CN110186307A - 一种除雾、冷却一体化换热管及其装置和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于除雾装置技术领域，尤其涉及一种除雾、冷却一体化换热管及其装置和应用。包括除雾、冷却一体化换热管，壳体，烟气进口，烟气出口，联箱，联箱隔板，冷媒进口、冷媒出口和联结器，所述壳体竖向设置，且壳体的下、上端分别为烟气进口、烟气出口，所述联箱设置在壳体的外壁上，联箱中设置有联箱隔板将联箱分隔成上、下腔室；所述冷媒进口和冷媒出口分别设置在所述上、下腔室上；所述联结器设置在壳体的外壁上且位于联箱的对侧；所述除雾、冷却一体化换热管位于壳体内，且所述换热管的两端分别与联箱、联结器连通。本发明利用换热管组成折流板形式，进而形成烟气通道，能够同时实现烟气的除雾和冷却，实现了除雾和冷却的一体化设计。

Description

一种除雾、冷却一体化换热管及其装置和应用
技术领域
本发明属于除雾装置技术领域，尤其涉及一种除雾、冷却一体化换热管及其装置和应用。
背景技术
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
除雾装置主要用于气液分离塔中气相介质夹带液滴的去除，可以有效减少液体介质的损失、降低风机功耗及削弱液体介质对装置的腐蚀，同时有效的保证传质的效率。
目前在电力、冶炼及石油化工等行业，湿法脱硫是目前最为成熟、应用范围最广泛的脱硫工艺。由于喷淋系统自上而下喷射浆液，形成大量雾状液滴，部分液滴随烟气逃逸，液滴中溶有C l-、SO4 2-等离子，不仅会对大气造成二次污染，也会导致后续设备表面的腐蚀及结垢现象；同时，喷淋液对烟气的洗涤并不彻底，部分细小颗粒物随烟气流出，无法达到当前的环保要求。因此在该工艺后需设置除雾器、除尘器等装置。然而，本发明人认为：现有的除雾、除尘设备仍然存在需分别设置，存在占用空间较大、设备初期投资较高、风机出力较大等问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种除雾、冷却一体化换热管及其装置和应用。本发明利用换热管组成折流板形式，进而形成烟气通道，能够同时实现烟气的除雾和冷却，实现了除雾和冷却的一体化设计，减小了设备占用空间。
本发明第一目的：提供一种除雾、冷却一体化换热管。
本发明第二目的：提供一种立式除雾、冷却一体化装置。
本发明第三目的：提供一种卧式除雾、冷却一体化装置。
本发明第四目的：提供所述种除雾、冷却一体化换热管以及一体化装置在环保、化工等领域中的应用。
为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开一种除雾、冷却一体化换热管，包括：换热管和连接板，所述换热管和连接板交错分布，且换热管的外壁和连接板外表面之间连接在一起，形成波浪形的板状结构，即波形板。
作为进一步的技术方案，所述换热管和连接板的材质均为不锈钢，不锈钢既具有良好的导热性，满足换热的需求，同时不锈钢又具有良好的耐腐蚀性能，能够延长整个装置的使用寿命。
作为进一步的技术方案，所述换热管为光管或翅片式换热管；所述换热管和连接板均为金属材质。
作为进一步的技术方案，波浪形的板状结构的转折角度根据除雾效率要求、阻力损失要求进行设计，本发明不做具体限定。
作为进一步的技术方案，相邻换热管之间的距离可根据需要进行调整，本发明不做具体限定。
本发明设计的一体化换热管的特点是：通过换热管和连接板构成波形板，该结构便于换热管结构的安装及在换热管出现泄漏损坏时进行更换。同时连接板与换热管同为不锈钢材料，连接板在换热管两侧设置可形成翅片管的形式，有利于强化传热效果。利用小雾滴在运动气流中具有惯性，通过突然改变含雾气流的流动方向，雾粒在惯性作用下偏离气流的流向，撞击在波形板上而使雾滴固定在波形板表面。随着波形板表面集聚的雾滴不断增加汇聚，直至雾滴的重力大于雾滴与波形板之间的表面张力时，雾滴受重力作用滑落至装置箱体底部。
