专利名称：冷凝脱水塔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脱水装置，具体讲是一种对处理固体废物时焚烧产生的烟气 实施离析，从而使烟气湿含量大幅下降的冷凝脱水塔。
背景技术：
固体废物特别是医疗废物、城市生活垃圾，由于其含水率较高，一般在40%以上， 焚烧处置后，所产生的烟气湿含量也因之较高，通常烟气露点温度高达70°C以上；因而必 须要对烟气进行脱水处理，降低其烟气的湿含量，降低烟气的露点温度，才能安全、有效地 确保后续净化设备的正常运行。目前在烟气净化处理中，对烟气的脱水处理的技术方案通常采用旋风(旋流)脱 水、降温冷凝脱水和干燥剂脱水三类。其中，旋风(旋流)脱水是采用旋风分离器或旋流板，烟气以较高的流速、以切线 方向进入旋风分离器或设有旋流板的反应器，烟气中粒径较大的水滴在旋转 运动产生的离 心力和其自身的重力作用下从烟气中分离出来，实现气、水分离。这种脱水方法要求烟气 具有较高的流速，旋风分离器的烟气进口流速不低于15米/秒，旋流板的烟气流速不低于 5米/秒；而且仅能脱除烟气中较大粒径的水滴，脱水效率低。对于低流速(1. 0米/秒左 右)、含有大量气溶胶状微小水滴的烟气，其脱水效率甚微，几乎为零。干燥剂脱水是采用干燥剂(如硅胶、氯化钙、氧化钙等)吸收烟气中的水份而使 烟气脱水的技术方案，这种技术方案脱水效率高，而且无需消耗动力和配置专用设备。但应 用于处置固体废物焚烧产生的大流量高湿烟气，干燥剂消耗所产生的昂贵费用，对于收费 低廉的固体废物集中焚烧处置厂是无法承受的。
实用新型内容为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结构简 单、操作安全，可有效降低烟气的露点温度且成本低的冷凝脱水塔。为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案一种冷凝脱水塔，包括一立 式的圆筒状塔体，与该塔体内腔连通的检修门；其特点为所述塔体由上至下设有烟气进 口、分气箱、冷却水出水储箱、烟气均流管、管壳、冷却水进水储箱、烟气出口、塔体底座、排 水口与排污口；其中，烟气进口的下端口与分气箱的进气口密封连接；冷却水出水储箱的上端与 烟气进口和分气箱相接处的外侧固接，下端与管壳的上端相接；烟气均流管为若干个，最佳 为6个；烟气均流管的形状呈C形，烟气均流管的上端口与分气箱进气口的侧壁贯通；烟气 均流管的下端口与管壳入口处的侧壁贯通；相邻两个烟气均流管间隔的角度均等；管壳的内腔中垂直布设有由若干根冷却水管组成的管束，相邻两个冷却水管之间 的间距为65 80mm ；管束的上端口与冷却水出水储箱的内腔连通，下端口与冷却水进水 储箱的内腔连通；该冷却水进水储箱座落于塔体底座的内腔中，其内腔的下部为一集水池；冷却水进水储箱的底部装有一冷却水进水管，该冷却水进水管的外端口穿通于塔体底座的 一侧壁；排水口采用虹吸式排水口，该虹吸式排水口穿通于集水池下部的另一侧壁上，塔体 底座的底板为斜设，排污口开设于底板的最低位；位于塔体底座的顶部与所述管壳并排开 设有一垂直向上的烟气出口；在管束的外围且邻近其上端口处斜设有一环状的导流板，环状导流板的斜度为 30 45°。