CN201322313Y - 烟气急冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种尾气处理装置，是一种烟气急冷装置，包括塔体，在塔体的下部侧面设有烟气进口，在塔体的上部设有烟气出口，在塔体的中部沿塔体高度方向设有至少一个大流量双流体喷枪，大流量双流体喷枪喷口方向向下，在塔体的上部，大流量双流体喷枪的上方设有烟气阻挡物。本实用新型结构简单，可使高温烟气从600℃直接快速在0.4s左右冷却至200℃以下，以减少二噁英生成。

Description

烟气急冷装置

技术领域

本实用新型涉及一种尾气处理装置，具体的说是一种烟气急冷装置。

背景技术

二噁英生成的温度区间为200～600℃，其中在300℃左右生成量最大。现市场上烟气冷却装置有余热锅炉、直管式换热器、省煤器等。从原理上来说，均属于循环水间接冷却方式。采用此方式对高温烟气进行冷却，需要的时间比较长，这就不能保证在比较短的时间内尽可能地减少二噁英的产生。另外，间接冷却方式热交换效率不高，对冷却水的浪费比较大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种利用水淬急冷技术使高温烟气(600℃)直接快速(在0.4s左右)冷却至200℃以下，以减少二噁英生成的烟气急冷装置。

本实用新型解决以上技术问题的技术方案是：

烟气急冷装置，包括塔体，在塔体的下部侧面设有烟气进口，在塔体的上部设有烟气出口，在塔体的中部沿塔体高度方向设有至少一个大流量双流体喷枪，大流量双流体喷枪喷口方向向下，在塔体的上部，大流量双流体喷枪的上方设有烟气阻挡物。

塔体的烟气进口和烟气出口上各设有一个热电偶。塔体的外部设有保温层。所述塔体上设有观察镜。塔体上部设有检修口。塔体下部设有排水管路。

具体参数的确定：

高温烟气从600℃降到200℃所释放的热值Q的计算：将要处理的高温烟气由体积转换为质量：

G＝ρV

其中：ρ——空气的密度；

V——要处理的烟气量(m³/h)

单位质量的烟气转换所释放的热值：

q＝(t₂-t₁)C_pm＝(600-200)×1.039＝415.6kJ/kg

高温烟气从600℃降到200℃所释放的热值：

Q＝qG

高温烟气进口和烟气出口的截面积均为圆形，高温烟气进口和烟气出口直径d的确定：

$d=\sqrt{\frac{4\×V}{\mathrm{\π}\×v\×3600}}$

其中：v——烟气流速(m/s)，烟气流速取5～10m/s。

计算要消耗的水量：

单位质量的水转换为水蒸气需要吸收的热值：

q′＝C_Pm(t₂-t₁)+2257＝4.19×(100-20)+2257＝2592.2kJ/kg

要消耗的水量：

$G^{\′}=\frac{Q}{q^{\′}}$

选择喷枪的流量：

喷枪型号的选定：喷枪的喷雾形状为90°实心锥形，根据喷枪的流量和喷雾形状对喷枪的型号进行选定。选定喷枪后即可确定喷枪的喷雾直径。

烟气急冷装置直径D的确定：烟气急冷装置直径比喷枪的喷雾直径小100～200mm。

烟气急冷装置急冷段高度的计算：

$h=v\×t\×\frac{d^2}{D^2}$

其中：t——烟气在装置内的冷却时间，取t＝0.4s。

验证烟气冷却时间：

烟气急冷装置的容积：

$V^{\′}=\frac{\mathrm{\π}\×D^2}{4}\×h$

由于烟气在烟气急冷装置段由600℃降到200℃左右，烟气的体积也是在变化的，取平均温度t_平＝400℃，则热烟气的体积：

热烟气在烟气急冷装置的实际停留时间：

阻挡物的设置：根据要处理的烟气量的多少，可在烟气急冷装置内喷枪上部适当设置一定厚度的焦炭作为阻挡物，这样可以使烟气在装置内形成紊流。

在沿烟气急冷装置高度方向喷枪和阻挡物的位置各设置一个检修口。

在喷枪喷雾区域的前后两方各设置一个观察视镜，以观察喷枪的实际工作状态。

在烟气急冷装置的底部设置一条排水管路。万一装置内产生积水，可在系统停车后把积水排出。

在烟气急冷装置的外部设置75mm厚的保温层，避免装置高温灼伤人。

本实用新型的优点是：本实用新型结构简单，可使高温烟气从600℃直接快速在0.4s左右冷却至200℃以下，以减少二噁英生成。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的结构如图1所示，一种烟气急冷装置，设计为塔状结构，下部侧面为高温烟气进口1，上部为烟气出口2。根据烟气量的多少在烟气急冷装置中部沿烟气急冷装置高度方向设置有一个或多个大流量双流体喷枪3，喷枪喷雾方向向下，与从下而上穿过烟气急冷装置的高温烟气瞬间接触，使高温烟气瞬间冷却到200℃以下。在烟气急冷装置的上部设置有阻挡物4，以便烟气在装置内形成紊流。烟气急冷装置还设置有观察视镜5、检修口6、排水管路7。烟气急冷装置的烟气进口和烟气出口各设置一个热电偶8，以测定通过这两处的烟气温度。烟气急冷装置外部设置保温层9，避免高温灼伤人。

