CN109758852B - 一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置，其包括壳体、设置在壳体顶部的进烟管、设置在进烟管下端的烟道、设置在烟道侧壁上的出烟孔以及设置在烟道外侧壁的遮烟板，所述遮烟板呈伞状，在壳体内设置有若干个喷淋板，所述遮烟板对应设置在喷淋板的下方；本发明在烟道上设置有呈伞状的遮烟板，烟气一部分通过出烟孔导出，经遮烟板向四周充分扩散，另一部分经烟盖遮挡后从烟道底端的出烟口排出，可以将烟气充分扩散在壳体内，换热效果更好。

Description

一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置

技术领域

本发明属于工业余热利用及节能环保设备领域，具体涉及一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置。

背景技术

大型实验室设备日常运行及某些工业生产过程中常常伴随着大量中高温烟气生成。烟气是气体和烟尘的混合物，是大气污染的主要来源之一。烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染，并且其本身具有较高的温度，若直接排放到大气，对环境产生巨大的污染的同时，也造成了废气中大量余热资源的浪费。当前大多数实验室和工业生产采用传统形式的换热器进行烟尘处理和余热回收，但传统设备容易产生粉尘颗粒物对设备磨损较大，长期使用容易结垢堵塞，清理较为麻烦。并且设备耗水量大，适用回收烟气流量范围小，换热、过滤、余热回收效果差，使用寿命短，检修次数过多，随使用时间的增加烟气回收能力及换热能力逐渐减弱，为实验室和工业生产带来巨大困扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种换热效果好的用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置。

本发明所采用的技术方案是：一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置，其包括壳体、设置在壳体顶部的进烟管、设置在进烟管下端的烟道、设置在烟道侧壁上的出烟孔以及设置在烟道外侧壁的遮烟板，所述遮烟板呈伞状，在壳体内设置有若干个喷淋板，所述遮烟板对应设置在喷淋板的下方。

在所述烟道的底端出烟口处设置有烟盖，在进烟管的上端连接有无叶式吸风装置。

在所述壳体下方设置有可抽式过滤板和集水箱，在集水箱上设置有出水接管和集水箱排污口。

所述喷淋板包括上板、下板、外侧壁、喷淋孔、环向分隔挡板、纵向分隔肋板、冷却水进口以及回流液进口。

所述上板、下板以及外侧壁形成流道空间，若干个环向分隔挡板分布在流道空间内，相邻两个环向分隔挡板形成液体流道，在每个液体流道内均设置有两个纵向分隔肋板，纵向分隔肋板将液体流道分隔成冷却水通道和回流液通道，相邻两个液体流道的冷却水通道相连通，相邻两个液体流道的回流液通道相连通，所述冷却水进口与冷却水通道相连通，回流液进口与回流液通道相连通。

所述冷却水进口和回流液进口均设置在外侧壁上。

位于最外缘液体流道的冷却水通道和回流液通道的容积比为5:1，内侧液体流道的冷却水通道和回流液通道的容积比为其外侧相邻冷却水通道和回流液通道容积比的反比，位于最内侧液体流道的冷却水通道和回流液通道的容积比为1:1。

所述喷淋板还包括内环出液装置，所述内环出液装置包括内侧壁以及设置在内侧壁上的内环冷却液出口和内环回流液出口，所述内侧壁设置在上板与下板之间，上板、下板、外侧壁以及内侧壁形成流道空间。

所述壳体包括包括外壳、内壳、设置在外壳内侧壁上的第一外肋环、设置在内壳外侧壁的内肋环以及设置在外壳和内壳之间的挡板，在外壳上设置有冷却水进水口和回流液进水口，挡板将外壳和内壳之间的空间分隔成冷却水仓和回流液仓，所述冷却水进水口与冷却水仓相连通，回流液进水口与回流液仓相连通，所述第一外肋环与内肋环从上至下交替设置。

