本實(shí)用新型涉及一種煙氣冷卻裝置。

背景技術(shù)：

在一些煤化工行業(yè)或其它的行業(yè)中，或者是后續(xù)加工行業(yè)，往往都有尾氣需要處理。工藝上都是采用燃燒的方式來(lái)處理，以減少可燃物的排放，減少對(duì)大氣的污染，同時(shí)還可以回收熱量?，F(xiàn)在對(duì)煙氣冷卻的形式有很多種，能夠運(yùn)行的高效率煙氣冷卻器卻不多。在工程中經(jīng)常遇到管板開裂的現(xiàn)象，煙氣冷卻器的使用壽命一般都在五至十年，有的甚至更短，有的甚至在開車階段就發(fā)生泄漏和管板開裂問(wèn)題。

煙氣冷卻器的殼程側(cè)介質(zhì)通常是水，用于換熱產(chǎn)生蒸汽，管程側(cè)通常為高溫有毒的物料，一旦泄漏，危害十分嚴(yán)重。同時(shí)還有壓力較高的場(chǎng)合、具有應(yīng)力開裂的場(chǎng)合、或高溫的場(chǎng)合、或含可燃物不太高的場(chǎng)合，原來(lái)一些用戶都將尾氣或這些高溫的工藝氣體直接用火炬燒掉，或直接排放到大氣中，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染，目前國(guó)內(nèi)一些行業(yè)也有采用煙氣冷卻器來(lái)回收熱量，但是在結(jié)構(gòu)上存在很多缺陷，例如管板焊縫開裂、換熱效率低、運(yùn)行效率低下等。

由于在煤化工、氣化深加工、多晶硅、有機(jī)硅、涂料、煤化工后續(xù)精細(xì)化工、農(nóng)藥、有機(jī)中間體、石油煉化及食品等行業(yè)里都會(huì)有工藝廢氣產(chǎn)生，如何解決這些高溫的廢氣，不光是企業(yè)自己的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)平衡問(wèn)題，更是人類居住的環(huán)境問(wèn)題，如何開發(fā)先進(jìn)的煙氣冷卻裝置是目前工程公司和國(guó)內(nèi)制造廠都在努力研究的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種煙氣冷卻裝置，換熱效率高，安全系數(shù)高，裝置使用壽命較長(zhǎng)。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種煙氣冷卻裝置，包括：

用于通入高溫?zé)煔獾纳瞎芟洌?/p>

用于通出冷卻后煙氣的下管箱；

連通在所述上管箱和所述下管箱之間的用于通入通出煙氣的換熱管；

設(shè)于所述上管箱和所述下管箱之間的用于為所述換熱管中的煙氣進(jìn)行換熱的換熱機(jī)構(gòu)；

所述換熱機(jī)構(gòu)包括：

用于通入冷卻水及通出換熱后水蒸氣的筒體，所述換熱管穿設(shè)于所述筒體中；

設(shè)于所述筒體中的折流機(jī)構(gòu)；

設(shè)于所述筒體下方的進(jìn)水口；

設(shè)于所述筒體上方的上部增速冷卻機(jī)構(gòu)；

所述上部增速冷卻機(jī)構(gòu)包括：

設(shè)于所述上管箱下方的上部擴(kuò)容筒；

穿設(shè)于所述上部擴(kuò)容筒中的與所述上部擴(kuò)容筒間隙分布的上部增速筒，所述上部增速筒的下端與所述筒體的上端連通，所述上部擴(kuò)容筒的下端固設(shè)于所述上部增速筒的外側(cè)周部；

多個(gè)環(huán)設(shè)于所述上部擴(kuò)容筒外側(cè)周部的出氣口。

優(yōu)選地，所述煙氣冷卻裝置包括設(shè)于所述上管箱中的翻邊向上的上管板，所述上管板與所述上部增速筒之間間隙分布。

更優(yōu)選地，所述上管板下表面向下延伸形成延伸管，所述換熱管的上端焊設(shè)于所述延伸管上。

優(yōu)選地，所述煙氣冷卻裝置包括設(shè)于所述筒體下方的下部增速冷卻機(jī)構(gòu)；

所述下部增速冷卻機(jī)構(gòu)包括：

設(shè)于所述下管箱上方的下部擴(kuò)容筒；

穿設(shè)于所述下部擴(kuò)容筒中的與所述下部擴(kuò)容筒間隙分布的下部增速筒，所述下部增速筒的上端與所述筒體的下端連通，所述下部擴(kuò)容筒的上端固設(shè)于所述下部增速筒的外側(cè)周部；

