一种超声雾化烟气急冷设备的制作方法

1.本发明属于烟气净化技术领域，尤其涉及一种超声雾化烟气急冷设备，尤其适用在受限空间。


背景技术：

2.海洋船舶、应急事件、偏远岛屿等受限空间所产生的垃圾目前主要采用焚烧、熔炼等热处理的方式进行减量化及无害化处置。在热处理过程中产生的高温烟气，需要用到急冷降温装置在1s内降温到200
°
c,从而抑制二噁英等有害物质的产生。但是由于空间受限，项目现场条件特殊等原因，亟需研发占地面积更小，使用操作和维修更简单，效果稳定达标的烟气急冷设备。
3.目前急冷塔主要采用气液换热的方式，通过塔顶部喷枪喷出雾化水，与高温烟气充分接触，雾化水在瞬间达到饱和温度而蒸发，高温烟气的温度随之急剧下降至200℃以下，最终与水蒸气共同从急冷塔底部排出。塔顶安装的雾化喷嘴主要有两种类型，第一种是压力雾化喷嘴，液体经过加压后获得较大的动能，经过小孔后液体将以很大的速度喷射出去，形成喷雾流。第二种是介质式雾化喷嘴，比较常用的介质是空气。借助空气流体的高速同轴或垂直方向的高速射流，对液态工作介质的液柱或液膜进行雾化的喷嘴，也称为双流体雾化喷嘴。目前这种喷嘴系统方式存在一些问题，首先喷嘴容易出现故障，为了保证雾化颗粒尽可能细小，一般喷嘴孔径不会超过4mm，高温烟气中含有粉尘颗粒和酸性气体，导致喷嘴容易出现结垢堵塞和腐蚀。其次，附属组件较多，设备体积较大，需要压缩空气储罐，高压动力设备，喷嘴等组件无法满足受限空间的安装，使用需求。再次，运行成本较高。最后，喷枪雾化效果差，导致急冷塔内壁容易积灰结块，急冷塔内壁积灰结块严重时将导致冷却水喷到结块上造成急冷塔底部或塔体腐蚀漏水更严重时将导致烟气不能流通整个焚烧系统而停炉。比如专利申请号cn202020407271.x 高效双流体烟气急冷装置就包含多个部件，尺寸较大，系统较复杂，而且存在处理死角问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种超声雾化烟气急冷设备，解决传统焚烧炉的烟气急冷系统占地空间大，组件多，效果不稳定，系统故障率高，成本高等问题。
5.为了解决以上技术问题，本发明提供一种超声雾化烟气急冷设备，包括超声雾化系统、管路系统和湿式急冷塔，所述超声雾化系统通过管路系统与湿式急冷塔连接；所述超声雾化系统包括储水箱和水汽雾化箱，所述储水箱通过水汽引流管与水汽雾化箱连接，所述储水箱的底部设置有超声震动板；所述管路系统包括主管和支管，所述水汽雾化箱通过主管分别与布置在湿式急冷塔内的一组支管连接；所述湿式急冷塔包括塔体，所述塔体的上端设有烟气进口，下部设有烟气出口。
6.本发明雾化后的水汽通过导气管进入水汽雾化箱，水汽雾化箱内安装风机把雾化
后的水汽通过管道引流到湿式急冷塔和高温烟气进行换热降温。
7.本发明进一步优化的技术方案如下：进一步的，所述储水箱的上部设有进水管，下部设有排净管。
8.采用上述排净管，可在超声雾化烟气急冷设备不工作时，将储水箱内的水排净。一般情况下，排净管处于关闭状态，当储水箱需要排水时才打开。
9.进一步的，在所述水汽雾化箱内靠近主管入口处设有风机。
10.上述水汽雾化箱与储水箱上部通过水汽引流管联通，超声雾化后的水汽进入水汽雾化箱，通过风机的作用将水汽引流到管路系统。管路系统在风机的作用下可远距离高压输送雾化水汽到湿式急冷塔与高温烟气进行换热反应，使得高温烟气在1s内降温到200
°
c。上述的风机为防水、耐腐蚀高压涡流风机，能够保证雾化的水汽远距离高压输送至急冷塔。
11.进一步的，所述塔体的下端设有废水排放口。
12.进一步的，在所述塔体的侧面设有多个检修口。
13.进一步的，所述超声震动板呈方形，其长20-40cm，宽6-8cm，厚3cm，材质为防腐不锈钢304，在所述超声震动板上设有若干个陶瓷雾化片，陶瓷雾化片为圆形，其直径为15-25mm,谐振频率1700/2400khz，所述陶瓷雾化片上制有一组雾化通孔，其雾化后的水汽粒径为1-5微米，是传统喷嘴雾化粒径1%-7%。
