一种卧式烟气急冷装置的制作方法

本发明涉及有害气体余热回收相关，特别是涉及一种卧式烟气急冷装置。

背景技术：

1、二噁英是一种具有较强生物毒性的有机化合物，其毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍，具有不可逆的“致畸、致癌、致突变”毒性，被视为“世界上最危险的化学物质之一”。又因其一旦渗透到环境之中，就很难自然降解消除，故有着“世纪之毒”之称。

2、由于二噁英可对环境造成严重的二次污染，且对人畜的多种器官具有严重的损害作用，进入土壤至少需要15个月才能逐渐分解，我国已严禁可产生二噁英的烟气直接排入大气。

3、而在工业冶炼生产过程中会产出高温烟气，若降温方式选择不当会有二噁英产生，其中，废铜冶炼尤为明显。资料显示在低温聚合中产生二噁英的温度范围一般在250～650℃，其中温度300～350℃之间二噁英的生成量最大，而想要防止二噁英的产生，需要将烟气的温度在1s之内从550℃降至200℃以下，即对高温烟气采取急冷降温，能够最大限度地防止二噁英产生。

4、目前主要采用急冷塔，利用水与高温烟气直接混合传热传质，将烟气急冷至200℃，急冷塔虽然可以达到快速冷却烟气的目的，但却造成了大量的能源浪费和水的浪费，这也是目前这类企业效益不高的主要原因，甚至要依靠国家补贴才能生存，这类企业对废烟气能源的回收利用有很高的意愿。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种卧式烟气急冷装置，能满足在1s内将烟气温度降至200℃以下，且能及时清灰，在长时间对高温烟气进行换热降温时，换热管的换热效率保持稳定的需求。

2、为此，本发明采用的技术方案为：一种卧式烟气急冷装置，其特征在于：包括从左向右依次联通的蒸发器和省煤器，所述蒸发器内上下对称设置有上封板和下封板，所述上封板和下封板上均匀开有安装孔，下封板上开有落灰口，一排竖向延伸的换热管安装在上封板和下封板上，所述省煤器包括省煤器壳体和位于省煤器壳体内的一排热管，所述热管由上部的光管段和下部的涡节段组成，所述省煤器壳体由隔板隔成上下两部分，光管段位于上部分内，涡节段位于下部分内，下部分的左右两侧分被设置烟气进口和烟气出口，上部分的两侧分别设置冷媒进口和冷媒出口，所述涡节段外设置有搪瓷层，所述热管内装有工质水；

3、所述蒸发器内的换热管以及省煤器的涡节段上均配备有纵向均匀排列的清灰组件，所述蒸发器的左侧设置有烟气进口，所述蒸发器的换热管的冷媒进口连接汽包的下降管，所述蒸发器的换热管的冷媒出口与汽包的上升管连接，所述省煤器的冷媒进口与主水管相连，所述省煤器的冷媒出口与汽包相连。

4、进一步优选为，所述省煤器至少为两台，所有省煤器从左到右依次串联，最靠近蒸发器的省煤器的冷媒进口与主水管相连，上一级的省煤器的冷媒出口连接下一级的省煤器的冷媒进口，最后一级省煤器的冷媒出口连接汽包。在急冷装置高负荷工作与低负荷工作时，高温烟气的温度降至200℃以下所需要的时间不同，通常会出现低负荷时，蒸发器出口处的烟气温度较低从而导致尾部省煤器中对数温差较小，烟气在1s内通过比较困难，此时，将冷媒进口设置在与蒸发器紧邻的省煤器上可增大低负荷时省煤器的传热温差，保证低负荷下烟气快速降温。

5、进一步优选为，还包括应急蒸发器，所述应急蒸发器的结构与蒸发器相同，所述应急蒸发器设置在蒸发器的左侧与蒸发器联通，所述应急蒸发器的换热管的冷媒进口分出两个支管分别与应急水管和汽包的下水管相连，所述应急蒸发器的换热管的冷媒出口分出两个支管分别与汽包的上水管和应急出水管相连。在蒸发器左侧设置应急蒸发器，当负荷低于40％后，急冷装置无法在1s将烟气的温度从550℃降至200℃以下，此时，调整阀门开闭位置，将应急蒸发器调整为省煤器，并向应急蒸发器中通入低温水，快速将烟气温度降至200℃。

6、进一步优选为，所述清灰组件包括至少一个横向设置的钢刷模块和带动钢刷模块沿着蒸发器内的换热管和省煤器的涡节段上下移动的驱动机构，每个所述钢刷模块包括刮板和多个固定在刮板上的钢丝刷，所述钢丝刷通过压紧方钢固定在刮板上，所述钢丝刷贴在换热管或涡节段的外壁，所述驱动机构包括上下设置的一组绞盘、至少一组上下设置的定滑轮，所述一组绞盘通过驱动链带动同步转动，在一组绞盘、每一组上下两个定滑轮之间绕接有钢索，所述钢刷模块固定在上下两个定滑轮之间的钢索上。

7、进一步优选为，所述刮板上设置有上下贯通的上大下小的锥形孔，每根所述换热管或涡节段分别穿过刮板上的锥形孔，所述锥形孔的下侧的孔壁与换热管或涡节段的外管壁贴紧，在每两个锥形孔之间设置钢丝刷，钢丝刷也与换热管或涡节段的外壁紧贴。

8、在刮板上贯通设置有上大下小的锥形孔，当钢刷模块在换热管上上下移动时，锥形孔的内壁角部可以在移动时将换热管上粘结的灰尘刮下来，再利用钢刷与换热管的摩擦力，将粘结在换热管上的残留的灰强制剥离，清灰效果好，清灰设备投资、运行成本低。

