)二級換熱最佳效果。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明提供的文式急冷器總圖結構圖圖2為一級急冷裝置不意圖
圖3為一■級急冷裝置不意圖圖4是圖2的參數(shù)示意圖
附圖標記說明:1-高溫煙氣入口 ；2_激冷環(huán)；3-擋水環(huán)板；4-二級急冷裝置；5-急冷殼體；6-煙氣出口 ；7_循環(huán)堿液出口 ；8_導向盤管；9_盤管入口 ；10_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。
【具體實施方式】
[0022]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和漸擴段26，漸縮段24和漸擴段26通過喉管段25連接；所述煙氣從漸縮段24進入，先通過漸縮段24后再通過漸擴段26，在漸縮段24的煙氣入口 I位置設置激冷環(huán)2。
[0023]如圖2所示，所述激冷環(huán)2為中空環(huán)體結構。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。
[0024]激冷環(huán)內(nèi)部設置內(nèi)環(huán)腔18，有效避免外環(huán)腔因噴淋孔造成的擾動，從而增強激冷環(huán)隙16形成水膜的穩(wěn)定性。
[0025]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設置在激冷外殼12上。
[0026]因為激冷環(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，避免高溫煙氣與急冷殼體5直接接觸，有效地保護了急冷殼體5。
[0027]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。。
[0028]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)形為圓形結構，且內(nèi)腔室18和外腔室17為同心圓結構。
[0029]作為優(yōu)選，所述內(nèi)腔室18和外腔室17的圓心設置在激冷環(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