CN109092004A - 一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置及方法 - Google Patents

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瞿赞
晏乃强
邓梅
周永贤
黄文君
陈纪赛
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Shanghai Jiaotong University
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Abstract

本发明涉及一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，包括烟气进口管(1)，喷嘴(2)，螺旋烟道(3)，排灰管件(4)，清灰阀门(5)和烟气排放管(6)，所述的烟气进口管(1)连接螺旋烟道(3)，并在烟气进口管(1)上设置喷嘴(2)，所述的螺旋烟道(3)出口分别连接排灰管件(4)和烟气排放管(6)，所述的清灰阀门(5)设置在排灰管件(4)上。与现有技术相比，本发明装置适用于受到现场条件限制，设备需要经常拆卸运输、应急处理等场合的烟气净化处理。

Description

一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置及方法
技术领域
本发明属于环境保护领域的烟气快速冷却与除尘技术。尤其涉及一种利用向烟道中喷入冷却水将烟气快速冷却，然后利用烟气通过螺旋下降烟道所受到的离心力和重力双重作用，将粉尘与烟气初步分离，最终通过灰斗排出，从而实现烟气快速冷却和预除尘目的的装置。
背景技术
焚烧技术当前已经成为我国垃圾处理的主要技术之一。在地震、洪水等救灾过程中，经常需要采用焚烧方法就地对灾害现场的生活、医疗等垃圾进行灭菌、无害化和减量化处理。同时，在工业场地修复过程中，也经常采用热处理的方法对工业场地的土壤进行处理，以去除其中的挥发性有机污染物或重金属等污染物。在上述垃圾焚烧和土壤热处理过程中，由于采用了加热的方法会产生高温且含有多种污染物的烟气，其中二噁英就是垃圾焚烧烟气中具有代表性的污染物。因此，焚烧烟气一般需要进行快速冷却处理，使其温度降低至250度以下，从而减少二噁英等污染物的生成。
常规的生活垃圾焚烧厂一般都配套有大型的烟气换热装置，可以将焚烧烟气快速冷却，以此减少的烟气净化设备。不过这些设备一般结构复杂、比较庞大、且安装、运输不便。而在救灾现场和场地修复现场，由于处理场所是经常变化的，现场条件可能受到场地面积、运输条件等条件的限制，需要能方便安装和运输的简易烟气冷却装置。而当前一些已经公开的发明专利，如CN103432887A等没有涉及烟气降温等设备；或者如CN108246093A所述，其烟气冷却系统比较复杂和庞大，不适用于应急救灾或场地修复等场合的垃圾焚烧烟气处理。因此，亟待开发安装灵活、运输方便的简易焚烧烟气降温装置。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置及方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，包括烟气进口管(1)，喷嘴(2)，螺旋烟道(3)，排灰管件(4)，清灰阀门(5)和烟气排放管(6)，所述的烟气进口管(1)连接螺旋烟道(3)，并在烟气进口管(1)上设置喷嘴(2)，所述的螺旋烟道(3)出口分别连接排灰管件(4)和烟气排放管(6)，所述的清灰阀门(5)设置在排灰管件(4)上。
所述的烟气进口管(1)与炉膛烟气出口管直接相连。
所述的烟气进口管(1)管径随烟气处理量的大小变化，确保烟气在烟气进口管(1)中的流速为10-15m/s。
所述的喷嘴(2)向烟气进口管(1)内喷入冷却水，喷水量为使烟气温度降低至后续净化设备要求的温度范围。
所述的螺旋烟道(3)直径与烟气进口管(1)直径一致，其高度随现场设备安装高度条件灵活调整，螺旋圈数范围在5-20个之间。
所述的螺旋烟道(3)的倾斜角度与水平面的夹角为5-30度。
所述的螺旋烟道(3)的为可伸缩的耐热金属管或可现场组装的管件组成。
所述的烟气进口管(1)，喷嘴(2)，螺旋烟道(3)，排灰管件(4)，清灰阀门(5)和烟气排放管(6)均由耐高温耐腐蚀的不锈钢或合金材料制成。
采用上述装置进行简易烟气快速冷却及除尘预处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步，烟气从炉膛出来后直接与烟气进口管(1)连接，将高温烟气引入预处理装置；
第二步，将冷却水从喷嘴(2)雾化后喷入烟气进口管(1)中，与烟气混合降温；
第三步，烟气经过螺旋烟道(3)，在离心力和重力的双重作用下，实现粉尘与烟气的分离；
第四步，烟气中的粉尘在进入到最底端的排灰管件(4)后，通过定期打开的清灰阀门(5)从装置中排出；
第五步，经过冷却与初步除尘处理后的烟气通过烟气排放管(6)引出，与后续的烟气净化设备连接，经过污染物的深度净化处理后排放。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明可以快速安装连接，占地面积可以随场地条件调整，具有很好的灵活性；
2、本发明设计的螺旋烟道与空气接触面积大，结合内部喷水冷却和外部空气冷却双重作用，可以实现烟气的快速冷却；
3、该装置的螺旋烟道充分利用了离心力和重力的作用，还具有很好的烟气预除尘效果；
4、本发明还适用于金属冶炼、水泥生产等行业的工业烟气快速冷却与预除尘处理需求。
附图说明
图1为本发明装置的示意图；
图2为本发明装置的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1～2所示，一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，包括烟气进口管1，喷嘴2，螺旋烟道3，排灰管件4，清灰阀门5和烟气排放管6，所述的烟气进口管1连接螺旋烟道3，并在烟气进口管1上设置喷嘴2，所述的螺旋烟道3出口分别连接排灰管件4和烟气排放管6，所述的清灰阀门5设置在排灰管件4上。
本发明利用实验室的中试烟气净化装置进行实验研究。有旋转炉窑焙烧生活垃圾提供垃圾焚烧烟气，其烟气量为300Nm3/h。在旋转炉窑出口连接一根直径为100mm的不锈钢管烟气进口管1，烟气流速约为10.6m/s。后续连接一个直径为100mm的不锈钢螺旋管构成螺旋烟道3，螺旋烟道3与水平面夹角为20度，螺旋管圈数为10个，后续配套的静电-布袋复合除尘器和引风机。在烟气进口管1处设置的喷嘴2可以喷入3L/min的冷却水。
烟气从炉膛出来后直接与烟气进口管1连接，将高温烟气引入预处理装置，烟气在烟气进口管1中的流速为12m/s；将冷却水从喷嘴2雾化后喷入烟气进口管1中，与烟气混合降温；烟气经过螺旋烟道3，在离心力和重力的双重作用下，实现粉尘与烟气的分离；烟气中的粉尘在进入到最底端的排灰管件4后，通过定期打开的清灰阀门5从装置中排出；经过冷却与初步除尘处理后的烟气通过烟气排放管6引出，与后续的烟气净化设备连接，经过污染物的深度净化处理后排放。
结果显示，经过冷却水降温和螺旋管除尘以后，烟气温度降低了600℃，除尘效率约为75.3％。
实施例2
本实例利用实例1所安装的装置进行实验。在旋转炉中焚烧生活垃圾和燃煤混合样品，旋转炉窑出口烟气温度为900℃，烟气在烟气进口管1中的流速为10m/s；烟尘浓度为3.0g/Nm3通过喷嘴以1.5L/min的速率向螺旋烟道中喷入温度为20℃的冷却水，螺旋烟道的螺旋圈数范围在5个，螺旋烟道的倾斜角度与水平面的夹角为30度；在螺旋烟道上升管的检测口测得烟气温度为350℃，粉尘浓度为1.0g/Nm3。结果显示，经过冷却水降温和螺旋管除尘以后，烟气温度降低了550℃，除尘效率约为66.7％。
实施例3
本实例利用实例1所安装的装置进行实验。在旋转炉中焚烧生活垃圾和燃煤混合样品，旋转炉窑出口烟气温度为900℃，烟气在烟气进口管(1)中的流速为15m/s；烟尘浓度为3.0g/Nm3通过喷嘴以2.0L/min的速率向螺旋烟道中喷入温度为20℃的冷却水，螺旋烟道的螺旋圈数范围在20个，螺旋烟道的倾斜角度与水平面的夹角为5度；在螺旋烟道上升管的检测口测得烟气温度为180℃，粉尘浓度为0.8g/Nm3。结果显示，经过冷却水降温和螺旋管除尘以后，烟气温度降低了720℃，除尘效率约为73.3％。