9、进一步优选为，所述压紧方钢与刮板之间通过螺栓连接。方便安装和拆卸。

10、进一步优选为，所述省煤器和蒸发器内分别设置有多组钢刷模块，每组钢刷模块对应设置一组上下设置的定滑轮，横向排列的多组定滑轮的钢索均绕设在同一组绞盘上。同一组绞盘包括绞盘轴，在绞盘轴上设置多个绞盘本体，多组定滑轮的钢索分别绕在不同的绞盘本体上，同一组绞盘的绞盘轴上设置驱动链轮，通过驱动链带动同步转动，驱动绞盘轴转动的可以为电机。此为常规结构，这样，在绞盘转动时，钢索被拉动的距离一致，在钢刷模块上下移动清灰时，不会因钢索拉动的距离不一致，而导致某处钢索拉动的距离过多或过少而出现卡顿，影响换热管道的清灰效果。

11、进一步优选为，所述换热管为涡节管。强化换热，减小整个装置的换热面积，缩短烟气流通长度，减小烟气在550-200℃区间停留时间。后端省煤器部分采用具有涡节强化的换热管，解决了低温区烟气结露对换热器腐蚀之后的可靠性问题。

12、进一步优选为，所述应急蒸发器、蒸发器和省煤器下方均设置有接灰斗，所述接灰斗的下方设置有出灰口。通过接灰斗将钢刷模块从换热管道上清理下来的灰尘接住，并通过出灰口将灰尘排出，方便清理。

13、进一步优选为，所述汽包上设置有蒸汽排放管，在蒸汽排放管上设置有排放调节阀，所述汽包的补水管与主水管相连。补水管与主水管相连，方便汽包的补水，为蒸发器持续供水。

14、焚烧产生的废气要在1s内由550℃降至200℃，为应对这一难题，本发明采用两段式换热，在急冷器前段，采用蒸发器，利用来自汽包的下降管的饱和水与烟气换热产生0.8mpa的蒸汽，0.8mpa的蒸汽通过上升管回到汽包，在换热过程中，烟气的温度下降，烟气与饱和水的温差逐步降低，换热效果变差，此时，若继续采用饱和水与烟气换热，则需要很大的传热面积，为减少换热面积，当烟气离开蒸发器，降至某一温度后(260℃左右)，用低温过冷水(来自主水管)与烟气换热，增大换热温差，从而减小了整个装置的换热面积，缩短了烟气的流通距离。为进一步缩小换热面积，省煤器采用涡节强化换热管作为换热元件，达到强化换热，减小换热面积的目的。本发明利用省煤器中的低温过冷水与烟气换热，将烟气在1s内降至200℃，换热后的水进入汽包，然后进入蒸发器蒸发。

15、焚烧的烟气通常含有灰分，部分灰分甚至具有粘性，粘结在换热管上会造成换热效果变差，导致烟气不能在1s内降至目标温度，本发明采用钢刷的上下往复运动，强制将粘结在换热器表面的灰剥离，达到清灰目的。且这种清灰方式不会占用烟气流动方向上的距离，节省下来的空间可全部用于排布换热管，最大限度的利用烟气流动方向上的空间。

16、本发明末端采用省煤器后，热管壁温会降低至接近水温，烟气含腐蚀性成分会造成烟气在管壁结露，从而发生酸腐蚀导致换热管失效，为应对腐蚀问题，将换热器设计本发明的模式，烟气侧(涡节段)单根热管因酸腐蚀导致热管穿孔后，并不会对整个设备产生影响，增加了设备的可靠性，并在表面镀搪瓷，杜绝烟气结露产生酸腐蚀，且搪瓷硬度较大，还可减轻换热管的磨损。

17、运行中，可能负荷过低的情况，这时可能导致烟气不能在1s内由550℃降至200℃，为应对紧急情况，将汽包泄压阀打开，把压力降低至大气压，从而降低沸点，增大前端蒸发器与烟气的换热温差，从而增强换热，保证烟气在1s内降至200℃，防止二噁英的生成。物料焚烧过程中，产生的大量灰分沉积在换热管壁，造成换热器换热能力下降，根据灰的沉积情况，启动钢刷清理沉积在管壁的灰。

18、烟气换热过程温度下降，蒸发器对数温差减小，在烟气降至约260℃时，采用换热管省煤器与约20℃的过冷水换热，增大了换热温差，减小换热面积，缩短烟气流通长度，减小烟气在550-200℃区间停留时间。

19、本发明的有益效果：采用多段式结构对高温烟气进行降温，在高温烟气换热的过程中，烟气的温度下降，蒸发器与高温烟气之间的对数温差减小，在烟气的温度降至约260℃时，在蒸发器后方设置有省煤器，采用热管式省煤器，并向省煤器中通入约20℃的过冷水，与烟气进行换热，从而增大烟气与热管之间的换热温差，减小烟气换热所需要的换热面积，缩短烟气在换热时的流通的长度，减小烟气在550-200℃区间停留的时间，进而防止二噁英的生成，在烟气温度降至200℃后，进一步利用省煤器的出来的烟气预热锅炉给水，回收烟气热量，将烟温降至更低温度。并且本发明运动部件在内部，解决了运动部件的密封问题，防止烟气泄露到空气中生成二噁英；解决了清灰驱动机构占据烟气在换热管间流动距离的问题，使该空间可全用于排布换热管。