CN111609731B - 一种烟气处理用高温骤冷器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业废料处理技术领域，具体涉及工业废料处理工艺中对高温有机溶剂燃烧后的烟气进行骤冷降温的一种烟气处理用高温骤冷器。本发明包括耐火复合段以及耐火浇注段，耐火复合段包括外筒体、内筒体以及超轻耐火材料层或轻质耐火材料层；耐火浇注段的上筒口构成与耐火复合段底部筒口配合的配合端，侧筒口构成用于烟气进入的烟气进口；在耐火浇注段的筒体腔内布置有喷口，喷口喷射方向与烟气行进路径同向；耐火浇注段上还设置排液出口。本发明在确保了基础的骤冷效果的前提下，同步具备体积小巧、操作方便且工作安全可靠的优点，极其适用于工业废料处理工艺中对高温有机溶剂燃烧后的烟气进行骤冷降温的场合所使用。

Description

一种烟气处理用高温骤冷器

技术领域

本发明涉及工业废料处理技术领域，具体涉及工业废料处理工艺中对高温有机溶剂燃烧后的烟气进行骤冷降温的一种烟气处理用高温骤冷器。

背景技术

工业废料处理工艺中，要求对高温有机溶剂燃烧后的烟气进行骤冷降温。现有的骤冷降温方式包括水冷式骤冷降温或浸没降温两类。由于工艺条件限制，浸没降温暂未进行工程类设施开展，因此普及性不高；水冷式骤冷降温则相对而言使用相对更为广泛。传统的水冷式骤冷降温设备体积庞大，容易产生以下问题：一方面，设备的庞大性，带来启停操作的繁复性；同时，每次检修也极为麻烦，从而给设备的维修及日常维护带来巨大困扰。另一方面，很多工艺废料燃烧产生的烟气含有剧毒甚至含有害辐射，由于骤冷设备内部高低温骤变幅度极大，采用传统的单纯的轻、重质浇注料或陶瓷结构来制作骤冷设备，往往导致设备结构应力变化巨大，不仅抗震性能较差，同时也容易导致设备因应力骤然变化而出现密封失效状况，严重危及周遭环境及工作人员的人身安全。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理而实用的烟气处理用高温骤冷器，本发明解决了传统骤冷器停启繁复、抗震性差、造价高、重量大且安全稳定性差的问题，在确保了基础的骤冷效果的前提下，同步具备体积小巧、操作方便且工作安全可靠的优点，极其适用于工业废料处理工艺中对高温有机溶剂燃烧后的烟气进行骤冷降温的场合所使用。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种烟气处理用高温骤冷器，其特征在于：包括铅垂向的由上而下依序同轴布置的耐火复合段以及耐火浇注段，所述耐火复合段包括外筒体、内筒体以及夹设于两筒体配合间隙处的超轻耐火材料层或轻质耐火材料层；所述耐火浇注段的上筒口构成与耐火复合段底部筒口配合的配合端，侧筒口构成用于烟气进入的烟气进口；在耐火浇注段的筒体腔内布置有喷口，所述喷口喷射方向与烟气行进路径同向；耐火浇注段上还设置有用于汇流耐火复合段以及耐火浇注段内废液的排液出口。

优选的，所述喷口为雾化喷头；侧筒口的相对侧的耐火浇注段筒体壁处径向贯穿布置进液管，进液管水平延伸且出液端固接所述喷口。

优选的，所述喷口轴线与耐火复合段轴线相重合。

优选的，耐火浇注段外形呈“L”字筒状；喷口正下方的耐火浇注段筒底壁处布置高温汇液盘，所述排液出口位于高温汇液盘的盘底处，且排液出口的进液端连通高温汇液盘盘腔。

优选的，所述耐火复合段由上筒段与下筒段彼此法兰配合而成，上筒段处开设侧向出口以便形成烟气出口；所述外筒体由下筒段外壁向下顺延并包覆于耐火浇注段外壁处，以使得下筒段与耐火浇注段间形成一体结构；下筒段的内筒体底沿高度低于下筒段处超轻耐火材料层或轻质耐火材料层的底沿高度，以使得下筒段底端与耐火浇注段顶端形成避免废液渗漏的止口配合关系。

优选的，本高温骤冷器还包括用于固定内筒体、外筒体及夹设于两筒体配合间隙处的超轻耐火材料层或轻质耐火材料层的点状定位结构。

优选的，耐火复合段外壁处布置有起外支撑功能的固定支座。

本发明的有益效果在于：

1)、抛弃了传统的体积庞大的整体浇注结构，转而采用上层超轻或轻质复合层而下层轻质浇注层的铅垂筒状布局构造，从而在确保了体积的小巧性的同时，同步具备了骤冷效率高、操作方便且工作安全可靠的优点。更具体而言，一方面，铅垂向的由上而下依序同轴布置的耐火复合段以及耐火浇注段，使得整体结构呈现上轻质下防水的功能，从而保证了自身结构的轻质化及高抗震能力。同时耐火浇注段的布置也能保证异常工况下造成积液后的设备运行的稳定性。另一方面，在下筒体截面中心布置耐高温喷口，喷口喷雾方向烟气流向一致，同向喷淋的设计即可增加换热时间又可减小雾化角度，最大化了提升了骤冷的效率的同时大大减小了设备体积。在筒体底部设置排液出口，用于满足耐火复合段以及耐火浇注段内异常积液工况的废液排出需求。