上述的管束由若干根冷却水管等间距错设而成；所述冷却水管由换热器铜管、多 组挡水圈与翅板组装而成；其中翅板设有4根，其高度与换热器铜管的高度相同，4根翅板各为90°角平行位于该 换热器铜管的四周；换热器铜管的外径为22mm，管壁厚为Imm ；多组挡水圈由上至下间隔连接于4根翅板与换热器铜管之间；挡水圈最佳设置 5 6组，上下两组挡水圈之间的间隔为350 500mm ；每组挡水圈由4个1/4的圆锥体组 成，该圆锥体小口端在上，大口端在下；4个1/4圆锥体的小口端均与所述换热器铜管外壁 相接，下口端夹设于2个翅板之间悬空；该锥体的外表面斜度为60°。4个1/4的圆锥体将所述换热器铜管与4个翅板焊接为一体构成冷却水管。在上述的冷却水出水储箱(3)的外表面敷设有保温层，该保温层的厚度为20 30mm,材质为岩棉租。上述的检修门位于管壳的中部。在上述的烟气出口与所述集水池相接处还设置有一道用于除去水滴的除雾格栅； 该除雾格栅的材质为玻璃钢波纹板规整填料。上述的烟气出口外端的侧壁上装有温度在线监测仪。由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果如下1)由于采用了圆筒形塔 体结构，烟气由上入口进入分气箱，经均勻分布于分气箱周围的烟气均流管进入冷凝脱水 塔主体的管壳内；冷却水由塔体底座设置的冷却水进水管口进入，通过冷却水储水箱进入 垂直装于管壳内腔中的由若干支冷却水管组成的管束中，冷水由下至上经过管束，与管束 外壁由上至下的烟气进行热交换；此时高温烟气温度下降，下行的烟气经塔体底座的烟气 出口排出；降温的烟气直接进入下一道烟气净化处理设备；冷水温度升高后，存积于冷却 水出水储箱后排出；可有效保证高温烟气的脱水处理，降低烟气湿含量，降低烟气的露点温 度，其结构简单、操作安全，排出的烟气温度可降至环境温度或接近环境温度以确保后续净 化设备的正常运行。2)若干根冷却水管以错列方式排布组成的管束置于管壳内，每根冷 却水管由换热器铜管、翅板和挡水圈组装而成，可使高温烟气与若干根冷却水管内流过的 冷水进行充分的热交换；可有效提高冷、热介质间的换热效率，从而保证高温烟气的温度下 降。3)高温烟气经分气箱时，烟气中的水汽已经开始凝结成水从烟气中离析出来，落入底部 的锥形斗中经排水管排出，从而实现了气、水分流。4)塔体底座为砖混结构的集水池，既是 该冷凝脱水塔的基础，又用于收集烟气中凝结出来的废水。集水池采用虹吸式排水口，既可 保持池中水位稳定，又确保进入下一道处理工序的气密性。池底设有排污口，用于清除沉积 于池底的淤泥杂物。5)在烟气出风口的侧壁上装有温度在线监测仪，对出口的烟气温度工 况可进行实时、有效的监控，并以此及时调整冷却水用量以维持冷凝脱水塔的正常运行。
图1为本实用新型整体结构示意图图2为冷却水管的左半剖局部结构示意图图3为图2的A-A向截面示意图
具体实施方式
如图1所示，本实用新型冷凝脱水塔，呈立式圆筒状塔体，其中设有烟气进口 1、分 气箱2、冷却水出水储箱3、保温层4、冷却水出水口 5、排水管6、烟气均流管7、管壳8、管束 9、检修门10、冷却水进水储箱11、冷却水进水口 12、烟气出口 13、塔体底座14、虹吸式排水 口 15、排污口 16、排汽口 17、导流板18、温度在线监测仪19。其中，检修门10位于塔体的中部；塔体的顶部开设有烟气进口 1，冷却水出水储箱 3位于该烟气进口 1的下端，并通过一分气箱2与烟气进口 1的下端密封连接，该冷却水出 水储箱3的外表面敷设有保温层4，该保温层的厚度为20 30mm。