其次，本发明公开一种立式除雾、冷却一体化装置，包括：上述的除雾、冷却一体化换热管，壳体，烟气进口，烟气出口，联箱，联箱隔板，冷媒进口、冷媒出口和联结器，其中：
所述壳体竖向设置，且壳体的下、上端分别为烟气进口、烟气出口，所述联箱设置在壳体的外壁上，联箱中设置有联箱隔板将联箱分隔成上、下腔室；所述冷媒进口和冷媒出口分别设置在所述上、下腔室上；所述联结器设置在壳体的外壁上且位于联箱的对侧；所述除雾、冷却一体化换热管位于壳体内，且所述换热管的两端分别与联箱、联结器连通，即通过联结器将换热管远离联箱的所有管口连接在一起。
再次，本发明公开一种卧式除雾、冷却一体化装置，包括：上述的除雾、冷却一体化换热管，壳体，烟气进口，烟气出口，联箱，联箱隔板，冷媒进口、冷媒出口，联结器和凝结水出口，其中：
所述壳体水平设置，且壳体的左、右端分别为烟气进口、烟气出口或者烟气出口、烟气进口，且壳体的下壁面相对于水平面具有夹角，所述凝结水出口设置在壳体的下壁面上，且位于位置较低一侧；以便于换热管上的凝结水聚集在壳体底部后能够沿着具有一定倾角的下壁面流动、聚集，最后从凝结水出口处排出。
所述联箱设置在壳体的外壁上，联箱中设置有联箱隔板将联箱分隔成上、下腔室；所述冷媒进口和冷媒出口分别设置在所述上、下腔室上；所述联结器设置在壳体的外壁上且位于联箱的对侧；所述除雾、冷却一体化换热管位于壳体内，且所述换热管的两端分别与联箱、联结器连通，以便于冷媒依次通过联箱的上腔室、连接上腔室和联结器的换热管后进入联结器，然后通过连接下腔室和联结器的换热管后进入下腔室，最后从冷媒出口排出。
作为进一步的技术方案，所述一体化装置还包括导流装置，所述导流装置设置在烟气进口中，以便于对进入壳体的烟气流向进行调节，并使气流在入口处均匀布置。
作为进一步的技术方案，所述除雾、冷却一体化换热管由若干组波形板组成，这些波形板并排分布；所述若干组指不少于两组。
作为进一步的技术方案，所述壳体的内壁上设置保温层，保温层应具备保温及防水的功能，可使用密度较小的泡沫材料，如聚氨酯发泡材料。
作为进一步的技术方案，所述壳体为上、下两端开口的方形箱体结构，且壳体的两端口处为变径结构。
作为进一步的技术方案，所述壳体由耐压材料制成，优选为不锈钢。
作为进一步的技术方案，所述联箱、联结器的材质为不锈钢。
作为进一步的技术方案，所述壳体的下壁面相对于水平面的夹角为5-10°。
最后，本发明公开所述除雾、冷却一体化换热管，立式除雾、冷却一体化装置，卧式除雾、冷却一体化装置在环保、化工等领域中的应用。
本发明立式除雾、冷却一体化装置的基本运行原理为：含雾烟气从烟气进口经过导流装置后均匀流入壳体内部，此时，壳体内部共有两种流体，第一种流体为含雾烟气，呈竖直方向向上流动；第二种流体为冷媒(如冷却水)，呈水平方向流动。冷却水由联箱上的冷媒进口进入上部换热管(上部换热区域)，然后与壳体内的烟气进行热量交换，冷却水吸收烟气的热量；随后冷却水流经联结器进入下部换热管(下部换热区域)，与烟气再进行换热，冷却水温度进一步提高。流程中烟气的温度不断降低，水蒸气对应温度的饱和蒸气压不断降低，加速烟气中水蒸气的冷凝析出，可强化除雾的效果。冷却水与烟气的换热可将低温烟气中水蒸气的汽化潜热进行固定，对冷却水进行预热后，进入后方需热流程，可实现一定的节能效果。在换热过程中，含有雾滴的烟气以一定流速流经波形板时，由于气体流动的惯性作用，在波形板折返处，雾滴与波形板相互碰撞，雾滴粘附在波形板表面，随着粘附在波形板表面的雾滴增多，汇聚为较大的液滴后，直到液滴自身的重力超过气体流动的上升力与液滴表面张力的合力后，液滴会沿波形板表面流下，以实现除雾效果。
本发明卧式除雾、冷却一体化装置的基本运行原理与立式的相似，不同之处在于冷凝后的液滴沿波形板表面流下后落在壳体的下壁面上，然后沿着具有一定倾角的下壁面流动、聚集，最后从凝结水出口处排出。
与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：
