本實用新型涉及一種煙氣冷卻裝置。

背景技術：

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處理，以減少可燃物的排放，減少對大氣的污染，同時還可以回收熱量?，F(xiàn)在對煙氣冷卻的形式有很多種，能夠運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題。

煙氣冷卻器的殼程側介質通常是水，用于換熱產(chǎn)生蒸汽，管程側通常為高溫有毒的物料，一旦泄漏，危害十分嚴重。同時還有壓力較高的場合、具有應力開裂的場合、或高溫的場合、或含可燃物不太高的場合，原來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)境帶來嚴重的污染，目前國內(nèi)一些行業(yè)也有采用煙氣冷卻器來回收熱量，但是在結構上存在很多缺陷，例如管板焊縫開裂、換熱效率低、運行效率低下等。

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

技術實現(xiàn)要素：

本實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。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種煙氣冷卻裝置，包括：

用于通入高溫煙氣的上管箱；

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行換熱的換熱機構；

所述換熱機構包括：

用于通入冷卻水及通出換熱后水蒸氣的筒體，所述換熱管穿設于所述筒體中；

設于所述筒體中的折流機構；

設于所述筒體下方的進水口；

設于所述筒體上方的上部增速冷卻機構；

所述上部增速冷卻機構包括：

設于所述上管箱下方的上部擴容筒；

穿設于所述上部擴容筒中的與所述上部擴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，所述上部擴容筒的下端固設于所述上部增速筒的外側周部；

多個環(huán)設于所述上部擴容筒外側周部的出氣口。

優(yōu)選地，所述煙氣冷卻裝置包括設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于所述延伸管上。

優(yōu)選地，所述煙氣冷卻裝置包括設于所述筒體下方的下部增速冷卻機構；

所述下部增速冷卻機構包括：

設于所述下管箱上方的下部擴容筒；

穿設于所述下部擴容筒中的與所述下部擴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，所述下部擴容筒的上端固設于所述下部增速筒的外側周部；

所述進水口有多個，多個所述進水口環(huán)設于所述下部擴容筒的外側周部。

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

更進一步優(yōu)選地，所述煙氣冷卻裝置包括設于所述出氣口和所述上升管之間的上部出氣集箱、設于所述進水口和所述下降管之間的下部進水集箱。

更進一步優(yōu)選地，所述上部出氣集箱環(huán)設于所述上管箱的外側周部。

更進一步優(yōu)選地，所述下部進水集箱環(huán)設于所述下管箱的外側周部。

優(yōu)選地，所述折流機構包括多個沿豎直方向分布的設于所述筒體中的第一折流板、設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有用于通出破碎后形成的小氣泡的通孔。

由于上述技術方案的運用，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點：本實用新型一種煙氣冷卻裝置，通過設置上部增速冷卻機構，可使殼程介質均勻、快速沖刷上管板，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，保護了上管板與換熱管接頭焊縫，強化了傳熱，延長了上管板的使用壽命；通過設置第二折流板，可破碎蒸汽上升過程中形成的汽泡，避免了折流板下面富集形成大汽泡影響傳熱，使氣-氣換熱模式轉變?yōu)闅?液換熱，從而極大程度上強化了傳熱，提高了換熱系數(shù)，增強了換熱效果。

附圖說明

附圖1為本實用新型裝置的結構示意圖；

附圖2為第二折流板的結構示意圖；

附圖3為上部增速冷卻機構與上管箱的連接結構示意圖；

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、進水口；6、上部增速冷卻機構；61、上部擴容筒；62、上部增速筒；7、出氣口；8、上管板；81、延伸管；9、下部增速冷卻機構；91、下部擴容筒；92、下部增速筒；10、下管板；11、氣包機構；12、上升管；13、下降管；14、上部出氣集箱；15、下部進水集箱；16、第一折流板；17、第二折流板；171、通孔。

具體實施方式

下面結合附圖來對本實用新型的技術方案作進一步的闡述。

參見圖1-4所示，上述一種煙氣冷卻裝置，用于對高溫煙氣進行換熱降溫。

該煙氣冷卻裝置包括用于通入高溫煙氣的上管箱1、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中的煙氣進行換熱的換熱機構；該換熱機構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穿設于該筒體4中。

該煙氣冷卻裝置還包括設于筒體4上方的上部增速冷卻機構6；該上部增速冷卻機構6包括設于上管箱1下方的上部擴容筒61、穿設于上部擴容筒61中的與上部擴容筒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，上部擴容筒61的下端焊設于上部增速筒62的外側周部，上部擴容筒61的上端焊設于上管箱1底部。上部擴容筒61外側周部間隔均勻的環(huán)設有多個用于出氣的出氣口7。

