CN209341902U - 节流冷却烟气采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高温烟气收集检测技术领域，具体涉及一种节流冷却烟气采集器，包括节流冷却装置和烟气冷却装置，节流冷却装置的上盖板和下盖板之间设有若干换热单元，每个换热单元包含一层高压板片和一层低压板片，高压板片和低压板片交错布置，高压板片和低压板片均包括入口段、回热段、节流段和膨胀腔，膨胀腔外设有烟气冷却装置，所述的烟气冷却装置包括换热蛇形管，换热蛇形管设有烟气入口和烟气出口，烟气出口连接有烟气出口承接管。本实用新型通过布置在节流冷却装置冷端的的蛇形管结构充分换热，达到较低的出烟温度，并且通过烟气出口承接管可以实现将被冷却烟气中的气体和液体分离，从而使高温烟气成分研究更方便。

Description

节流冷却烟气采集器

技术领域

本实用新型涉及一种节流冷却烟气采集器，属于高温烟气收集检测技术领域。

背景技术

工业生产中诸多领域，例如，电厂发电、采矿冶炼、水泥烧制等生产制造过程都会产生大量的高温烟气，高温烟气中主要包含CO2、SOx、NOx、水蒸气、焦炭、煤渣等，这些烟气的排放对大气环境会造成严重的污染，为了合理控制含多种污染成分的高温烟气的排放，首先需要将其冷却至容易收集检测的温度，再采取成分检测方式测定各成分及其含量，从而为高温烟气的处理提出有效的方法。当前缺少一种对高温烟气冷却、气液分离并收集的设备，本实用新型的节流冷却烟气采集器就是将高温烟气冷却，并为下一步的气体的分析预处理而设计的，作为冷却高温烟气的装置，为烟气接下去的分析提供合适的测试条件。

实用新型内容

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种节流冷却烟气采集器，冷却高温烟气，为烟气接下去的分析提供合适的测试条件。

本实用新型所述的节流冷却烟气采集器，包括节流冷却装置和烟气冷却装置，节流冷却装置包括上盖板和下盖板，上盖板和下盖板之间设有若干换热单元，每个换热单元包含一层高压板片和一层低压板片，高压板片和低压板片交错布置，高压板片和低压板片均包括入口段、回热段、节流段和膨胀腔，回热段设有多条并行的通道，节流段设有比回热段孔径更小的通道；膨胀腔外设有烟气冷却装置，所述的烟气冷却装置包括换热蛇形管，换热蛇形管设有烟气入口和烟气出口，烟气出口连接有烟气出口承接管。

使用时工质依次流经高压板片的入口段、回热段、节流段、膨胀腔和低压板片的膨胀腔、节流段、回热段和入口段(低压板片和高压板片结构相同，低压板片的入口段为工质的出口)。工质在流到高压板片的回热段的各通道中时，与节流后流回低压板片内的低温工质由于温差驱动换热降温，高压板片和低压板片上多层通道并行以及多个换热单元的作用，可以增大换热量。工质从高压板片的回热段，流经节流段，到达膨胀腔，经过节流膨胀后，根据焦耳-汤姆逊效应工质温度进一步降低，从而在膨胀腔形成与高温烟气间很大的温差，用于给高温烟气换热降温。高温烟气从烟气入口进入，经过换热蛇形管可以增大与膨胀腔的换热面积，使高温烟气的被冷却效果更显著。高温烟气被冷却后通过出口流出，烟气出口承接管可以使冷却后烟气中的液体成分与气体分离，液体在重力作用下会沉积到烟气出口承接管的底端，而气体沿着烟气出口承接管向上排出。

所述的膨胀腔为梯形结构，可以增大空腔的体积和与烟气冷却装置接触的表面积，并且工质通过节流段进入膨胀腔后，温度会进一步降低保证烟气充分冷却。

所述的入口段设有若干呈扇形排布的菱形台和小圆柱，制冷工质通过扇形排布的菱形台和小圆柱结构可以均匀的流入节流冷却装置内部，起到导流和均匀分流的作用，同时上述菱形台和小圆柱也具有支撑的作用。

所述的烟气出口承接管的底部设有阀门，阀门可以打开将气液分离后的液体排出。

所述的上盖板和下盖板分别设有工质入口和工质出口。

本实用新型与现有技术相比所具有的有益效果是：

本实用新型所述节流冷却烟气采集器，设计合理结构简单，通过布置在节流冷却装置冷端的的蛇形管结构充分换热，增加高温烟气与冷却工质的换热面积，使得高温烟气的冷却充分，可以达到较低的出烟温度，并且通过烟气出口承接管可以实现将被冷却烟气中的气体和液体分离，从而使高温烟气成分研究更方便。在节流制冷装置中使用不同进口压力的不同节流工质，从而达到所需的冷却温度，为冷却装置提供多种冷却的选择。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是节流冷却装置的结构示意图；

