一种列管横置式垃圾焚烧烟气急冷换热装置的制作方法

1.本技术涉及垃圾焚烧烟气急冷换热装置的技术领域，尤其是涉及一种列管横置式垃圾焚烧烟气急冷换热装置。


背景技术：

2.随着我国“十四五规划”和“碳达峰、碳中和”政策的相继推出，鼓励大力推进生活垃圾减量化资源化，推进生活垃圾焚烧处理，推进重点用能设备节能增效。急冷换热装置作为垃圾焚烧系统的关键设备，通过急冷使烟气急速降温，缩短烟气在250-500℃温度区的停留时间抑制系统烟气在一定条件下二次合成二噁英，同时也是系统节能增效的关键点位。
3.目前，垃圾焚烧烟气急冷换热装置常采用接触喷雾急冷换热装置和非接触列管换热装置。接触喷雾急冷换热装置通过雾化冷却液与烟气直接接触，雾化液滴和高温烟气通过传质传热作用实现烟气急冷，然而该工艺易造成冷却液大量消耗，急冷塔壁腐蚀破坏以及湿灰、湿底和堵灰现象；且直接喷淋冷却工艺难以在500℃以上高温环境中 使用，否则容易起产生蒸汽爆炸，另外 ，直接喷淋冷却技术将烟气中的部分污染物带入水中，形成高污染且含危废成分的污水，处理难度及成本大量增加。非接触列管换热装置是目前化工生产中应用最广泛的传热设备，冷热介质通过热传导、热对流和热辐射实现换热，介质无接触，冷源可循环利用，同时适用于高温高压环境。然而现有的非接触列管换热装置内列管直接从设备壳体一端沿直线方向穿至设备壳体另一端，传热效果较低；为了满足对烟气的降温效果会导致烟气在设备内停留时间过长使得未被冷却的烟气在设备内二次合成二噁英。


