CN104913324A - 一种燃气冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种燃气冷却装置，解决了对于出口排气最高温度为1600℃的高温燃气设备，冷却到排出温度不高于300℃的要求。包括冷却水进水系统、冷却水调节控制系统、冷却装置和回水系统。采用了3级喷水环、调节阀、电磁阀进行调节控制方式进行喷水冷却，运用冷却水的蒸发汽化潜热吸收热量方式，自动调节以满足不同燃气流量的高温燃气排气降温要求；有效的解决了采用通用金属材料制造设备，降低冷却装置制造成本和节省空间；提高了排气降温冷却效率，节约用水量；增加冷却装置的使用寿命。

Description

一种燃气冷却装置

技术领域

本发明涉及一种燃气冷却装置，尤其涉及一种高温燃气喷水蒸发冷却装置。

技术背景

对于出口排气最高温度为1600℃的高温燃气设备，要满足排出温度不得高于300℃的要求，就需对高温燃气进行冷却。当前一般都是采用喷水冷却方式，可以将燃气温度降至排出的要求。由于一些工作状态是经常变化的，也就是说有时燃气流量增加或降低，燃气温度在300℃～1600℃范围变化时，冷却水量相应的也要发生变化，导致冷却装置的成本和空间会变化，造成浪费。

在200520090910.x《水帘式烟气冷却器》专利中是一种采用间接冷却方式，将冷却水均匀喷射在烟管外部形成水帘对管道内烟气进行冷却，此方法虽然效果较好，但对于燃气温度高，流量大的设备来说，装置庞大，设备材料选用适应温度高，设备制造价格昂贵，冷却水的使用量大，而且管内介质流阻损失大。

在20122022692.7《一种循环冷却水装置》是一种直接冷却方式，通过喷水环直接将冷却水喷射在工件上，虽然冷却效果也较好，但冷却效率低，冷却水使用量大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的技术问题而设计出的一种高温燃气的喷水冷却装置。

(1)要解决的技术问题

当在燃气的温度300℃～1600℃范围，燃气流量增加或降低变化时，要求将燃气温度降低到300℃以下，高温燃气的温降变化范围很大。要求解决冷却效率较低问题。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明的一种高温燃气冷却装置，是通过以下技术方案来实现：

本发明的一种燃气冷却装置包括冷却水进水系统、冷却水调节控制系统、冷却装置和回水系统。其中冷却水进水系统包括循环水池、进水总管、水泵、进水总阀门、进水管道水滤、冷却水管、手动阀；回水系统包括回水管、回水阀门、回水泵、冷却水池；冷却装置包括冷却装置壳体、快速接头、供水管接头、回水管接头、冷却水套、喷水环；冷却水调节控制系统包括测压装置、测温装置、调节阀、电磁阀、增压泵。

所述的进水总管的前端连接在循环水池和补充水管上，然后安装有水泵、进水总阀门、进水管道水滤和测温装置后分为三路冷却水管进入冷却装置。在第一路和第二路冷却水管上分别安装有进水手动阀和测压装置后分别并联有增压泵、调节阀，其中第一路冷却水管接入电磁阀后安装有测压装置，再分为两路快速接头分别连接第一级和第二级喷水环上，直接将冷却水喷射到冷却装置中的高温燃气中，并且在第二级喷水环的快速接头的前面管道上安装有一个电磁阀，与燃气排出中的测温装置反馈结果对第二级喷水环进行喷水控制；第二路冷却水管上在安装有一个电磁阀、测压装置和快速接头，连接第三级喷水环直接将冷却水喷射到冷却装置中的高温燃气中。在第三路冷却水管的测压装置后的并联管路上安装有一个调节阀，直接将冷却水送入冷却水套，依据冷却水套的回水反馈温度控制调节阀开启程度，将增大或减小的冷却水送入冷却水套进行冷却，实现循环水路的自动调节。

所述的冷却装置的壳体是一种圆形或方形的管道，通过前、后法兰转接形式与前后的设备管道相连接。冷却装置壳体内侧设计有冷却水套，冷却水套的供水管接头安装在壳体底部靠近燃气进入端，冷却水套的回水管接头安装在冷却装置壳体顶部靠近燃气排出端。