综上，本发明解决了传统骤冷器停启繁复、抗震性差、造价高、重量大且安全稳定性差的问题，在确保了基础的骤冷效果的前提下，同步具备体积小巧、操作方便且工作安全可靠的优点，避免了常用轻重材料在热应力集中工况下的失效可能，使得运行成本和运行难度大幅降低，极其适用于工业废料处理工艺中对高温有机溶剂燃烧后的烟气进行骤冷降温的场合所使用。

2)、对于喷口而言，优选采用雾化喷头，以进一步的提升骤冷效率。喷口通过进液管进液，且进液管与侧筒口相对布置在耐火浇注段两侧处，以尽可能的确保冷却液在进液时远离烟气进口处的高温烟气，确保冷却液在未喷出之前的相对低温性。

3)、高温汇液盘的设置，目的在于在排液出口排出耐火复合段以及耐火浇注段内异常积液工况的废液之前，能利用高温汇液盘来起到异常积液的初步汇流功能，从而提升废液排出效率。高温汇液盘整体布置于浇注段上，直径大于内筒体；中间为排液出口，排液出口整体穿过浇注段以实现废液排液需求。

4)、进一步的，耐火复合段由上筒段与下筒段彼此法兰配合而成，以提升其检修的便捷性。由于耐火浇注料的憎水性较好，而超轻质耐火材料或轻质耐火材料憎水性较差，因此，在耐火复合段与耐火浇注段的衔接处需布置止口结构，也即内筒体应当下延并包覆住一段耐火浇注段，以避免废液渗入耐火复合段的夹层内而产生渗漏状况，最终确保装置的工作可靠性及稳定性。

5)、点状定位结构如抗高温的铆钉或定位螺栓甚至拉栓等，目的在于当相应耐火材料与内筒体及外筒体过盈贴合时，能通过点状定位结构来定位和支撑三者，以确保整体结构的工作强度及可靠性均能满足实际所需。固定支座则起到外部支撑的功能，以进一步确保作为细长件的本发明的实际工作稳定性。

附图说明

图1为本发明的工作状态示意图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

10-耐火复合段 10a-上筒段 10b-下筒段

11-外筒体 12-内筒体 13-超轻耐火材料层 14-烟气出口

20-耐火浇注段 21-烟气进口 22-排液出口

30-喷口 31-进液管

40-高温汇液盘 50-点状定位结构 60-固定支座

具体实施方式

为便于理解，此处对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本发明的具体实施结构可参照图1所示，呈现“Z”字状布局，包括作为上层构件的耐火复合段10以及作为下层构件的耐火浇注段20。图1中，耐火复合段10的上端左侧为烟气出口14，耐火浇注段20的下端右侧为烟气进口21。其中：

耐火复合段10由内筒体12与外筒体11配合形成同轴双层筒体构造，并在内筒体12与外筒体11的夹层之间布置超轻耐火材料层13或者轻质耐火材料层，甚至还可增设铝箔结构等。整个耐火复合段10如图1所示的被分为上下两段，也即上筒段10a及下筒段10b；当然实际制作时也可以分为更多段，各段之间通过可拆装的法兰盘而彼此固接。为保证耐火复合段10处内外层各结构之间的安装定位的精确性，可通过点状定位结构50如具备耐高温性能的铆钉、螺栓等加以衔接定位。点状定位结构50的设置，既能用于解决热运行过程中整体支撑热应力造成的筒体开裂失效现象，也能保证内筒体12和相应耐火材料的安装尺寸要求。耐火复合段10外壁处还可布置起到外支撑功能的固定支座60，从而在必要时进一步提升设备整体的工作稳定性。

通过上述耐火复合段10的双层甚至更多层的复合结构，可满足本发明的抗震性及快速启停要求，大大降低设备重量。显然，上述双层筒体结构和分段形式，也在保证了设备的安全性的同时，安装检修更为便捷。必要时，甚至通过在外筒体11外处设置传感器，以更便捷的发现设备的异常工况，及时进行调整检修，确保骤冷器运行的安全性和可靠性。

对于耐火浇注段20而言，其整体外形参照图1所示，呈现“L”字筒型布局。耐火浇注段20为轻质耐火浇注料形成，因此本身憎水性更强，对积液环境的耐受效果显然更佳。在耐火浇注段20的筒底位置，也即上部筒口正下方位置处布置高温汇液盘40，并搭配排液出口22，以满足异常积液工况的废液隔离和排放需求。同时，在耐火浇注段20内还布置高效喷淋组件，包括喷口30及进液管31；喷口30及进液管31均采用耐温耐蚀材料，且喷淋方向与烟气行进方向同向，并可通过减少喷淋角度来进一步减小设备的整体尺寸。实际使用时，喷口30可选用雾化颗粒更小的雾化喷头，以保证骤冷效果。