所述進(jìn)水口有多個(gè)，多個(gè)所述進(jìn)水口環(huán)設(shè)于所述下部擴(kuò)容筒的外側(cè)周部。

更優(yōu)選地，所述煙氣冷卻裝置包括設(shè)于所述下管箱中的翻邊向下的下管板，所述下管板與所述下部增速筒之間間隙分布。

更優(yōu)選地，所述煙氣冷卻裝置包括氣包機(jī)構(gòu)、用于連通所述氣包機(jī)構(gòu)與所述出氣口的上升管、用于連通所述氣包機(jī)構(gòu)與所述進(jìn)水口的下降管。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述煙氣冷卻裝置包括設(shè)于所述出氣口和所述上升管之間的上部出氣集箱、設(shè)于所述進(jìn)水口和所述下降管之間的下部進(jìn)水集箱。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述上部出氣集箱環(huán)設(shè)于所述上管箱的外側(cè)周部。

更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述下部進(jìn)水集箱環(huán)設(shè)于所述下管箱的外側(cè)周部。

優(yōu)選地，所述折流機(jī)構(gòu)包括多個(gè)沿豎直方向分布的設(shè)于所述筒體中的第一折流板、設(shè)于所述第一折流板上方的封堵所述筒體頂部的用于破碎所述筒體中上升氣泡的第二折流板，所述第二折流板上開設(shè)有用于通出破碎后形成的小氣泡的通孔。

由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型一種煙氣冷卻裝置，通過(guò)設(shè)置上部增速冷卻機(jī)構(gòu)，可使殼程介質(zhì)均勻、快速?zèng)_刷上管板，并使其迅速冷卻，避免了管板處換熱死角及局部高溫的形成，保護(hù)了上管板與換熱管接頭焊縫，強(qiáng)化了傳熱，延長(zhǎng)了上管板的使用壽命；通過(guò)設(shè)置第二折流板，可破碎蒸汽上升過(guò)程中形成的汽泡，避免了折流板下面富集形成大汽泡影響傳熱，使氣-氣換熱模式轉(zhuǎn)變?yōu)闅?液換熱，從而極大程度上強(qiáng)化了傳熱，提高了換熱系數(shù)，增強(qiáng)了換熱效果。

附圖說(shuō)明

附圖1為本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為第二折流板的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為上部增速冷卻機(jī)構(gòu)與上管箱的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為上管板與換熱管的連接示意圖。

其中：1、上管箱；2、下管箱；3、換熱管；4、筒體；5、進(jìn)水口；6、上部增速冷卻機(jī)構(gòu)；61、上部擴(kuò)容筒；62、上部增速筒；7、出氣口；8、上管板；81、延伸管；9、下部增速冷卻機(jī)構(gòu)；91、下部擴(kuò)容筒；92、下部增速筒；10、下管板；11、氣包機(jī)構(gòu)；12、上升管；13、下降管；14、上部出氣集箱；15、下部進(jìn)水集箱；16、第一折流板；17、第二折流板；171、通孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。

參見圖1-4所示，上述一種煙氣冷卻裝置，用于對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱降溫。

該煙氣冷卻裝置包括用于通入高溫?zé)煔獾纳瞎芟?、用于通出冷卻后煙氣的下管箱2、連通在上管箱1和下管箱2之間的用于通入通出煙氣的換熱管3；該換熱管3沿豎直方向分布。

該煙氣冷卻裝置還包括設(shè)于上管箱1和下管箱2之間的用于為換熱管3中的煙氣進(jìn)行換熱的換熱機(jī)構(gòu)；該換熱機(jī)構(gòu)包括用于通入冷卻水及通出換熱后水蒸氣的筒體4，該筒體4也沿豎直方向分布，該換熱管3穿設(shè)于該筒體4中。

該煙氣冷卻裝置還包括設(shè)于筒體4上方的上部增速冷卻機(jī)構(gòu)6；該上部增速冷卻機(jī)構(gòu)6包括設(shè)于上管箱1下方的上部擴(kuò)容筒61、穿設(shè)于上部擴(kuò)容筒61中的與上部擴(kuò)容筒61間隙分布的上部增速筒62，上部增速筒62的下端與筒體4的上端焊接，上部擴(kuò)容筒61的下端焊設(shè)于上部增速筒62的外側(cè)周部，上部擴(kuò)容筒61的上端焊設(shè)于上管箱1底部。上部擴(kuò)容筒61外側(cè)周部間隔均勻的環(huán)設(shè)有多個(gè)用于出氣的出氣口7。