所述第一外肋环和内肋环均呈L形，其横板与外壳或内壳固定连接，竖板固定设置在横板的上方，第一外肋环的横板位于上下两个内肋环的横板之间。

在第一外肋环的下方设置有第二外肋环，第二外肋环位于外壳的底部，其竖板固定设置在横版的下方。

所述挡板包括第一挡板、第二挡板、第三挡板以及第四挡板，所述回流液进水口位于第三挡板和第四挡板之间，在第一挡板和第二挡板上设置有过水口。本发明的积极效果为：本发明在烟道上设置有呈伞状的遮烟板，烟气一部分通过出烟孔导出，经遮烟板向四周充分扩散，另一部分经烟盖遮挡后从烟道底端的出烟口排出，可以将烟气充分扩散在壳体内，换热效果更好。喷淋板可以利用回流液进行喷淋，减少了耗水量。同时回流液与冷却液通过成冷却水通道和回流液通道进行流通，在流通过程中，冷却液可以对回流液进行热交换降温，解决了回流液温度较高带来的热应力所产生的不利影响。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明壳体结构示意图；

图3为本发明壳体剖视结构示意图；

图4为本发明内壳结构示意图；

图5为本发明外壳结构示意图；

图6为本发明第一外肋环结构示意图；

图7为本发明内肋环结构示意图；

图8为本发明喷淋板结构示意图；

图9为本发明液体流道结构示意图；

图10为本发明冷却水通道结构示意图；

图11为本发明喷头结构示意图；

图12为本发明分水接头结构示意图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明包括壳体、设置在壳体顶部的进烟管23、设置在进烟管23下端的烟道40、设置在烟道40侧壁上的出烟孔41以及设置在烟道40外侧壁的遮烟板42，所述遮烟板42呈伞状，在壳体内设置有若干个喷淋板，所述遮烟板42对应设置在喷淋板的下方。

在所述烟道40的底端出烟口处设置有烟盖43，在进烟管23的上端连接有无叶式吸风装置38，在无叶式吸风装置38的上端设置有集烟管37，集烟管37为渐扩管，小管径侧与无叶式吸风装置38连接；无叶式吸风装置38通过单向阀与进烟管23连接；在所述壳体下方设置有可抽式过滤板44和集水箱45，在集水箱45上设置有出水接管和集水箱排污口46，所述可抽式过滤板44采用动态膜材料。集烟管的设置可提高烟气流速，无叶式吸风装置增加可回收烟气流量的适用范围，出烟孔、遮烟板的设置使得烟气扩散充分与液体充分换热。

如附图2-7所示，所示壳体包括外壳14、设置在外壳14内的内壳24、设置在外壳14内侧壁上的第一外肋环25、设置在内壳24外侧壁的内肋环26以及设置在外壳14和内壳24之间的挡板，在外壳14上设置有冷却水进水口和回流液进水口15，挡板将外壳14和内壳24之间的空间分隔成冷却水仓和回流液仓，所述冷却水进水口与冷却水仓相连通，回流液进水口15与回流液仓相连通，所述第一外肋环25与内肋环26从上至下交替设置。在外壳14的顶部设置有进烟管23，在进烟管23的下端连接穿入到内壳24内。

所述冷却水进水口包括第一冷却水进水口16、第二冷却水进水口17以及第三冷却水进水口27，所述第一冷却水进水口16位于外壳14的底端并且与回流液进水口15呈90°设置，第二冷却水进水口17位于外壳14的中部并且与回流液进水口15呈180°设置，第三冷却水进水口27位于外壳14的顶部。

所述第一外肋环25和内肋环26均呈L形，其横板与外壳14或内壳24固定连接，竖板固定设置在横板的上方，第一外肋环25的横板位于上下两个内肋环26的横板之间。

在所述内壳24内从上至下设置有若干个喷淋板，所述内肋环26的数量与喷淋板的数量相对应，并且内肋环26的底板与相对应的喷淋板的底板平齐，内肋环26的竖板的高度大于喷淋板的高度，使保证流体能充满喷淋板。

在第一外肋环25的下方设置有第二外肋环36，第二外肋环36位于外壳14的底部，其竖板固定设置在横版的下方。

所述挡板包括第一挡板29、第二挡板30、第三挡板31以及第四挡板32，所述回流液进水口15位于第三挡板31和第四挡板32之间，在第一挡板29和第二挡板30上设置有过水口33，所述过水口33的下端紧贴第一外肋环25的横板。