14.本发明通过利用超声雾化系统取代传统的雾化喷嘴系统，该系统只需使用电能，无其他介质资源消耗。超声雾化系统主要构件是沉水安装的超声震动板和陶瓷雾化片组成的雾化器，其体积较小，沉浸安装在水箱底部即可。超声雾化器不和烟气接触，无喷嘴，避免了烟气对雾化器的酸性腐蚀和粉尘引起的堵塞问题。另外，每个雾化片单独工作，其中一个故障，不会影响其他雾化片的正常工作。单元振子功率为0.20-0.3w，雾化量为0.3l-0.45l/h。如果需要较大雾化量可多组超声震动器并联工作。
15.进一步的，所述陶瓷雾化片通过螺纹与超声震动板连接。
16.这样，陶瓷雾化片与超声震动板螺纹连接，的更换简单快捷，而陶瓷雾化片价格是雾化喷嘴的1/10。
17.进一步的，所述支管包括连接管、环形支管和喷头，所述连接管的入口端与主管连接，出口端与环形支管连接，所述环形支管的内部设置有一组均匀分布的喷头，所述喷头倾斜向下布置。
18.本发明的管路系统材质是耐腐蚀的304钢管，分为主管和支管，其中主管和水汽雾化箱出口连接，支管沿急冷塔从上至下分为3-4层，每层雾化支管路沿急冷塔一周布置6-8个管嘴，使得喷射更均匀，急冷效果更稳定。急冷塔顶部进口的高温烟气依次和3-4层的雾化水进行换热反应，在1s内把烟气降温到200
°
c。烟气进出口段分别安装烟气温度检测装置。
19.主管是dn100，支管是dn50，管嘴是dn20。管嘴长度200-300mm，每个管嘴安装角度是斜向下20-30
°
，水雾的喷射宽度约30-50
°
。超声雾化系统产生的雾化粒径是1-5微米，而传统喷嘴雾化器产生的粒径是几十微米，相比较来说超声雾化颗粒更小，更均匀，能确保完全蒸发，高效降温，与烟气急冷反应效果更好。
20.进一步的，所述主管上设有电动阀门，所述支管上设有流量计和压力计；所述储水箱内设置有液位计；所述烟气进口、烟气出口分别设有温度计。其中，温度计、电动阀门、流
量计、压力计、液位计、超声震动板分别与控制箱连接，超声震动板与电源连接。
21.上述储水箱的液位计和超声震动板联动，当储水箱的水位低于最低设定水位时，超声震动板停止工作，储水箱的进水管打开开始补水。当液位计测量储水箱的水位达到最高设计水位时，储水箱停止进水。在每层支路上安装流量和压力监测器，根据监测数据通过电动阀门调整雾化水汽的流量。
22.储水箱底部安装超声震动板和雾化片以及液位计，雾化后的水汽通过引流管进入水汽雾化箱，水汽雾化箱内安装风机把雾化后的水汽通过管道引流到急冷塔进行吸热反应。
23.进一步的，所述塔体的内壁上设有一层绝热耐火泥，所述烟气进口、烟气出口的外部分别设有一层用于保温隔热的纳米复合棉。
24.本发明湿式急冷塔采用顺流反应结构，内衬采用80mm绝热耐火泥进行隔热。烟气进、出口外层有50mm纳米复合棉进行隔热保温，以免烫伤。烟气进、出口段分别安装烟气温度检测装置。
25.本发明的优点是附属组件少，结构更简单，操作更方便，占地面积小，无堵塞腐蚀问题，雾化粒径更小、更均匀，急冷效果更好更稳定，能满足受限空间烟气急冷设备的安装使用需求。
附图说明
26.图1为本发明的结构示意图。
27.图2为本发明中单层雾化管道的结构示意图。
28.图3为本发明中陶瓷震动板的结构示意图。
具体实施方式
29.实施例1本实施例提供一种超声雾化烟气急冷设备，其结构如图1所示，包括超声雾化系统ⅰ、管路系统ⅱ和湿式急冷塔ⅲ，超声雾化系统ⅰ通过管路系统ⅱ与湿式急冷塔ⅲ连接。超声雾化系统ⅰ包括储水箱1、水汽雾化箱2、超声震动板3、排净管4、进水管5、水汽引流管6和风机7，储水箱1通过水汽引流管6与水汽雾化箱2连接，储水箱1的底部设置有超声震动板3。储水箱1的容积为3m