所述的喷水环包括第一级喷水环、第二级喷水环、第三级喷水环。3级喷水环都分别安装在冷却装置的中心轴线上的3个截面上，由3根供水管道上的6个快速接头供水，每个喷水环由两根进水直管固定在冷却装置壳体的水平两侧，其外部与对应的2个快速接头连接。其中第一级喷水环通过喷水环的进水直管的轴向转接支管固定安装在前法兰截面上；第二、第三级喷水环通过分别固定在冷却装置壳体上各自的进水直管安在冷却装置中的径向截面上。

所述的第一级喷水环包括一个喷水环体、两根轴向转接支管、两根进水直管和两个堵盖；转接支管一端焊接在进水直管上，另一端焊接在喷水环体上，两端相交均为90°，进水直管的末端头采用堵盖进行焊接封堵。

所述的第二、第三级喷水环结构相同，包括两个半环喷水环体和两根进水直管；分别将两个半环形喷水环体直接焊接在两根进水直管上，进水直管的末端头采用堵盖进行焊接封堵。

所述的喷水环体和半环形喷水环体上的喷水孔的布置，每个截面在径向位置上不少于2个对称孔，孔径一般不大于1毫米；喷水孔的朝向为径向喷射；每个喷水环体和半环形喷水环体上的喷水孔数量可根据最大喷水量进行设计。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)可以自动调节以满足不同流量和不同温度的高温燃气排气降温要求。

(2)可以采用通用金属材料，降低冷却装置制造成本和节省空间。

(3)可以提高排气降温冷却效率，节约用水量。

附图说明

图1为燃气冷却装置的原理图

1-冷却水进水系统  2-冷却水调节控制系统  3-冷却装置

4-回水系统  5-燃气进入  6-燃气排出

101-循环水池  102-进水总管  103-水泵  104-进水总阀门

105-进水管道水滤  106-第一路冷却水管  107-第二路冷却水管

108-第三路冷却水管  109-手动阀  110-手动阀

201-增压泵  202-增压泵  203-调节阀  204-调节阀  205-调节阀

206-测压装置  207-测压装置  208-测压装置  209-测压装置  210-测压装置

211-电磁阀  212-电磁阀  213-电磁阀  214-测温装置  215-测温装置

216-测温装置  217-测温装置

301-快速接头  302-快速接头  303-快速接头  321-快速接头

401-回水管  402-回水阀门  403-回水泵  404-冷却水池  405-回水管

图2为冷却装置结构示意图；

304-前法兰  305-冷却装置壳体  306-冷却水套

307-第一级喷水环  308-第二级喷水环  309-第三级喷水环

310-后法兰  312-供水管接头  313-回水管接头

图3为图2的A向结构示意图

图4为一级喷水环结构示意图

314-堵盖  315-进水直管  316-转接支管  317-喷水环体

图5为二、三级喷水环结构示意图

318-进水直管319-半环形喷水环体

图6为图5喷水环B向截面结构示意图

320-喷水孔

具体实施方式

下面通过具体实例对本发明做进一步详述。以下实施只是描述性的不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1到图6所示，本发明的一种燃气冷却装置包括冷却水进水系统1、冷却水调节控制系统2、冷却装置3和回水系统4。其中冷却水进水系统1包括循环水池101、进水总管102、水泵103、进水总阀门104、进水管道水滤105、冷却水管106、107、108、手动阀109、110；回水系统4包括回水管401、405、回水阀门402、回水泵403、冷却水池404；冷却装置3包括冷却装置壳体305、快速接头301、302、303、321、供水管接头312、回水管接头313、冷却水套306、喷水环307、308、309。冷却水调节控制系统2包括测压装置206、207、208、209、210、测温装置214、215、216、调节阀203、204、205、电磁阀211、212、213、增压泵201、202。

所述的进水总管102的前端连接在循环水池101和补充水管上，然后安装有水泵103、进水总阀门104、进水管道水滤105和测温装置217后分为三路冷却水管106、107、108进入冷却装置3。在第一路冷却水管106和第二路冷却水管107上分别安装有进水手动阀109、110和测压装置207、208后分别并联有增压泵201、202、调节阀203、204，其中第一路冷却水管106接入电磁阀211后安装有测压装置209，再分为两路快速接头301、302分别连接在第一级喷水环307和第二级喷水环308上，直接将冷却水喷射到冷却装置3中的高温燃气中，并且在快速接头302前面的管道安装有一个电磁阀212与燃气排出6中的测温装置216反馈结果对第二级喷水环308进行喷水控制；第二路冷却水管107上安装有一个电磁阀213、测压装置210和快速接头303，连接第三级喷水环309直接将冷却水喷射到冷却装置3中的高温燃气中。在第三路冷却水管108的测压装置206后的并联管路上安装有一个调节阀205，直接将冷却水送入冷却水套306。依据冷却水套306的回水反馈温度控制调节阀205开启程度，将增大或减小的冷却水送入冷却水套306的供水量，实现循环水路的自动调节。