在冷却水出水储箱3的 上端侧壁上垂直设有一开口向上的排气口 17 ；分气箱2的下部为锥斗状，在分气箱2锥斗底端装有通向在该塔体外部的排水管 6 ；塔体的中部设有一热交换管体；该热交换管体的顶部与所述冷却水出水储箱3的底部相 接，其底部固定安装于与地面固接的塔体底座14上；热交换管体的内腔与所述冷却水出水 储箱3和塔体底座14的内腔贯通；其中，热交换管体包括管壳8，管壳8内腔垂直布设有管 束9，管束9由若干根冷却水管以错列方式排布组装而成，相邻两个冷却水管之间的间距为 65 80mm ；管束9的上端口与冷却水出水储箱3的内腔相通；管束9的下端口与一冷却水 进水储箱11相通，该冷却水进水储箱11座落于塔体底座14的内腔中；在管束9的外围且 邻近于上端口处斜设有一环状的导流板18，其斜度为30 45° ；冷却水进水储箱11的底 部固装有一与该塔体底座14外部相通的冷却水进水管12 ；若干个呈C形状的烟气均流管7，并排且间隔分布于冷却水出水储箱3外壁和管 壳8外壁上，本实例的烟气均流管7设置有6个，相邻2个烟气均流管7之间互为60°角设 置；烟气均流管7的上端口通设于冷却水出水储箱3的侧壁并与其内设置的分气箱2的内 腔连通；下端口穿通于管壳8的侧壁并与该管壳8内腔的进风口相通；塔体底座14为砖混结构，其内腔为收集烟气冷凝后滴落的废水集水池，该集水池 的顶部与管壳8并排开设有开口垂直向上的烟气出口 13 ；集水池一侧的池壁上开设有与外 界相通的虹吸式排水管15，集水池底板为斜设，与该虹吸式排水管15同侧的集水池斜设底 板的最低处开设有与外界相通的排污口 16 ；排污口 16的出口与虹吸式排水管15的出口均 落入集水池外部的污水池中。在烟气出口 13与集水池相接处还设置有一道用于除去水滴的除雾格栅(图中未 示)，该除雾格栅的材质为玻璃钢波纹板规整填料；在烟气出口 13端口的侧壁上还装有一 可对出口的烟气温度进行实时、有效的监控，并以此及时调整冷却水的注入量，保持设备正 常的运行工况的温度在线监测仪19。如图2、图3所示，冷却水管由换热器铜管20、翅板21与多组的挡水圈22组装而 成；其中翅板21设有4根，其高度与换热器铜管的高度相同，4根翅板21各为90°角平行
6位于该换热器铜管20的四周，4根翅板21的一侧边通过点焊与换热器铜管20的外壁固接； 多组的挡水圈22由上至下间隔连接于4根翅板与换热器铜管之间，每组挡水圈由4个1/4 的圆锥体组成，构成的圆锥体小口端在上，大口端在下；4个1/4圆锥体的小口端均与换热 器铜管20的外壁固定连接，1/4圆锥体的两侧边分别与其相邻的2个翅板的相对面焊接固 定，4个1/4圆锥体的下口端分别夹设于与其相邻的2个翅板相对面之间悬空；挡水圈22设置为5 6组，上下两组挡水圈22之间的间隔为350 500mm ;1/4 圆锥体的锥面斜度为60°。4个1/4圆锥体构成的挡水圈22将换热器铜管20与4个翅板21焊接为一体构成
一个冷却水管。换热器铜管选用导热性能优异、表面光滑、壁厚较薄的材料制作，本实例中选用的 换热器铜管外径为22mm，管壁厚为1mm。本实用新型的工作原理如下将温度在70°C左右、湿含量处于饱和状态的烟气由烟气进口 1进入分气箱2时， 由于烟气温度与环境温度有着较大的温差，因此，烟气中的水汽已经开始凝结成水从烟气 中离析出来，落入分气箱2下的锥斗中，再经锥斗底部的排水管6排出。烟气则经在分气箱 2外壁圆周上均勻分布的6支烟气均流管7进入管壳8，在导流板18的导流作用下，烟气以 0. 6 1. Om/sic的流速自上而下流动，再经管壳8底部均勻分布的出风口进入塔体底座14 内腔上部空间，再经烟气出口 13排出该冷凝脱水塔，进入后续烟气净化处理设备。