(1)本发明利用换热管组成折流板形式，进而形成烟气通道，高湿含尘烟气由下而上流经烟气通道，由于气体惯性撞击作用雾滴将附着于折流板表面，随雾滴聚集变大至重力大于气体曳力与液体表面张力的合力后，雾滴将滴落至除雾器底部，以实现除雾的效果。同时，换热管将热量传递至除雾装置外部进行后续利用，使得气流温度降低，对应饱和蒸气压降低，烟气相对湿度降低，能够进一步强化除雾效果
(2)与传统的机械除雾器相比，本发明的一体化装置在除雾的同时设计了换热功能，换热管可将含雾烟气中的热量通过冷却水流程传递至装置外部，冷却水可进入后续用热工序中，使冷却水预热，起到节能的效果；
(3)本发明通过换热过程，降低了烟气温度，对应温度下饱和蒸气压降低，促进水蒸气的冷凝析出，强化了除雾的效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1中除雾、冷却一体化换热管的结构示意图。
图2为实施例2中立式除雾、冷却一体化装置的结构示意图。
图3为实施例2中立式除雾、冷却一体化装置的结构测试图。
图4为实施例3中卧式除雾、冷却一体化装置的结构示意图。
上述附图中标记分别代表：1-换热管，2-连接板，3-壳体，4-烟气进口，5-烟气出口，6-联箱，7-联箱隔板，8-冷媒进口，9-冷媒出口，10-联结器、11-导流装置，12-凝结水出口。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如，在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如前文所述，现有的除雾、除尘设备仍然存在需分别设置，存在占用空间较大、设备初期投资较高、风机出力较大等问题。因此，本发明提出一种除雾、冷却一体化换热管及其装置和应用；现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。
实施例1
一种除雾、冷却一体化换热管，参考图1，其包括：换热管1和连接板2，所述换热管1和连接板2交错分布，且换热管1的外壁和连接板外表面之间连接在一起，形成波浪形的板状结构；即每相邻的两换热管之间均通过连接板连接在一起，且各换热管的管口朝向同一方向。
实施例2
一种立式除雾、冷却一体化装置，参考图2和3，其包括：实施例1中的除雾、冷却一体化换热管，壳体3，烟气进口4，烟气出口5，联箱6，联箱隔板7，冷媒进口8、冷媒出口9和联结器10，其中：
所述壳体3竖向设置，且壳体3的下、上端分别为烟气进口4、烟气出口5，所述联箱6设置在壳体3的外壁上，联箱6中设置有联箱隔板7将联箱分隔成上、下腔室；所述冷媒进口8和冷媒出口9分别设置在所述上、下腔室上；所述联结器10设置在壳体3的外壁上且位于联箱6的对侧；所述除雾、冷却一体化换热管位于壳体3内，且所述换热管1的两端分别与联箱6、联结器10连通，即通过联结器将换热管1远离联箱的所有管口连接在一起，以便于冷媒依次通过联箱的上腔室、连接上腔室和联结器的换热管1后进入联结器10，然后通过连接下腔室和联结器的换热管1后进入下腔室，最后从冷媒出口9排出。
实施例3
一种卧式除雾、冷却一体化装置，包括：实施例1中的除雾、冷却一体化换热管，壳体3，烟气进口4，烟气出口5，联箱6，联箱隔板7，冷媒进口8、冷媒出口9，联结器10和凝结水出口12，其中：
所述壳体3水平设置，且壳体3的左、右端分别为烟气进口4、烟气出口5或者烟气出口5、烟气进口4，且壳体3的下壁面相对于水平面具有夹角，所述凝结水出口12设置在壳体3的下壁面上，且位于位置较低一侧。
所述联箱6设置在壳体3的外壁上，联箱6中设置有联箱隔板7将联箱分隔成上、下腔室；所述冷媒进口8和冷媒出口9分别设置在所述上、下腔室上；所述联结器10设置在壳体3的外壁上且位于联箱6的对侧；所述除雾、冷却一体化换热管位于壳体3内，且所述换热管1的两端分别与联箱6、联结器10连通，以便于冷媒依次通过联箱的上腔室、连接上腔室和联结器的换热管1后进入联结器10，然后通过连接下腔室和联结器的换热管1后进入下腔室，最后从冷媒出口9排出。