大流量双流体喷枪3对液体是经过了三级雾化，适应大流量液体的喷射，雾化效果好，雾化后覆盖区域完全。而国内市场上的双流体喷嘴一般是经过两级雾化，不适应大流量液体的喷射，雾化后覆盖区域很小，或者根本达不到雾化效果。

大流量双流体喷枪3的喷嘴的雾化形状为实心锥，覆盖的区域通过压缩空气管路上的调节阀和进水管路上的调节阀来调节，以得到雾化覆盖区域与压缩空气和水的压力的关系：压缩空气和水的压力越高，雾化覆盖的区域越完全的效果。

大流量双流体喷枪3所消耗的水与压缩空气比范围为1∶26～35，相比一般的喷嘴，节约了大量的压缩空气。

大流量双流体喷枪3所需要的压缩空气的压力通过压缩空气上的调节阀来调节，以得出能达到雾化下限时的最低的压缩空气压力：当喷射水量比较小时，需要的压缩空气的压力比较低就能雾化，随着喷射水量的增加，雾化时需要的压缩空气的压力相应增加，但最低0.4MPa的压缩空气压力就能进行雾化。

一般的喷嘴的气水压力比调节范围是1～2∶1，而本实用新型的大流量双流体喷枪3的气水压力比调节范围为1～5∶1，比一般的喷嘴的调节范围大了很多，所以不会产生因空气压力过高而导致水倒流的现象。

雾化直径通过进水管路上的调节阀来调节，以得到雾化直径与进水压力和进水流量的关系：进水压力越高，进水流量越大，雾化直径也就缓慢变大。

雾化效果通过压缩空气管路上的调节阀和进水管路上的调节阀来共同来调节，以得出雾化效果与压缩空气压力、压缩空气消耗量、进水压力、喷射水量的关系：在一定的进水压力和流量的情况下，压缩空气的压力越高，空气流量越大，雾化效果越好；在一定的压缩空气的压力和一定的空气流量及不低于1∶1的气水压力比的情况下，进水的压力和流量对雾化效果几乎没有影响。

本实施例是要处理的烟气量V＝6000Nm³/h，对本实施例的参数进行计算：

烟气从600℃降到200℃所释放的热值：

G＝ρV＝1.2930×6000＝7758kg/h

q＝(t₂-t₁)C_pm＝(600-200)×1.039＝415.6kJ/kg

Q＝qG＝415.6×7758＝3224224.8kJ/h＝76.77×10⁴kCal/h

高温烟气进口和烟气出口直径d的确定：

$d=\sqrt{\frac{4\×V}{\mathrm{\π}\×v\×3600}}$

取v＝5m/s，则d＝0.652m＝652mm

取v＝10m/s，则d＝0.652m＝461mm

取d＝500mm，此时v＝8.5m/s

计算要消耗的水量：

q′＝C_Pm(t₂-t₁)+2257＝4.19×(100-20)+2257＝2592.2kJ/kg

$G^{\′}=\frac{Q}{q^{\′}}=\frac{3224224.8}{2592.5}=1243.7\mathrm{kg}/h$

选择喷枪的流量：

喷枪型号的选定：选用SA307喷枪，喷枪参数如下：

喷射角度：90°

喷雾形状：实心锥

压缩空气压力：0.3MPa

压缩空气消耗量：36.7Nm³/h

水消耗量：23l/min

需要的水的压力：0.33MPa

雾化直径：φ1800mm

选定喷枪为1个。

烟气急冷装置直径D＝φ1600mm

烟气急冷装置急冷段高度的计算：

$h=v\×t\×\frac{d^2}{D^2}=8.5\×0.4\×\frac{{0.5}^2}{{1.6}^2}=0.33m$

考虑到热烟气体积是标态下烟气体积的2倍多及喷枪的喷雾长度，确定烟气急冷装置急冷段高度h＝0.8m。

验证烟气冷却时间：

$V^{\′}=\frac{\mathrm{\π}\×D^2}{4}\×h=\frac{3.14\×{1.6}^2}{4}\×0.8={1.61m}^3$

满足设计要求。

本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.烟气急冷装置，包括塔体，其特征在于：在所述塔体的下部侧面设有烟气进口，在所述塔体的上部设有烟气出口，在所述塔体的中部沿塔体高度方向设有至少一个大流量双流体喷枪，所述大流量双流体喷枪喷口方向向下，在所述塔体的上部，大流量双流体喷枪的上方设有烟气阻挡物。

2.如权利要求1所述的烟气急冷装置，其特征在于：在所述塔体的烟气进口和烟气出口上各设有一个热电偶。

3.如权利要求1所述的烟气急冷装置，其特征在于：在所述塔体的外部设有保温层。

4.如权利要求1所述的烟气急冷装置，其特征在于：在所述塔体上设有观察镜。

5.如权利要求1所述的烟气急冷装置，其特征在于：在所述塔体上部设有检修口。

6.如权利要求1所述的烟气急冷装置，其特征在于：在所述塔体下部设有排水管路。

Images