上部擴容筒61擴容后會導致殼程內(nèi)介質流速降低，影響換熱，而上部增速筒62的設置則消除了擴容的影響，保證了殼程介質（蒸汽）流速不降低。而在上部擴容筒61外側周部間隔均勻的開設多個出氣口7，可使殼程介質通過上部增速筒62和上管板8之間的間隙時向上均勻、快速沖刷的上管板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，保護了上管板8與換熱管3接頭焊縫，強化了傳熱，延長了上管板8的使用壽命。

傳統(tǒng)冷卻器多為單一蒸汽出口結構，容易使殼程介質在上管板8處聚集，形成氣-氣換熱模式，使傳熱系數(shù)降低，影響傳熱，嚴重時造成上管板8高溫，導致上管板8與換熱管3接頭焊縫因超溫開裂，對設備的運行產(chǎn)生安全隱患。通過設置上部增速冷卻機構6和多個出氣口7解決了這一技術弊端。

該煙氣冷卻裝置包括設于上管箱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流量的大小確定，該寬度能夠確保殼程介質高速通過間隙，并能高速沖刷上管板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構與筒體4連接，該結構與傳統(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構，由于受焊接結構的限制，筒體4上開孔的位置與上管板8之間的間距較長，導致殼程介質無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，無法及時排出，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的上端焊設于延伸管81上。通過這個設置，將焊縫移到殼程，由于殼程中是水和水蒸汽，相對于高溫煙氣而言，溫度很低，另外換熱管3的壁厚薄，導熱快，相當于將焊縫浸在低溫介質中，大大降低上管板8和換熱管3的焊縫的應力，對焊縫有較強的保護作用，延長了設備的使用壽命。

通過設置上管板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，該結構既可吸收熱膨脹，同時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題。

該煙氣冷卻裝置包括設于筒體4下方的下部增速冷卻機構9；該下部增速冷卻機構9包括設于下管箱2上方的下部擴容筒91、穿設于下部擴容筒91中的與下部擴容筒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，下部擴容筒91的上端焊設于下部增速筒92的外側周部；進水口5有多個，多個進水口5間隔均勻的環(huán)設于下部擴容筒91的外側周部。

該結構能夠使冷卻水自下管板10上部四周均勻進入，保證了整個下管板10受熱均勻，與單一進水口5的傳統(tǒng)結構相比，無任何換熱死角，消除了局部高溫對下管板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流量的大小確定，該寬度能夠確保殼程介質高速通過間隙，并能高速沖刷下管板10，以便快速冷卻下管板10。

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

該煙氣冷卻裝置包括設于筒體4中的折流機構；該折流機構包括多個沿豎直方向分布的設于筒體4中的第一折流板16、設于第一折流板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，多個第一折流板16沿豎直方向間隔的設于筒體4中，多個第一折流板16沿豎直方向左右分布的設于筒體4中。

采用第二折流板17，其布置位置由殼程液態(tài)水大量轉變成蒸汽的位置確定。第二折流板17采用通透型的結構，該通透型結構可破碎蒸汽上升過程中形成的汽泡，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-氣換熱模式轉變?yōu)闅?液換熱，從而極大程度上強化了傳熱，提高了換熱系數(shù)，增強了換熱效果，據(jù)計算，相同換熱效果的情況下，換熱面積節(jié)約20%左右，也就是說，可節(jié)省一定量的換熱管3耗材，降低了設備成本。

以下具體闡述下本實施例的工作過程：

高溫煙氣從上管箱1中進入，降溫后的煙氣從下管箱2中排出，氣包機構11中的液態(tài)冷卻水經(jīng)過下降管13再通過下部進水集箱15由下部擴容筒91體4上均布的進水口5進入下部擴容筒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)過下部增速筒92和下管板10之間的間隙進入殼程，沿第一折流板16以左右折流狀向上流動，并橫向沖刷筒體4內(nèi)部，與換熱管3進行換熱，隨著熱交換的不斷進行，溫度逐漸升高，水不斷蒸發(fā)，當?shù)竭_一定程度后，有大塊狀的氣泡形成，汽泡經(jīng)過筒體4上部的第二折流板17時，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，速度會不斷加快，到達頂部的上管板8時，蒸汽和水的混合物高速沖刷高溫上管板8后通過上管板8和上部增速筒62之間的間隙，進入上部擴容筒61和上部增速筒62之間形成的通道，再通過上部擴容筒61上均勻環(huán)設的多個出氣口7進入上部出氣集箱14中，經(jīng)上升管12進入汽包機構中進行分離。

上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據(jù)本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。