上部擴(kuò)容筒61擴(kuò)容后會(huì)導(dǎo)致殼程內(nèi)介質(zhì)流速降低，影響換熱，而上部增速筒62的設(shè)置則消除了擴(kuò)容的影響，保證了殼程介質(zhì)（蒸汽）流速不降低。而在上部擴(kuò)容筒61外側(cè)周部間隔均勻的開設(shè)多個(gè)出氣口7，可使殼程介質(zhì)通過(guò)上部增速筒62和上管板8之間的間隙時(shí)向上均勻、快速?zèng)_刷的上管板8，并使其迅速冷卻，避免了上管板8處換熱死角及局部高溫的形成，保護(hù)了上管板8與換熱管3接頭焊縫，強(qiáng)化了傳熱，延長(zhǎng)了上管板8的使用壽命。

傳統(tǒng)冷卻器多為單一蒸汽出口結(jié)構(gòu)，容易使殼程介質(zhì)在上管板8處聚集，形成氣-氣換熱模式，使傳熱系數(shù)降低，影響傳熱，嚴(yán)重時(shí)造成上管板8高溫，導(dǎo)致上管板8與換熱管3接頭焊縫因超溫開裂，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生安全隱患。通過(guò)設(shè)置上部增速冷卻機(jī)構(gòu)6和多個(gè)出氣口7解決了這一技術(shù)弊端。

該煙氣冷卻裝置包括設(shè)于上管箱1中的翻邊向上的上管板8，上管板8與上部增速筒62之間間隙分布。該間隙寬度由殼程介質(zhì)流量的大小確定，該寬度能夠確保殼程介質(zhì)高速通過(guò)間隙，并能高速?zèng)_刷上管板8，以便快速冷卻上管板8。

上管板8采用翻邊向上的連接結(jié)構(gòu)與筒體4連接，該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)連接方式正好相反。傳統(tǒng)的連接方式是上管板8與筒體4采用翻邊向下的連接結(jié)構(gòu)，由于受焊接結(jié)構(gòu)的限制，筒體4上開孔的位置與上管板8之間的間距較長(zhǎng)，導(dǎo)致殼程介質(zhì)無(wú)法更好的沖刷上管板8，且在上管板8處容易形成蒸汽聚集，無(wú)法及時(shí)排出，即形成所謂的換熱死角，造成上管板8超溫、開裂。

該上管板8下表面向下延伸形成延伸管81，該換熱管3的上端焊設(shè)于延伸管81上。通過(guò)這個(gè)設(shè)置，將焊縫移到殼程，由于殼程中是水和水蒸汽，相對(duì)于高溫?zé)煔舛?，溫度很低，另外換熱管3的壁厚薄，導(dǎo)熱快，相當(dāng)于將焊縫浸在低溫介質(zhì)中，大大降低上管板8和換熱管3的焊縫的應(yīng)力，對(duì)焊縫有較強(qiáng)的保護(hù)作用，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

通過(guò)設(shè)置上管板8翻邊向下，且上管板8與換熱管3焊接接頭位于上管板8下面的低溫側(cè)，該結(jié)構(gòu)既可吸收熱膨脹，同時(shí)避免焊接接頭處在高溫環(huán)境。另外，上管板8翻邊向下，可使上部增速筒62開口位置最大限度地靠近上管板8，有利于殼程介質(zhì)沖刷上管板8，避免了蒸汽在上管板8處聚集影響換熱，傳熱系數(shù)高，冷卻效果好，解決了高溫引起的焊縫開裂問(wèn)題。

該煙氣冷卻裝置包括設(shè)于筒體4下方的下部增速冷卻機(jī)構(gòu)9；該下部增速冷卻機(jī)構(gòu)9包括設(shè)于下管箱2上方的下部擴(kuò)容筒91、穿設(shè)于下部擴(kuò)容筒91中的與下部擴(kuò)容筒91間隙分布的下部增速筒92，下部增速筒92的上端與筒體4的下端焊接，下部擴(kuò)容筒91的上端焊設(shè)于下部增速筒92的外側(cè)周部；進(jìn)水口5有多個(gè)，多個(gè)進(jìn)水口5間隔均勻的環(huán)設(shè)于下部擴(kuò)容筒91的外側(cè)周部。

該結(jié)構(gòu)能夠使冷卻水自下管板10上部四周均勻進(jìn)入，保證了整個(gè)下管板10受熱均勻，與單一進(jìn)水口5的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，無(wú)任何換熱死角，消除了局部高溫對(duì)下管板10的不良影響，提高了下管板10的壽命。

