一种紧凑型急冷塔制造技术

本实用新型专利技术公开一种紧凑型急冷塔，它包括塔体，该塔体自上而下依次包括入口段、主蒸发段、拦截段和出口段，入口段的上部设有烟气入口，主蒸发段设有喷雾装置和护板，喷雾装置包括喷嘴，喷嘴设于主蒸发段的内部，护板设于喷雾装置下方的主蒸发段的内壁上，拦截段设有多个拦截构件，拦截构件在拦截段的内部交叉分布，拦截构件通流最小截面处的截面开通比为0.38‑0.48；出口段设有烟气出口和排灰口，烟气出口设于出口段的内壁上，排灰口设于出口段的底部，出口段的内部设有用于分离烟气中的固体颗粒的挡板。通过设置拦截构件和护板，避免烟气、冷却介质与急冷塔壳体的内壁接触，在1秒内将烟气温度从600℃左右迅速冷却至200℃以下。

A compact quench tower

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型急冷塔
本技术属于环保设备领域，具体涉及一种紧凑型急冷塔，可用于烟气净化系统。
技术介绍
在众多燃烧和焚烧设备中，燃料中所含的氯，尤其是有机氯，会部分转化为二噁英和呋喃前体。在烟道中存在富余氧气、未燃尽碳和过渡金属催化剂的条件下，部分含氯前体会生成二噁英和呋喃，造成严重的健康和环境危害。这一转化过程是反应动力学控制的，在200-600℃温度区间内最为显著。鉴于烟道中温度场的连续性，为有效抑制二噁英和呋喃类物质的生成，必须在尽可能短的停留时间内（通常的工程上限是1秒），将烟气温度从600℃迅速冷却至200℃左右。鉴于间壁式对流换热难以达到这一要求，因此，需要一种使烟气快速降温的急冷塔设备，一般使用液体作为急冷介质直接雾化喷入气流完成蒸发和混合的方式来达成这一目标。急冷塔的工作原理如下：在气流停留时间小于1秒的条件下，保证液滴完全蒸发，最大程度地吸收蒸发热并减少液滴被夹带出急冷塔。为确保液滴充分蒸发，可以采用三个机理：（1）机理I：对液滴进行雾化，增加单位质量冷却液的表面积；（2）机理II：强化气流与液滴之间的传热传质；（3）机理III：在不增加气流在急冷塔内停留时间的前提下，延长液滴在急冷塔内的停留时间。在现有技术中，急冷塔的设计仅仅采用其中一种机理，例如：以加长急冷塔本体长度来提供额外的液滴蒸发时间，防止未完全蒸发的液滴被夹带进入下游的设备，如除尘设备，导致设备堵塞和腐蚀；对液滴进行雾化，增加液滴的表面积；进一步地，设计雾化射流与气流以接近正交的流体动力构型进行接触，使雾化射流与烟气之间能在较长的液滴飞行时间内保持较大的相对速度，从而强化传热传质。目前，中国专利公开号CN109340804A中公开了一种双流体喷雾系统的急冷塔，由进气组件、冷却塔组件、喷雾组件和回路控制组件构成，烟气通过所述进气组件进入所述冷却塔组件，所述回路控制组件与所述冷却塔组件固定连接，并位于所述冷却塔组件的右侧，所述喷雾组件从所述冷却塔组件的左侧外壁贯穿至所述冷却塔组件的内壁，所述喷雾组件是由冷水罐、喷淋泵、冷水管、压缩空气喷管和喷头构成，所述冷水罐内灌装有冷水，并与所述冷却塔组件的侧壁固定连接，所述冷水罐经喷淋泵做功，将冷水通过所述冷水管喷至喷头内，同时，压缩空气喷管里的空气也喷入所述喷头内，压缩空气与冷水经过相互多次冲击雾化，被雾化的液滴与进气组件喷入的高温烟气充分换热，在短时间内迅速蒸发，带走热量，使得烟气温度在0.9s被降至200摄氏度以下。但是，上述专利公开的急冷塔，由于雾化喷头喷出的水雾延伸扩张，喷出的水雾在接触到塔体的内壁后，会导致内壁腐蚀或耐火材料脱落，严重损耗急冷塔的寿命，同时，喷雾组件仅仅设于塔体的单侧外壁，因雾化射流不对称且不能有效覆盖整个流通截面，部分高温烟气未能得到有效冷却，不利于高温烟气的急速冷却，且会导致温度场不均。
技术实现思路