³
，储水箱1的上部设有进水管5，通过进水管5进软化水至最高水位，停止进水。储水箱1的下部设有排净管4。风机7安装在水汽雾化箱2内靠近主管8入口处，风机7的型号为rb-52s-1高压漩涡风机，功率3kw。管路系统ⅱ包括主管8和支管9，水汽雾化箱2通过主管8分别与布置在湿式急冷塔内的一组支管9连接。湿式急冷塔ⅲ包括塔体，塔体的上端设有烟气进口10，下部设有烟气出口11，下端设有废水排放口12，塔体的侧面设有多个检修口13。塔体内部有绝热浇注料80mm，烟气进口10、烟气出口11的外层分别设有50mm厚的纳米复合棉，用来保温隔热。烟气进、出口段分别安装烟气温度检测装置。
30.如图3所示，超声震动板3呈方形，其长20-40cm，宽6-8cm，厚3cm，材质为防腐不锈钢304。在超声震动板3上设有12个陶瓷雾化片301，陶瓷雾化片301为圆形，其直径为25mm,谐振频率1700khz。超声震动板3功率为0.20-0.3w，雾化量为0.3l-0.45l/h。每个雾化片单独工作，其中一个故障，不会影响其他雾化片的正常工作。陶瓷雾化片301上制有一组雾化
通孔，其雾化后的水汽粒径为1-5微米，是传统喷嘴雾化粒径1%-7%。陶瓷雾化片301通过螺纹与超声震动板3连接，更换简单快捷，而陶瓷雾化片301价格是雾化喷嘴的1/10。
31.每层支管9的结构如图2所示，包括连接管901、环形支管902和喷嘴903，连接管901的入口端与主管8连接，出口端与环形支管902连接，环形支管902的内部设置有8个均匀分布的喷嘴903，喷嘴903倾斜向下布置。连接管901和环形支管902的管道材质为不锈钢304，连接管901直径dn100，环形支管902直径dn50,喷嘴903直径dn20，长度200mm。每层支管9布置8个喷嘴903，相邻喷嘴903之间夹角为45
°
，喷嘴903水平向下倾斜20
°
安装。每层连接管901的入口安装有流量和压力检测器，根据检测数据急冷设备运行状况调整入口流量阀门。
32.另外，主管8上设有电动阀门，支管9的连接管901入口处设有流量计和压力计，储水箱1内设置有液位计，烟气进口10、烟气出口11分别设有温度计。其中，温度计、电动阀门、流量计、压力计、液位计、超声震动板3分别与控制箱连接，超声震动板3与电源连接。
33.工作时，启动储水箱1底部的超声震动板3。超声震动板3经过陶瓷雾化片301之后喷出直径1-5微米的雾化水汽，雾化水汽通过水汽引流管6输送至水汽雾化箱2。水汽雾化箱2内的水汽在风机7作用下进入管路系统ⅱ。储水箱1内安装有液位控制器（即液位计），当液位计检测到储水箱1的水位低于最低设定水位时，超声震动板3停止工作，储水箱1的进水管5开始补水。当液位计检测到储水箱1的水位达到最高设计水位时，储水箱1停止进水。
34.雾化后的水汽在风机7的作用下可以实现远距离和高压力水汽的输送。水汽首先进入主管8，然后进入沿急冷塔布置的4层支管9，由喷嘴903喷出，水雾的喷射宽度约30-50
°
，形成四层雾化水汽。本实施案例无余热回收装置，焚烧炉出来的高温烟气直接从烟气进口10进入急冷塔，烟气温度860-900
°
c。进入急冷塔的高温烟气首先与第一层雾化水进行换热反应，烟气在后端引风机的作用下依次向下运动与雾化水进行顺流反应。经过4层雾化水换热后的混合气体温度200
°
c。混合烟气经烟气出口11进入后续烟气净化系统。急冷塔底部为废水排出口12，对紧急事件的废水进行排空。本实施案例空塔烟气流速1.5m/s，本实施案例的烟气量是914nm3/h，急冷时间0.8s，消耗水量为400-430kg/h,能源消耗为3.8kw/h。
35.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。