从烟气 中凝结出来的水则被收集在塔体底座14的集水池中，再由虹吸式排水管15排出。选用水作为吸收烟气热量的冷介质，是为了加大冷、热介质的温差，提高冷凝效 率，夏季如有条件的话，还可选用地下深井水或水库底层水。冷却水由冷却水进水管12进入冷却水进水储箱11，冷却水进水储箱11与管束9 相连接，冷却水在管束9内以0. 005 0. 008m/sic的流速自下而上缓慢流动，与管壳8内 的热介质烟气形成逆向对流，从而提高冷、热介质间的换热效率。烟气中的水汽在换热器铜管20、翅板21的表面冷凝结露，凝结成液态的水，在换 热器铜管20、翅板21的表面形成一层水膜，在水自身的重力作用和烟气自上而下流动的带 动作用下，水会沿着换热器铜管20、翅板21的表面向下流，水膜的厚度在换热器铜管20、翅 板21的表面自上而下逐渐加厚。由于水的导热性能远低于换热器铜管20、翅板21的导热 性能，因此，换热器铜管20、翅板21表面的水膜降低了冷、热介质间的换热效率，这就是所 谓的“膜式冷凝效应”。为了尽量减少膜式冷凝效应的影响，本实用新型冷凝脱水塔的换热 器铜管20、翅板21外表应当尽量光滑无阻以减小水流的阻力，同时，在保证机械强度的前 提下，尽可能选用导热性能优异的铜合金制作壁厚较薄的换热器铜管20和翅板21。除此之 外，在换热器铜管20表面，间断设置锥形的挡水圈22，使水膜下流到挡水圈22处时即脱离 换热器铜管20的表面，从而有效地分段减小换热器铜管20表面水膜的厚度，减少膜式冷凝 效应的影响。虽然冷凝脱水塔进、出口烟气均处于饱和状态，但烟气湿含量绝对值已大幅下降。 比如烟气进入冷凝脱水塔，温度在70°C时，其饱和状态的湿含量为240X 103Kg/Nm3，在 夏季，控制烟气出口温度35°C，此时其饱和状态的湿含量为44. 6X 103Kg/Nm3，湿含量降低 195. 4X 103Kg/Nm3,降低81. 42% ；在冬季，控制烟气出口温度20°C，此时其饱和状态的湿含量为 18. 5X103Kg/Nm3，湿含量降低 221. 5X 103Kg/Nm3，降低 92. 29%. 塔体底座14为砖混结构的集水池，既是冷凝脱水塔的基础，也是收集烟气冷凝后 滴落的废水集水池，该集水池的顶部与热交换管体并排垂直开设有开口向上的烟气出口 13 ；集水池一侧的池壁上开设有与外界相通的排水口 ；排水口采用虹吸式排水管15的设 置，既可保持该集水池中的水位稳定，又可确保冷凝脱水塔的气密性。池底设有排污口 16， 用于随时清除沉积于池底的淤泥杂物。
权利要求一种冷凝脱水塔，包括一立式的圆筒状塔体，与该塔体内腔连通的检修门；其特征在于所述塔体由上至下设有烟气进口(1)、分气箱(2)、冷却水出水储箱(3)、烟气均流管(7)、管壳(8)、冷却水进水储箱(11)、烟气出口(13)、塔体底座(14)、排水口(15)与排污口(16)；其中，烟气进口(1)的下端口与分气箱(2)的进气口密封连接；冷却水出水储箱(3)的上端与烟气进口(1)和分气箱(2)相接处的外侧固接，下端与管壳(8)的上端相接；烟气均流管(7)为若干个，其形状呈C形，烟气均流管(7)的上端口与分气箱(2)进气口的侧壁贯通；烟气均流管(7)的下端口与管壳(8)入口处的侧壁贯通；相邻两个烟气均流管(7)间隔的角度均等；管壳(8)的内腔中垂直布设有由若干根冷却水管组成的管束(9)，管束(9)的上端口与冷却水出水储箱(3)的内腔连通，下端口与冷却水进水储箱(11)的内腔连通；该冷却水进水储箱(11)座落于塔体底座(14)的内腔中，其内腔的下部为一集水池；冷却水进水储箱(11)的底部装有一冷却水进水管(12)，该冷却水进水管(12)的外端口穿通于塔体底座(14)的一侧壁；排水口穿通于集水池下部的另一侧壁上；塔体底座(14)的底板为斜设，排污口(16)开设于底板的最低位；位于塔体底座(14)的顶部与所述管壳(8)并排开设有一垂直向上的烟气出口(13)；在管束(9)的外围且邻近其上端口处斜设有一环状的导流板(18)。