本技术的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种紧凑型急冷塔，通过设置拦截构件，使雾化的液滴与高温烟气进行更充分的接触，可以将烟气温度从600℃左右迅速冷却至200℃以下，有效防止二噁英合成、提高降温效率，同时，显著缩小急冷设备的体积和设备投资。本技术采用的技术方案如下：一种紧凑型急冷塔，它包括塔体，该塔体自上而下依次包括入口段、主蒸发段、拦截段和出口段；入口段的上部设有烟气入口；主蒸发段设有喷雾装置和护板，喷雾装置包括喷嘴，喷嘴设于主蒸发段的内部，护板设于喷雾装置下方的主蒸发段的内壁上；拦截段设有多个拦截构件，拦截构件在拦截段的内部错列布置，拦截构件通流最小截面处的截面开通比为0.38-0.48；出口段设有烟气出口和排灰口，烟气出口设于出口段的内壁上，排灰口设于出口段的底部，出口段的内部设有用于分离烟气中的固体颗粒的挡板。本技术可以采用现有技术中任何一种拦截构件，例如，角钢、槽钢、半管钢或拱形钢。拦截构件通过固定装置设于拦截段的内部。在拦截构件的迎风表面上，液滴飞溅达成二次雾化或迅速延展为液膜并蒸发，可以强化高温烟气与液滴之间的传热传质效率。本技术提及的拦截构件通流最小截面处的截面开通比的定义为：急冷塔拦截段内某一水平截面中，允许气流通过的通流截面积与该处空截面积之比。拦截构件通流最小截面处的截面开通比一般小于0.5，是由于上下两排拦截构件的垂直投影必须有一部分重叠，才能保证拦截效果。截面开通比太大则拦截效果不好；截面开通比太小则阻力增大。在一种优选方案中，截面开通比为0.40-0.46。现有技术中，当高温烟气由烟气入口进入急冷塔，与喷雾装置喷射的液滴接触后，会喷向急冷塔的内壁，在急冷塔的内壁形成结焦，导致相对热交换面积减少，降温速率下降，无法有效防止二噁英的合成，本技术在喷雾装置的下方设置护板，将急冷塔金属壳体的结构强度功能和抗腐蚀功能分开，采用可以消减应力的固定方式，解决急冷塔的内壁的结焦现象，提高降温速率，同时避免烟气、冷却介质与急冷塔塔体的内壁接触，从而避免腐蚀保证使用寿命。在一种优选方案中，护板与设置在主蒸发段的内壁上的固定架固定连接，护板与主蒸发段的内壁的距离为10-30mm。本技术在出口段的内部设有用于分离烟气中的固体颗粒的挡板，在一种优选方案中，挡板固定于烟气出口周围的出口段的内壁上，上述提及的挡板与出口段的内壁构成竖直向下的烟气通道，该烟气通道在塔体底部转折向上与烟气出口连通。当冷却后的烟气与挡板接触后，在惯性的作用下可以分离出烟气中的固体颗粒，由排灰口排出，而冷却的烟气经烟气出口流出急冷塔。高温烟气的冷却效果取决于烟气与冷却介质之间的传热传质速率。传热传质速率取决于高温烟气与雾化后的液滴之间的接触方式和相对速度，相对速度不仅与气流和雾化后的液滴的速度的绝对值有关，也与二者运动的方向和夹角有关。气流和液滴相向移动时，二者的相对速度最大，因而传热传质条件也最好，但由于气流阻力（曳力），蒸发中的液滴运动方向会逐渐与气流趋同并最终跟随气流移动。本技术在急冷塔的拦截段中设置拦截构件，可以对在主蒸发段未能完全蒸发的液滴直接拦截捕获在拦截构件表面，不仅增加了气液相对速度，而且将传热模式从气流与悬浮液滴之间的气液传热传质转化为被拦截液滴与拦截构件之间的传热和气液传热传质的复合传热模式，因此能强化传热传质。经计算表明，当液滴直径小于0.05mm时，即便在最保守的情况下，液滴与拦截构件之间的总传热速率也能稳定地超过悬浮液滴与气流之间的传热速率，因而有利于液滴蒸发，提高烟气的冷却效率，使高温烟气的温度迅速冷却至200℃以下。本技术在塔体的主蒸发段设有喷雾装置，包括喷嘴、进水管和压缩空气进入管，进水管的进入口与塔体外的水泵连通，进水管的流出口从主蒸发段的外壁贯穿至主蒸发段的内壁，进水管和压缩空气进入管可以平行设置，喷嘴的进入口与进水管和压缩空气进入管固定连接，喷嘴的流出口位于烟气入口的下方。在一种优选方案中，进水管和压缩空气进入管为不锈钢材质，具有耐高温，高强度的效果，以及具有良好的经济性。液体的蒸发过程由传热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紧凑型急冷塔，其特征是它包括塔体，所述塔体自上而下依次包括入口段（1）、主蒸发段（2）、拦截段（3）和出口段（4），所述入口段（1）的上部设有烟气入口（5），所述主蒸发段（2）设有喷雾装置和护板（8），所述喷雾装置包括喷嘴（7），所述喷嘴（7）设于所述主蒸发段（2）的内部，所述护板（8）设于所述喷雾装置下方的所述主蒸发段（2）的内壁上，所述拦截段（3）设有多个拦截构件（10），所述拦截构件（10）在所述拦截段（3）的内部错列布置，所述拦截构件（10）通流最小截面处的截面开通比为0.38-0.48；所述出口段（4）设有烟气出口（6）和排灰口（12），所述烟气出口（6）设于所述出口段（4）的内壁上，所述排灰口（12）设于所述出口段（4）的底部，所述出口段（4）的内部设有用于分离烟气中的固体颗粒的挡板（11）。/n