本发明在使用时，首先外部冷却水从第一冷却水进水口16和第二冷却水进水口17进入外壳14与内壳24之间的冷却水仓内，回流液通过回流液进水口15进入外壳14与内壳24之间的回流液仓内。由于在在第一挡板29和第二挡板30上设置有过水口33，使冷却水仓内彼此连通。冷却水和回流液通过内肋环26和第一外肋环25，第二外肋环36层层分隔进入到每一块喷淋板中。

第二外肋环36有效的解决了回流液进水口15与第一冷却水进水口16进液时流速和压力过大导致对内壳24造成不断的液体冲击导致产生变形开裂的问题。而且由于内肋环26纵向凸起向上同时高于喷淋板上壁面，使冷却水和回流液充满每一块喷淋板。通过三个冷却水进水口从外壳14的高中低3个进口向外壳注入冷却水，有效的解决冷却水不足而混入气体影响设备喷淋能力，同时增加了设备中冷却水流道的压力和进入喷淋板的压力，提高喷淋流速。过水口33下端紧贴第一外肋环25横向壁，防止冷却水通过对内壳24和喷淋板连接处产生冲击开裂的问题。外壳14上多层第一外肋环25的设计，内壳247上多层内肋环26的设计，使冷却水和回流液彼此流道口的相对截面积减小，增加了进入喷淋板中的液体压力，提高设备的喷淋换热能力以及余热回收能力。

如附图8-12所示，所示喷淋板包括上板1、下板2、外侧壁3、喷淋孔11、环向分隔挡板7、纵向分隔肋板8、冷却水进口5以及回流液进口4。上板1和下板2均圆环形，所述上板1、下板2、内侧壁6以及外侧壁3形成流道空间，若干个环向分隔挡板7分布在流道空间内，相邻两个环向分隔挡板7形成液体流道，多个环向分隔挡板7将流道空间分隔成若干个液体流道，在每个液体流道内均设置有两个纵向分隔肋板8，纵向分隔肋板8将液体流道分隔成冷却水通道12和回流液通道13，相邻两个液体流道的冷却水通道12相连通，相邻两个液体流道的回流液通道13相连通，

冷却水进口5和回流液进口4均设置在外侧壁3上，所述冷却水进口5与冷却水通道12相连通，回流液进口4与回流液通道13相连通，冷却水和回流液通过各自的通道逐层向内流动，在流动过程中进行热交换，对回流液进行降温。为了保证冷却水的进水量，可以在外侧壁3上设置3个冷却水进口。

所述喷淋孔11呈圆形阵列均匀设置在下板2上，并且与液体流道位置相对应。

位于最外缘液体流道的冷却水通道12和回流液通道13的容积比为5:1，内侧液体流道的冷却水通道12和回流液通道13的容积比为其外侧相邻冷却水通道12和回流液通道13容积比的反比，位于最内侧液体流道的冷却水通道12和回流液通道13的容积比为1:1。也即，以冷却水、回流液刚进入液体流道的外环区域为第一层，纵向分隔肋板8位于两相邻环向分隔挡板7之间，两纵向分隔肋板8呈小夹角60度和大夹角300度，位于冷却进口5和回流液进口4顺时针方向下端2厘米处，两纵向分隔肋板8夹角60度区域为第一层回流液通道13，两纵向分隔肋板8夹角300度区域为第一层冷却水通道12。在第二层流道中，两纵向分隔肋板8夹角300度区域为第二层回流液通道，两纵向分隔肋板8夹角60度区域为第二层冷却水通道，并以一层为冷却水占据两纵向分隔肋板13夹角300度的区域、回流液占据两纵向分隔肋板13夹角300度的区域，相邻层为回流液占据两纵向分隔肋板13夹角300度的区域、冷却水占据两纵向分隔肋板13夹角300度的区域的方式层层排列，冷却水和回流液在靠近内环的最后一层流道，二者区域面积相同。