所述的冷却装置壳体305是一种圆形或方形的管道，通过前法兰304和后法兰310转接形式与前后的设备管道相连接。冷却装置壳体305内侧设计有冷却水套306，冷却水套306的供水管接头312安装在冷却装置壳体305底部靠近燃气进入5端，冷却水套306的回水管接头313安装在冷却装置壳体305顶部靠近燃气排出6端。

所述的喷水环包括第一级喷水环307、第二级喷水环308、第三级喷水环309。3级喷水环都分别安装在冷却装置的中心轴线上的3个截面上，由3根供水管道上的6个快速接头供水。每个喷水环由两根进水直管固定在冷却装置壳体305的水平两侧，其外部与对应的快速接头301、302、303连接。其中第一级喷水环307通过喷水环上的进水直管315的轴向转接支管316固定在安装在前法兰304的截面上；第二级喷水环308和第三级喷水环309通过分别固定在冷却装置壳体305上各自的进水直管318在冷却装置中的径向截面上。

所述的第一级喷水环307包括一个喷水环体317、两根轴向转接支管316、两根进水直管315和两个堵盖314；转接支管316一端焊接在进水直管315上，另一端焊接在喷水环体317上，两端相交均为90°，进水直管315的末端头采用堵盖314进行焊接封堵。第二级喷水环308和第三级喷水环309结构相同，包括两根进水直管318和两个半环形喷水环体319；分别将两个半环形喷水环体319直接焊接在两根进水直管318上，进水直管318的末端头采用堵盖314进行焊接封堵。

所述的喷水环体317和半环形喷水环体319上喷水孔320的布置，每个截面在径向位置上不少于2个对称孔，孔径一般不大于1毫米；喷水环体317半环形喷水环体319上的喷水孔320数量可根据最大喷水量进行设计。

一种燃气的冷却装置的工作流程

(1)准备阶段：

注满循环水池101，开启进水总阀门104；根据燃气冷却要求分别打开手动阀109、110；连接快速接头301、302、303、321；打开回水阀门402。

(2)检查阶段：

接通电源。开启水泵103；接通调节阀203、204，开启增压泵201、202，检查测温装置214、215、216、217、测压装置206、207、208；

供水冷却流程：

由水泵103将循环水池101内冷却水加压通过进水总管102、水滤105进入三路冷却水管106、107、108供水，由喷水环307、308、309直接喷射进入冷却装置4内对高温燃气和冷却水套306进行冷却。冷却装置4和冷却水套306排出的水通过回水阀门402由回水泵403送到冷却水池404进行冷却，然后流进循环水池101。

(3)调节控制：

根据在燃气进入5端的燃气测温装置214的测量数据信号反馈到调节阀203、204、电磁阀211、212、213，分级调节供水量向喷水环307、308、309直接将冷却水喷射到冷却装置4中的高温燃气中；

当燃气排出端6的燃气测温装置215的测量数据超出300℃，信号反馈到调节阀门203、204，电磁阀212或电磁阀213，经快速接头303或快速接头302向喷水环309或喷水环308供水直接将冷却水喷射到冷却装置4中的高温燃气中，直到燃气温度降低到300℃以下，周而复始自动调节控制；

通过水套回水测温装置216测量排出冷却水套水温达到60℃时，信号反馈给调节阀门205进行循环水量调节，冷却水套水温达到60℃以下，周而复始自动调节控制。

Claims (9)