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型急冷塔，其特征是它包括塔体，所述塔体自上而下依次包括入口段（1）、主蒸发段（2）、拦截段（3）和出口段（4），所述入口段（1）的上部设有烟气入口（5），所述主蒸发段（2）设有喷雾装置和护板（8），所述喷雾装置包括喷嘴（7），所述喷嘴（7）设于所述主蒸发段（2）的内部，所述护板（8）设于所述喷雾装置下方的所述主蒸发段（2）的内壁上，所述拦截段（3）设有多个拦截构件（10），所述拦截构件（10）在所述拦截段（3）的内部错列布置，所述拦截构件（10）通流最小截面处的截面开通比为0.38-0.48；所述出口段（4）设有烟气出口（6）和排灰口（12），所述烟气出口（6）设于所述出口段（4）的内壁上，所述排灰口（12）设于所述出口段（4）的底部，所述出口段（4）的内部设有用于分离烟气中的固体颗粒的挡板（11）。


2.根据权利要求1所述的紧凑型急冷塔，其特征是所述拦截构件（10）通流最小截面处的截面开通比为0.40-0.46；所述拦截构件（10）为角钢、槽钢、半管钢或拱形钢。


3.根据权利要求1所述的紧凑型急冷塔，其特征是所述拦截构件（10）通过固定装置设于所述拦截段（3）的内部。


4.根据权利要求1所述的紧凑型急冷塔，其特征是所述护板（8）与设置在所述主蒸发段（2）的内壁上的固定架（9）固定连接；所述护板（8）与所述主蒸发段（2）的内壁的距离为10-30mm。


5.根据权利要求1所述的紧凑型急冷塔，其特征是所述挡板（11）固定于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绚天，孙进，胡晓茜，
申请(专利权)人：南京工大环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32