Claims (9)

1.一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，包括烟气进口管(1)，喷嘴(2)，螺旋烟道(3)，排灰管件(4)，清灰阀门(5)和烟气排放管(6)，所述的烟气进口管(1)连接螺旋烟道(3)，并在烟气进口管(1)上设置喷嘴(2)，所述的螺旋烟道(3)出口分别连接排灰管件(4)和烟气排放管(6)，所述的清灰阀门(5)设置在排灰管件(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，所述的烟气进口管(1)与炉膛烟气出口管直接相连。
3.根据权利要求1所述的一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，所述的烟气进口管(1)管径随烟气处理量的大小变化，确保烟气在烟气进口管(1)中的流速为10-15m/s。
4.根据权利要求1所述的一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，所述的喷嘴(2)向烟气进口管(1)内喷入冷却水，喷水量为使烟气温度降低至后续净化设备要求的温度范围。
5.根据权利要求1所述的一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，所述的螺旋烟道(3)直径与烟气进口管(1)直径一致，其高度随现场设备安装高度条件灵活调整，螺旋圈数范围在5-20个之间。
6.根据权利要求1所述的一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，所述的螺旋烟道(3)的倾斜角度与水平面的夹角为5-30度。
7.根据权利要求1所述的一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，所述的螺旋烟道(3)的为可伸缩的耐热金属管或可现场组装的管件组成。
8.根据权利要求1所述的一种简易烟气快速冷却及除尘预处理装置，其特征在于，所述的烟气进口管(1)，喷嘴(2)，螺旋烟道(3)，排灰管件(4)，清灰阀门(5)和烟气排放管(6)均由耐高温耐腐蚀的不锈钢或合金材料制成。
9.一种采用权利要求1～8中任一所述的装置进行简易烟气快速冷却及除尘预处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步，烟气从炉膛出来后直接与烟气进口管(1)连接，将高温烟气引入预处理装置；
第二步，将冷却水从喷嘴(2)雾化后喷入烟气进口管(1)中，与烟气混合降温；
第三步，烟气经过螺旋烟道(3)，在离心力和重力的双重作用下，实现粉尘与烟气的分离；
第四步，烟气中的粉尘在进入到最底端的排灰管件(4)后，通过定期打开的清灰阀门(5)从装置中排出；
第五步，经过冷却与初步除尘处理后的烟气通过烟气排放管(6)引出，与后续的烟气净化设备连接，经过污染物的深度净化处理后排放。
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