图3是高压板片的结构示意图；

图4是低压板片的结构示意图；

图5是烟气冷却装置的结构示意图。

图中：1、工质入口；2、工质出口；3、上盖板；4、下盖板；5、高压板片；6、低压板片；7、烟气出口承接管；8、烟气入口；9、换热蛇形管；10、小圆柱；11、菱形台；12、回热段；13、节流段；14、膨胀腔；15、入口段。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1～5所示，本实用新型所述的节流冷却烟气采集器，包括节流冷却装置和烟气冷却装置，节流冷却装置包括上盖板3和下盖板4，上盖板3和下盖板4分别设有工质入口1和工质出口2。上盖板3和下盖板4之间设有若干换热单元，每个换热单元包含一层高压板片5和一层低压板片6，高压板片5和低压板片6交错布置，高压板片5和低压板片6均包括入口段15、回热段12、节流段13和膨胀腔14，入口段15设有若干呈扇形排布的菱形台11和小圆柱10，回热段12设有多条并行的通道，节流段13设有比回热段12孔径更小的通道，膨胀腔14为梯形结构。膨胀腔14外设有烟气冷却装置，所述的烟气冷却装置包括换热蛇形管9，换热蛇形管9设有烟气入口8和烟气出口，烟气出口连接有烟气出口承接管7，烟气出口承接管7的底部设有阀门。

考虑到工作过程中需要采用高压节流工质，故节流冷却装置选用耐高压的不锈钢材料，节流制冷装置由多层不锈钢板片构成，为保证整体耐高压的性能，采用原子融合焊接工艺将其在高温炉中焊接，这样也可以最大程度的减小板片间的接触热阻，有利于换热的进行。

节流冷却工质可以根据对高温烟气冷却程度的需求选用不同初始压力的氮气、氩气、空气、二氧化碳等气体。

烟气冷却装置所需材料需要具有耐高温、耐腐蚀的特点，选用304L不锈钢材料，同时为保障使用性能，与烟气接触的部分刷防腐涂层处理。

使用时工质从工质入口1进入，经过入口段15中扇形分布的菱形台11和小圆柱10均匀导入回热段12，再依次流经高压板片5的节流段13、膨胀腔14和低压板片6的膨胀腔14、节流段13、回热段12和入口段15，从工质出口2排出(低压板片6和高压板片5结构相同，低压板片6的入口段15与工质出口2相连通)。工质在均匀流到高压板片5的回热段12的各槽道中时，与节流后流回低压板片6内的低温工质由于温差驱动换热降温，高压板片5和低压板片6上多层槽道并行以及多个换热单元的作用，可以增大换热量。工质从高压板片5的回热段12，流经节流段13，到达膨胀腔14，经过节流膨胀后，根据焦耳-汤姆逊效应工质温度进一步降低，从而在膨胀腔14形成与高温烟气间很大的温差，在膨胀腔14内得到最低温度，用于给高温烟气换热降温，高温烟气从烟气入口8进入，经过换热蛇形管9可以增大与膨胀腔14的换热面积，使高温烟气的被冷却效果更显著。高温烟气被冷却后通过出口流出，烟气出口承接管7可以使冷却后烟气中的液体成分与气体分离，液体在重力作用下会沉积到烟气出口承接管7的底端，而气体沿着烟气出口承接管7向上排出，烟气出口承接管7底部的阀门可以打开将气液分离后的液体排出，以便对其采集检测。

Claims (5)

1.一种节流冷却烟气采集器，其特征在于：包括节流冷却装置和烟气冷却装置，节流冷却装置包括上盖板(3)和下盖板(4)，上盖板(3)和下盖板(4)之间设有若干换热单元，每个换热单元包含一层高压板片(5)和一层低压板片(6)，高压板片(5)和低压板片(6)交错布置，高压板片(5)和低压板片(6)均包括入口段(15)、回热段(12)、节流段(13)和膨胀腔(14)，回热段(12)设有多条并行的通道，节流段(13)设有比回热段(12)孔径更小的通道；膨胀腔(14)外设有烟气冷却装置，所述的烟气冷却装置包括换热蛇形管(9)，换热蛇形管(9)设有烟气入口(8)和烟气出口，烟气出口连接有烟气出口承接管(7)。

2.根据权利要求1所述的节流冷却烟气采集器，其特征在于：所述的膨胀腔(14)为梯形结构。

3.根据权利要求1所述的节流冷却烟气采集器，其特征在于：所述的入口段(15)设有若干呈扇形排布的菱形台(11)和小圆柱(10)。

4.根据权利要求1所述的节流冷却烟气采集器，其特征在于：所述的烟气出口承接管(7)的底部设有阀门。

5.根据权利要求1所述的节流冷却烟气采集器，其特征在于：所述的上盖板(3)和下盖板(4)分别设有工质入口(1)和工质出口(2)。