烟气过滤时需要冷却水量一般大于回流液的量，所以通过3个进口注入冷却水，且第一层冷却水通道12较大，冷却水进口面积相对较小，进入板内流体的流速增大。回流液进入第一层回流液通道13区域面积较小，然后再进入第二层回流液通道，并且回流液通道面积相对同层冷却水通道区域面积较大，回流液一般具有一定温度，可以通过环向分隔挡板7与相邻两层流道的冷却水换热平衡回流液温度较高带来的热应力的不利影响，并且层层流道排列的设置使喷淋板内部液体具有较高压力，为喷头提供动力。

还包括内环出液装置，所述内环出液装置包括内侧壁6以及设置在内侧壁6上的内环冷却液出口9和内环回流液出口10，所述内侧壁6设置在上板1与下板2之间，上板1、下板2、外侧壁3以及内侧壁6形成流道空间。

在所述喷淋孔11上通过喷头定位接管18连接有喷头19，在所述喷头定位接管18上设置有用于与喷淋孔11相连接的环形垫片。在喷头19内设置有分水接头22，在喷头19上述设置有两个以上喷淋孔20，液体经分水接头22产生气泡后从喷淋孔20排出，喷头定位接管18与喷头19通过螺纹连接。分水接头22使水冲击后产生气泡，喷淋孔20的孔径由内向外逐渐增大，使水可以混合气体呈雾状喷出。

外侧壁6、环向分隔挡板7纵向分隔肋板8分别对应上板1下壁面和下板2上壁面处的位置开宽2毫米，深度2毫米的槽，下板2插入后焊接，提高密封性能。

冷却水进口5位于壳体的冷却水仓内，回流液进口4位于壳体的回流液仓内。可抽式过滤板7设置在挡板的下端，多个喷淋板之间通过拉杆28相固定。

喷淋板在使用时，首先外部冷却水从冷却水进口5进入，回流液从回流液进口4进入。然后通过液体流道由外至内、层层流入，一部分冷却水和回流液通过喷头喷淋孔11喷出，另一部分通过内环冷却液出口9和内环回流液出口10排出。

本发明使用时，首先烟气由集烟管37通过无叶吸风装置38和单向阀进入烟道40，烟气一部分通过出烟孔41导出经遮烟板40向喷淋区域四周充分扩散，另一部分经烟盖43遮挡后从烟道下端的出烟口排出。冷却水通过冷却水进水口进入外壳44，通过第一外肋环和、第二外肋环以及内肋环进入到喷淋板内。回流液通过回流液进水口15进入外壳14然后进入到喷淋板。喷淋板中回流液和冷却水进行热交换，外壳14上壁面上分别对应冷却水上表面和回流液上表面分别安装冷却水侧排气阀和回流液侧排气阀，排出液体中混入的气体，回流液和冷却水一部分从喷淋孔喷出对烟气进行过滤和余热回收，另一部分通过喷淋板内环面开取喷淋板内环出液口，喷出流向输烟道40和遮烟板42，由于喷淋板内环出液口与输烟道40距离较小，以及遮烟板42的遮挡作用，喷淋后的液体在喷淋板上壁面堆积，形成液封，使两喷淋板间形成封闭的过滤空间。由于烟气喷淋后的混合液在可抽式过滤板44上侧有一定的积液，烟盖43没入混合液中，高温烟气从出烟口41排出到冷却液中，与冷却液充分接触进行过滤和换热。烟气喷淋后的混合液通过可抽式过滤板44过滤流入集水箱45通过出水接管连接外置换热设备，换热结束后通过回流液进水口15流入设备循环使用；设备停止运行时，烟气喷淋后的混合液通过出烟口倒吸，对输烟道进行冲刷冷却，由于单向阀作用不会造成漏液。所述外壳上壁面上分别对应冷却水上表面和回流液上表面分别安装冷却水侧排气阀和回流液侧排气阀，排出液体中混入的气体，解决因冷却水和回流液混入气体，导致设备内部震动不稳定、气蚀、噪声较大问题，严重时会造成焊缝断裂，进入上板和喷淋板的液体不充分引起设备的过滤和余热回收能力下降。