該煙氣冷卻裝置還包括設(shè)于下管箱2中的翻邊向下的下管板10，下管板10與下部增速筒92之間間隙分布。該間隙寬度由殼程介質(zhì)流量的大小確定，該寬度能夠確保殼程介質(zhì)高速通過(guò)間隙，并能高速?zèng)_刷下管板10，以便快速冷卻下管板10。

該煙氣冷卻裝置包括氣包機(jī)構(gòu)11、用于連通氣包機(jī)構(gòu)11與出氣口7的上升管12、用于連通氣包機(jī)構(gòu)11與進(jìn)水口5的下降管13、設(shè)于出氣口7和上升管12之間的上部出氣集箱14、設(shè)于進(jìn)水口5和下降管13之間的下部進(jìn)水集箱15。通過(guò)設(shè)置上部出氣集箱14和下部進(jìn)水集箱15，對(duì)上部出氣和下部進(jìn)水起到緩存的作用。在本實(shí)施例中，該上部出氣集箱14環(huán)設(shè)于上管箱1的外側(cè)周部；該下部進(jìn)水集箱15環(huán)設(shè)于下管箱2的外側(cè)周部。

該煙氣冷卻裝置包括設(shè)于筒體4中的折流機(jī)構(gòu)；該折流機(jī)構(gòu)包括多個(gè)沿豎直方向分布的設(shè)于筒體4中的第一折流板16、設(shè)于第一折流板16上方的用于封堵筒體4頂部的第二折流板17。該第二折流板17用于破碎筒體4中上升形成的大氣泡，該第二折流板17上開設(shè)有用于通出破碎后形成的小氣泡的通孔171。該第一折流板16有多個(gè)，多個(gè)第一折流板16沿豎直方向間隔的設(shè)于筒體4中，多個(gè)第一折流板16沿豎直方向左右分布的設(shè)于筒體4中。

采用第二折流板17，其布置位置由殼程液態(tài)水大量轉(zhuǎn)變成蒸汽的位置確定。第二折流板17采用通透型的結(jié)構(gòu)，該通透型結(jié)構(gòu)可破碎蒸汽上升過(guò)程中形成的汽泡，使其形成含有液滴的小氣泡，避免第二折流板17下方富集形成大汽泡影響傳熱。隨著溫度的升高，氣化的程度增加，體積不斷膨脹。這樣，蒸汽與水混合并快速向上沖刷換熱管3，使氣-氣換熱模式轉(zhuǎn)變?yōu)闅?液換熱，從而極大程度上強(qiáng)化了傳熱，提高了換熱系數(shù)，增強(qiáng)了換熱效果，據(jù)計(jì)算，相同換熱效果的情況下，換熱面積節(jié)約20%左右，也就是說(shuō)，可節(jié)省一定量的換熱管3耗材，降低了設(shè)備成本。

以下具體闡述下本實(shí)施例的工作過(guò)程：

高溫?zé)煔鈴纳瞎芟?中進(jìn)入，降溫后的煙氣從下管箱2中排出，氣包機(jī)構(gòu)11中的液態(tài)冷卻水經(jīng)過(guò)下降管13再通過(guò)下部進(jìn)水集箱15由下部擴(kuò)容筒91體4上均布的進(jìn)水口5進(jìn)入下部擴(kuò)容筒91體4與下部增速筒92之間形成的通道，沿通道下行，沖刷高溫下管板10，再經(jīng)過(guò)下部增速筒92和下管板10之間的間隙進(jìn)入殼程，沿第一折流板16以左右折流狀向上流動(dòng)，并橫向沖刷筒體4內(nèi)部，與換熱管3進(jìn)行換熱，隨著熱交換的不斷進(jìn)行，溫度逐漸升高，水不斷蒸發(fā)，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度后，有大塊狀的氣泡形成，汽泡經(jīng)過(guò)筒體4上部的第二折流板17時(shí)，破碎成小氣泡，繼續(xù)上行；隨著溫度的不斷升高，水的氣化程度越大，蒸汽的氣量也越多，速度會(huì)不斷加快，到達(dá)頂部的上管板8時(shí)，蒸汽和水的混合物高速?zèng)_刷高溫上管板8后通過(guò)上管板8和上部增速筒62之間的間隙，進(jìn)入上部擴(kuò)容筒61和上部增速筒62之間形成的通道，再通過(guò)上部擴(kuò)容筒61上均勻環(huán)設(shè)的多個(gè)出氣口7進(jìn)入上部出氣集箱14中，經(jīng)上升管12進(jìn)入汽包機(jī)構(gòu)中進(jìn)行分離。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。