实施例4
一种立式除雾、冷却一体化装置，同实施例2，区别在于：且所述换热管1为翅片式换热管。所述换热管1和连接板2的材质均为不锈钢，不锈钢既具有良好的导热性，满足换热的需求，同时不锈钢又具有良好的耐腐蚀性能，能够延长整个装置的使用寿命。
实施例5
一种立式除雾、冷却一体化装置，同实施例2，区别在于：所述除雾、冷却一体化换热管由不少于两组波形板组成，这些波形板并排分布。
实施例6
一种立式除雾、冷却一体化装置，同实施例2，区别在于：所述壳体3的内壁上设置保温层，保温层应具备保温及防水的功能，因此使用聚氨酯发泡材料。
实施例7
一种立式除雾、冷却一体化装置，同实施例3，区别在于：所述壳体3的下壁面相对于水平面的夹角设置在5-10°之间，以便于换热管上的凝结水聚集在壳体底部后能够沿着具有一定倾角的下壁面流动、聚集，最后从凝结水出口12处排出。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种除雾、冷却一体化换热管，其特征在于，包括：换热管和连接板，所述换热管和连接板交错分布，且换热管的外壁和连接板外表面之间连接在一起，形成波浪形的板状结构，即波形板。
2.如权利要求1所述的除雾、冷却一体化换热管，其特征在于，所述换热管和连接板为金属材质，优选地，所述换热管和连接板的材质均为不锈钢；
优选地，所述换热管为光管或翅片式换热管。
3.如权利要求1或2所述的除雾、冷却一体化换热管，其特征在于，由若干组波形板组成，这些波形板并排分布；所述若干组指不少于两组。
4.一种立式除雾、冷却一体化装置，其特征在于，包括：权利要求1所述的除雾、冷却一体化换热管，壳体，烟气进口，烟气出口，联箱，联箱隔板，冷媒进口、冷媒出口和联结器，其中：
所述壳体竖向设置，且壳体的下、上端分别为烟气进口、烟气出口，所述联箱设置在壳体的外壁上，联箱中设置有联箱隔板将联箱分隔成上、下腔室；所述冷媒进口和冷媒出口分别设置在所述上、下腔室上；所述联结器设置在壳体的外壁上且位于联箱的对侧；所述除雾、冷却一体化换热管位于壳体内，且所述换热管的两端分别与联箱、联结器连通，即通过联结器将换热管远离联箱的所有管口连接在一起。
5.一种卧式除雾、冷却一体化装置，其特征在于，包括：权利要求1所述的除雾、冷却一体化换热管，壳体，烟气进口，烟气出口，联箱，联箱隔板，冷媒进口、冷媒出口，联结器和凝结水出口，其中：
所述壳体水平设置，且壳体的左、右端分别为烟气进口、烟气出口或者烟气出口、烟气进口，且壳体的下壁面相对于水平面具有夹角，所述凝结水出口设置在壳体的下壁面上，且位于位置较低一侧；
所述联箱设置在壳体的外壁上，联箱中设置有联箱隔板将联箱分隔成上、下腔室；所述冷媒进口和冷媒出口分别设置在所述上、下腔室上；所述联结器设置在壳体的外壁上且位于联箱的对侧；所述除雾、冷却一体化换热管位于壳体内，且所述换热管的两端分别与联箱、联结器连通。
6.如权利要求4或5所述的除雾、冷却一体化装置，其特征在于，还包括导流装置，所述导流装置设置在烟气进口中。
7.如权利要求4或5所述的除雾、冷却一体化装置，其特征在于，所述除雾、冷却一体化换热管由若干组波形板组成，这些波形板并排分布；所述若干组指不少于两组。
8.如权利要求4或5所述的除雾、冷却一体化装置，其特征在于，所述壳体的内壁上设置保温层；
优选地，所述壳体为上、下两端开口的方形箱体结构，且壳体的两端口处为变径结构；
优选地，所述壳体由耐压材料制成，更优选为不锈钢；
优选地，所述联箱、联结器的材质为不锈钢。
9.如权利要求5所述的除雾、冷却一体化装置，其特征在于，所述壳体的下壁面相对于水平面的夹角为5-10°。
10.如权利要求1-3任一项所述的除雾、冷却一体化换热管和/或如权利要求4-9任一项所述的除雾、冷却一体化装置在环保、化工等领域中的应用。
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