1.本发明的一种燃气冷却装置包括冷却水进水系统1、冷却水调节控制系统2、冷却装置3和回水系统4；其特征在于：冷却水进水系统(1)包括循环水池(101)、进水总管(102)、水泵(103)、进水总阀门(104)、进水管道水滤(105)、冷却水管(106、107、108)、手动阀(109、110)；回水系统(4)包括回水管(401、405)、回水阀门(402)、回水泵(403)、冷却水池(404)；冷却装置(3)包括冷却装置壳体(305)、快速接头(301、302、303、321)、供水管接头(312)、回水管接头(313)、冷却水套(306)、喷水环(307、308、309)；冷却水调节控制系统(2)包括测压装置(206、207、208、209、210)、测温装置(214、215、216)、调节阀(203、204、205)、电磁阀(211、212、213)、增压泵(201、202)；

其中进水总管(102)的前端连接在循环水池(101)，然后安装有水泵(103)、进水总阀门(104)、进水管道水滤(105)和测温装置(217)后分为三路冷却水管(106、107、108)进入冷却装置(3)；在第一路冷却水管(106)和第二路冷却水管(107)上分别安装有进水手动阀(109、110)和测压装置(207、208)后分别并联有增压泵(201、202)、调节阀(203、204)，其中第一路冷却水管(106)接入电磁阀(211)后安装有测压装置(209)，再分为两路快速接头(301、302)分别连接在第一级喷水环(307)和第二级喷水环(308)上，直接将冷却水喷射到冷却装置(3)中的高温燃气中，并且在快速接头(302)前面的管道安装有一个电磁阀(212)与燃气排出(6)中的测温装置(216)反馈结果对第二级喷水环(308)进行喷水控制；第二路冷却水管(107)上安装有一个电磁阀(213)、测压装置(210)和快速接头(303)，连接第三级喷水环(309)直接将冷却水喷射到冷却装置(3)中的高温燃气中；在第三路冷却水管(108)的测压装置(206)的并联管路上安装有一个调节阀(205)，直接将冷却水送入冷却水套(306)。

2.根据权利要求1所述的一种燃气冷却装置，其特征在于：冷却装置壳体(305)是一种圆形或方形的管道，通过前法兰(304)和后法兰(310)转接形式与前后的设备管道相连接。

3.根据权利要求1所述的一种燃气冷却装置，其特征在于：冷却装置壳体(305)内侧设计有冷却水套(306)，冷却水套(306)的供水管接头(312)安装在冷却装置壳体(305)底部靠近燃气进入(5)端，冷却水套(306)的回水管接头(313)安装在冷却装置壳体(305)顶部靠近燃气排出(6)端。

4.根据权利要求1所述的一种燃气冷却装置，其特征在于：喷水环包括第一级喷水环(307)、第二级喷水环(308)、第三级喷水环(309)；3级喷水环都分别安装在冷却装置的中心轴线上的3个截面上，由3根供水管道上的6个快速接头供水，每个喷水环由两根进水直管固定在冷却装置壳体(305)的水平两侧，其外部与对应的快速接头(301、302、303)连接。

5.根据权利要求1或要求4所述的一种燃气冷却装置，其特征在于：第一级喷水环(307)包括一个喷水环体(317)、两根轴向转接支管(316)、两根进水直管(315)和两个堵盖(314)；转接支管(316)一端焊接在进水直管(315)上，另一端焊接在喷水环体(317)上，两端相交均为90°，进水直管(315)的末端头采用堵盖(314)进行焊接封堵。

6.根据权利要求1或要求4所述的一种燃气冷却装置，其特征在于：第二级喷水环(308)和第三级喷水环(309)结构相同，包括两根进水直管(318)和两个半环形喷水环体(319)；分别将两个半环形喷水环体(319)直接焊接在两根进水直管(318)上，进水直管(318)的末端头采用堵盖(314)进行焊接封堵。

7.根据权利要求1或要求4所述的一种燃气冷却装置，其特征在于：第一级喷水环(307)通过喷水环上的进水直管(315)的轴向转接支管(316)固定安装在前法兰(304)的截面上。

8.根据权利要求1或要求4所述的一种燃气冷却装置，其特征在于：第二级喷水环(308)和第三级喷水环(309)通过分别固定在冷却装置壳体(305)上各自的进水直管(318)在冷却装置中的径向截面上。

9.根据权利要求1或要求5或要求6所述的一种燃气冷却装置，其特征在于：喷水环体(317)和半环形喷水环体(319)上喷水孔(320)的布置，每个截面在径向位置上不少于2个对称孔，孔径一般不大于1毫米；喷水环体(317)和半环形喷水环体(319)上的喷水孔(320)数量可根据最大喷水量进行设计。