2.根据权利要求1所述的冷凝脱水塔，其特征在于管束(9)由若干根冷却水管等间 距错设而成；所述冷却水管由换热器铜管(20)、多组挡水圈与翅板(21)组装而成；其中所述翅板(21)设有4根，其高度与换热器铜管(20)的高度相同，4根翅板(21)各为 90°角平行位于该换热器铜管(20)的四周；多组挡水圈由上至下间隔连接于4根翅板(21)与换热器铜管(20)之间；每组挡水圈 (22)由4个1/4的圆锥体组成，该圆锥体小口端在上，大口端在下；4个1/4圆锥体的小口 端均与所述换热器铜管(20)外壁相接，下口端夹设于2个翅板(21)之间悬空；4个1/4的圆锥体将所述换热器铜管(20)与4个翅板(21)焊接为一体构成所述冷却 水管。
3.根据权利要求2所述的冷凝脱水塔，其特征在于所述换热器铜管(20)的外径为 22mm，管壁厚为Imm ；相邻两个所述冷却水管之间的间距为65 80mm ；多组挡水圈为5 6组，上下两组挡水圈之间的间隔为350 500mm;每组挡水圈(22)的锥体外表面斜度为 60° 。
4.根据权利要求3所述的冷凝脱水塔，其特征在于在所述冷却水出水储箱(3)的外 表面敷设有保温层(4)，该保温层(4)的厚度为20 30mm，材质为岩棉毡。
5.根据权利要求4所述的冷凝脱水塔，其特征在于所述烟气均流管(7)设置有6个。
6.根据权利要求5所述的冷凝脱水塔，其特征在于所述排水口为虹吸式排水口(15)。
7.根据权利要求6所述的冷凝脱水塔，其特征在于所述环状导流板(18)的斜度为 30 45°。
8.根据权利要求7所述的冷凝脱水塔，其特征在于所述检修门(10)位于所述管壳(8)的中部。
9.根据权利要求1 8任一项所述的冷凝脱水塔，其特征在于所述烟气出口(13)与所述集水池相接处还设置有一道用于除去水滴的除雾格栅；该除雾格栅的材质为玻璃钢波 纹板规整填料。
10.根据权利要求9所述的冷凝脱水塔，其特征在于所述烟气出口(13)外端的侧壁 上装有温度在线监测仪(19)。
专利摘要本实用新型公开了一种冷凝脱水塔，包括一立式的圆筒状塔体，该塔体的中部设置有检修门；其特点为塔体的顶部开设有烟气进口；一冷却水出水储箱位于该烟气进口下端，并通过一分气箱与烟气进口下端密封连接，在该烟气进口的周边垂直设有一排气口；分气箱的底部装有通向在该塔体外部的排水管；位于塔体的中部为一脱水塔体；该脱水塔体的顶部与冷却水出水储箱的底部相接，其底部固定安装于与地面固接的塔体底座上；该脱水塔体的内腔与冷却水出水储箱和塔体底座的内腔贯通；该设备使烟气中的水份由“汽”凝结成“水”并从烟气中离析出来，使烟气湿含量大幅下降，其结构合理，对处理固体废物焚烧烟气的脱水、降温至接近环境温度具有显著的效果。
文档编号B01D5/00GK201728043SQ201020188729
公开日2011年2月2日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者傅玉, 吴柏梁, 徐颖, 曾浩, 李林平, 王春山, 王毅, 郭沨 申请人:湖北中油环保集团股份有限公司;吴柏梁