为进一步理解本发明，此处给出本发明的设计流程如下：

1)、通过工艺要求及热值计算等来确定喷口30的喷淋角度和气体停留时间，以确定内筒体12的长度和直径。通过传热计算来确定各耐火材料的尺寸，进而确定外筒体11尺寸，之后再进行设备具体设计。

2)、通过压力及热应力计算确定各法兰盘尺寸及点状定位结构50尺寸，以防止内外筒体11因支撑和间隙造成设备整体失效，进而可进行设备的下步制造工作。

3)、设备内筒体12及外筒体11应保证圆度和直线度要求，同时点状定位结构50的尺寸应保证制造公差，避免内筒体12安装困难或安装直线度要求不够。喷口30的角度和直径应满足设计要求尺寸及公差，以保证喷淋效果。

4)、各耐火材料的安装，应保证相应耐火材料的隐蔽工程的锚固装置及铝箔安装的可靠性，同时既要保证内筒体12与相应耐火材料的配合程度，并同时要防止相应耐火材料压缩系数过高造成保温失效。

5)、内筒体12及外筒体11安装时应保证内外筒的直线度要求，喷口30安装应保证喷口30位置及角度的正确性。

在实际运行过程中，应注意先对局部轻质浇注料的烘炉处理；应注意升温速率避免过快造成金属材质的筒体应力集中造成开裂现象；应注意避免超温使用造成保温失效；工作时应注意喷淋水量应当逐步增大，以避免积液过多。

综上，本发明的骤冷器结构摒弃了常用轻重材料在热应力集中工况下的失效可能，大大降低了原始设备的重量及尺寸，并使得运行成本和运行难度大幅降低，满足各种工况使得生产过程中各种限制工况问题得以缓解；对应的，在满足工业安全性、稳定性要求的条件下，最终使得本发明在各种调试和试验工况的工艺得以实现。因此，从骤冷器的便捷停启、投资造价、安全可靠性等多方面来进行考虑，本发明的骤冷器结构均可以满足上述要求，经济性好。

当然，以上为本发明的其中一种具体的实施例。实际操作时，对设备整体外形的适应性变化，改变法兰配合结构为其他固定结构，对喷口30的样式作常规性的变形，甚至将其他现有常见耐火材料来替代本发明中对应材料并产生适应性的功能变化等，这类在已知本发明的技术方案的基础上所作出的常规结构改变，均应当作为等同或相似设计而落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种烟气处理用高温骤冷器，其特征在于：包括铅垂向的由上而下依序同轴布置的耐火复合段(10)以及耐火浇注段(20)，所述耐火复合段(10)包括外筒体(11)、内筒体(12)以及夹设于两筒体配合间隙处的超轻耐火材料层(13)或轻质耐火材料层；所述耐火浇注段(20)的上筒口构成与耐火复合段(10)底部筒口配合的配合端，侧筒口构成用于烟气进入的烟气进口(21)；所述耐火复合段(10)上设置烟气出口(14)；在耐火浇注段(20)的筒体腔内布置有喷口(30)，所述喷口(30)沿耐火复合段(10)轴线向上喷射从而与烟气行进路径同向；耐火浇注段(20)上还设置有用于汇流耐火复合段(10)以及耐火浇注段(20)内废液的排液出口(22)；

所述耐火复合段(10)由上筒段(10a)与下筒段(10b)彼此法兰配合而成，上筒段(10a)处开设侧向出口以便形成烟气出口(14)；所述外筒体(11)由下筒段(10b)外壁向下顺延并包覆于耐火浇注段(20)外壁处，以使得下筒段(10b)与耐火浇注段(20)间形成一体结构；下筒段(10b)的内筒体(12)底沿高度低于下筒段(10b)处超轻耐火材料层(13)或轻质耐火材料层的底沿高度，以使得下筒段(10b)底端与耐火浇注段(20)顶端形成避免废液渗漏的止口配合关系；

本高温骤冷器还包括用于固定内筒体(12)、外筒体(11)及夹设于两筒体配合间隙处的超轻耐火材料层(13)或轻质耐火材料层的点状定位结构(50)；

耐火浇注段(20)外形呈“L”字筒状；喷口(30)正下方的耐火浇注段(20)筒底壁处布置高温汇液盘(40)，所述排液出口(22)位于高温汇液盘(40)的盘底处，且排液出口(22)的进液端连通高温汇液盘(40)盘腔。

2.根据权利要求1所述的一种烟气处理用高温骤冷器，其特征在于：所述喷口(30)为雾化喷头；位于侧筒口相对侧的耐火浇注段(20)筒体壁处径向贯穿布置进液管(31)，进液管(31)水平延伸且出液端固接所述喷口(30)。

3.根据权利要求2所述的一种烟气处理用高温骤冷器，其特征在于：所述喷口(30)轴线与耐火复合段(10)轴线相重合。

4.根据权利要求1所述的一种烟气处理用高温骤冷器，其特征在于：耐火复合段(10)外壁处布置有起外支撑功能的固定支座(60)。

Images