回流液进水口15左侧设有回流液排污口回流液排污口，有利于除去回流液多次循环使用产生污垢，解决堵塞引发的设备过滤和余热回收能力下降的问题。在集水箱45底部设置集水箱排污口46，解决经过滤后的混合液长期流经集水箱45，积累污垢难以处理的问题。通过外壳14上壁面的冷却水侧排气阀和回流液侧排气阀，排出液体中混入的气体，解决外壳14中因冷却水和回流液混入气体，造成设备内部震动不稳定，提高设备的过滤和换热效率。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置，其特征在于其包括壳体、设置在壳体顶部的进烟管（23）、设置在进烟管（23）下端的烟道（40）、设置在烟道（40）侧壁上的出烟孔（41）以及设置在烟道（40）外侧壁的遮烟板（42），所述遮烟板（42）呈伞状，在壳体内设置有若干个喷淋板，所述遮烟板（42）对应设置在喷淋板的下方；

所述壳体包括外壳（14）、内壳（24）、设置在外壳（14）内侧壁上的第一外肋环（25）、设置在内壳（24）外侧壁的内肋环（26）以及设置在外壳（14）和内壳（24）之间的挡板，在外壳（14）上设置有冷却水进水口和回流液进水口（15），挡板将外壳（14）和内壳（24）之间的空间分隔成冷却水仓和回流液仓，所述冷却水进水口与冷却水仓相连通，回流液进水口（15）与回流液仓相连通，所述第一外肋环（25）与内肋环（26）从上至下交替设置；

所述第一外肋环（25）和内肋环（26）均呈L形，其横板与外壳（14）或内壳（24）固定连接，竖板固定设置在横板的上方，第一外肋环（25）的横板位于上下两个内肋环（26）的横板之间；

在第一外肋环（25）的下方设置有第二外肋环（36），第二外肋环（36）位于外壳（14）的底部，其竖板固定设置在横板的下方；

所述挡板包括第一挡板（29）、第二挡板（30）、第三挡板（31）以及第四挡板（32），所述回流液进水口（15）位于第三挡板（31）和第四挡板（32）之间，在第一挡板（29）和第二挡板（30）上设置有过水口（33）；

冷却水和回流液通过内肋环（26）和第一外肋环（25），第二外肋环（36）层层分隔进入到每一块喷淋板中。

2.根据权利要求1所述的一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置，其特征在于在所述烟道（40）的底端出烟口处设置有烟盖（43），在进烟管（23）的上端连接有无叶式吸风装置（38）。

3.根据权利要求1所述的一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置，其特征在于在所述壳体下方设置有可抽式过滤板（44）和集水箱（45），在集水箱（45）上设置有出水接管和集水箱排污口（46）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置，其特征在于所述喷淋板包括上板（1）、下板（2）、外侧壁（3）、喷淋孔（11）、环向分隔挡板（7）、纵向分隔肋板（8）、冷却水进口（5）以及回流液进口（4）；所述上板（1）、下板（2）以及外侧壁（3）形成流道空间，若干个环向分隔挡板（7）分布在流道空间内，相邻两个环向分隔挡板（7）形成液体流道，在每个液体流道内均设置有两个纵向分隔肋板（8），纵向分隔肋板（8）将液体流道分隔成冷却水通道（12）和回流液通道（13），相邻两个液体流道的冷却水通道（12）相连通，相邻两个液体流道的回流液通道（13）相连通，所述冷却水进口（5）与冷却水通道（12）相连通，回流液进口（4）与回流液通道（13）相连通；所述冷却水进口（5）和回流液进口（4）均设置在外侧壁（3）上。

5.根据权利要求4所述的一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置，其特征在于位于最外缘液体流道的冷却水通道（12）和回流液通道（13）的容积比为5:1，内侧液体流道的冷却水通道（12）和回流液通道（13）的容积比为其外侧相邻冷却水通道（12）和回流液通道（13）容积比的反比，位于最内侧液体流道的冷却水通道（12）和回流液通道（13）的容积比为1:1。

6.根据权利要求4所述的一种用于实验室或工业生产的烟气过滤余热回收装置，其特征在于所述喷淋板还包括内环出液装置，所述内环出液装置包括内侧壁（6）以及设置在内侧壁（6）上的内环冷却液出口（9）和内环回流液出口（10），所述内侧壁（6）设置在上板（1）与下板（2）之间，上板（1）、下板（2）、外侧壁（3）以及内侧壁（6）形成流道空间。