技术实现要素：

4.为了改善垃圾焚烧烟气急冷换热装置的传热效率，降低烟气在换热装置内的冷却时间，还为了提高管道清理的操作便利性，本技术提供一种列管横置式垃圾焚烧烟气急冷换热装置。
5.本技术提供一种列管横置式垃圾焚烧烟气急冷换热装置，采用如下的技术方案：
6.一种列管横置式垃圾焚烧烟气急冷换热装置，包括
7.壳体，壳体中空且包括中部的烟气换热室；
8.烟气折流板，烟气折流板将烟气换热室分隔为相连通的第一腔室和第二腔室，且第一腔室和第二腔室之间形成连通口；
9.壳体还包括
10.第一烟气进出口，第一烟气进出口和第一腔室连通；
11.第二烟气进出口，第二烟气进出口和第二腔室连通；
12.液冷夹层，液冷夹层设置于壳体内壁，且设置有多个相连通且供冷却液进入或排出的进出液口；
13.列管组，列管组包括多条两端均连通液冷夹层的列管，
14.列管组同时贯穿第一腔室、第二腔室和烟气折流板，且位于第一烟气进出口和连
通口之间以及位于第二烟气进出口和连通口之间。
15.通过采用上述技术方案，壳体内壁设置液冷夹层，设置有多个相连通且供冷却液进入或排出的进出液口，使得冷却液可于液冷夹层内不断流通让升温后的冷却液流出，低温冷却液继续进入液冷夹层进行换热；烟气折流板将烟气换热室分为相连通的第一腔室和第二腔室，使高温烟气进入烟气换热时能依次经过第一腔室、第二腔室进行两道降温处理，满足急冷换热装置的高程布置要求，具有良好的降温效果。由于列管组两端均和液冷夹层连通，冷却液能够流动经过液冷夹层，液冷夹层与列管组同时作用对高温烟气进行换热，换热效率能够有效提高；且列管组中列管同时贯穿过第一腔室、第二腔室和烟气折流半板，相比起常见的列管组直接沿烟气换热室长度方向贯穿烟气换热室，在同等换热效果下，能够节省更多的列管材料；列管被设置于第一烟气进出口和连通口之间以及位于第二烟气进出口和连通口之间，使得高温烟气在整个烟气换热室内都能够与冷却液进行间接接触，实现均匀冷却的同时还提高了冷却液利用率。
16.可选的，烟气折流板端部和壳体内壁之间形成连通口，第一烟气进出口连通于第一腔室远离连通口的一端，第二烟气进出口连通于第二腔室远离连通口的一端。
17.通过采用上述技术方案，连通口实现了第一腔室与第二腔室之间的烟气流通，第一烟气进出口连通于第一腔室，第二烟气进出口连通于第二腔室使得外部高温烟气可以从第一烟气进出口进入第一腔室经由第二腔室再通过第二烟气进出口排至装置外部；连通口位于远离第一烟气进出口或第二烟气进出口一端，以增加烟气的换热行程。
18.可选的，液冷夹层包括多个分隔区，列管两端分别和不同的分隔区相连通，靠近连通口的一个分隔区和靠近第一烟气进出口或第二烟气进出口的一个分隔区上设置进出液口。
19.通过采用上述技术方案，进出液口用于冷却液排进或排出液冷夹层，冷冷夹层被划分为多个分隔区且列管两端分别和不同的分隔区相连通，使得冷却液从一个分隔区经过列管流入下一个分隔区，实现冷却液的上下折流流动，增加冷却液与高温烟气接触换热面积，达到更好的冷却效果，且保证冷却液在流动过程中可以从列管经过。
20.可选的，列管相对于烟气折流板倾斜设置。
21.通过采用上述技术方案，列管倾斜设置贯穿与烟气换热室内，确保列管内充满水，有效减少了停机时列管发生电化学腐蚀而损坏概率。
22.可选的，壳体一侧设置有覆盖并连通第一烟气进出口和第二烟气进出口的烟气进出管路，烟气进出管路包括进气管和急冷排气管，烟气进出管路内设置有用于启、闭进气管和第一烟气进出口连通的第一启闭件，以及用于启、闭进气管和第二烟气进出口连通的第二启闭件，以及用于启、闭第一烟气进出口和急冷排气管连通的第三启闭件和用于启、闭第二烟气进出口和急冷排气管连通的第四启闭件。
23.通过采用上述技术方案，烟气进出管路覆盖并连通第一烟气进出口和第二烟气进出口，且在烟气进出管路内设置有第一启闭件、第二启闭件和第三启闭件；控制第一启闭件、第二启闭件和第三启闭件的启、闭状态可以改变高温烟气的流向；使得高温烟气即可以从第一腔室流入第二腔室后排出，又可以从第二腔室流入第一腔室后排出。当烟气长时间以同一流动路线进行换热后，在烟气换热室内会出现烟尘堆积；此时改变烟气换热流向，即可对烟气换热室内进行自主吹扫，降低烟气换热室内的烟尘堆积。
24.可选的，述壳体侧壁上开设有若干个与烟气换热室连通的清灰口，清灰口远离壳体的一端设置有能够启、闭清灰口的第一密封盖。
25.通过采用上述技术方案，清灰口的设置便于清理换热室及列管壁由于长期使用而累积烟尘；当装置运行时就关闭第一密封盖，封闭烟气换热室；当停机清理时，则打开第一密封盖。
26.可选的，进气管和急冷排气管处均设置有温度传感器；进出液口处也安装有温度传感器，壳体外部设置有用于控制一进出液口冷却液流量的控流件。
27.通过采用上述技术方案，温度传感器对烟气和冷却液温度进行实时监测，根据排出冷却液的进出液口温度传感器传递的温度信号来调整输入冷却液的进出液口冷却液的流量，根据排出冷却液的进出液口温度传感器传递的温度信号来调整输入冷却液的初始温度，以满足高温烟气的换热需求。
28.可选的，壳体外表面设置有与烟气换热室连通的检修口，且检修口远离壳体的一端设置有能够启、闭检修口的第二密封盖。
29.通过采用上述技术方案，当装置停运时，将第二封闭盖打开，方便从检修口处清理壳体端部的烟尘。
30.可选的，壳体上还设置有与液冷夹层连通的冷却液排空口和控制液冷夹层内气体向外流通的控气件。
31.通过采用上述技术方案，当装置运行时，间歇性启、闭控气件以排出冷液冷夹层内冷却液受热产生的高压蒸汽，使得液冷夹层内压腔保持在稳定范围内。
32.可选的，第一启闭件、第二启闭件和第三启闭件皆为翻板式止回阀，且翻板式止回阀关闭侧表面设置有耐热层。
33.通过采用上述技术方案，翻板式止回阀关闭侧表面安装有耐热层，在烟气进行反向流通时，降低了翻板式止回阀上温度对第一烟气进出口或第二烟气进出口排出的冷却烟气产生影响，预防冷却烟气复热而合成二噁英。
34.综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：
35.1．烟气折流板将烟气换热室分为相连通的第一腔室和第二腔室，使高温烟气进入烟气换热时能依次经过第一腔室、第二腔室进行两道降温处理，满足急冷换热装置的高程布置要求，具有良好的降温效果。在壳体内侧设置液夹层与列管组同时作用对高温烟气进行换热，换热效率能够有效提高。
36.2．增设烟气进出管路，并分设翻板式止回阀，通过调节翻板式止回阀的启、闭状态实现烟气正反流向切换，使烟气反向流通实现对烟气换热室的自主清灰。
37.3．若干个列管横向排列于壳体内，更换单个列管时可从侧面原位改造，无需搬运设备到制作工厂加工，减少了维修成本。
38.4．列管倾斜布置，确保管内充满水，有效减少了停机时列管发生电化学腐蚀的概率，从而提高了整个装置的使用寿命。
附图说明
39.图1是本技术实施例未安装烟气进出管路时的剖视示意图；
40.图2是本技术实施例竖直放置时的整体结构示意图；
41.图3是本技术实施例竖直放置时的俯视示意图；
42.图4是本技术实施例未安装烟气进出管路时的侧面剖视示意图。
43.附图标记说明：1、壳体；11、第一烟气进出口；12、第二烟气进出口；13、液冷夹层；131、半环形隔板；132、分隔区；14、进出液口；141、控流件；15、冷却液排空口；16、泄压阀；17、清灰口；18、检修口；2、烟气换热室；21、第一腔室；22、第二腔室；23、连通口；3、烟气折流板；4、隔热层；5、列管组；51、列管；6、烟气进出管路；61、进气管；611、第一直流管；612、第二直流管；613、进气副管；62、急冷排气管；621、第一分流管；622、第二分流管；623、急冷排气副管；63、第一启闭件；64、第二启闭件；65、第三启闭件；66、第四启闭件；67、耐热层；7、温度传感器；8、第一密封盖；9、第二密封盖。
具体实施方式
44.以下结合附图1-4对本技术作进一步详细说明。
45.本技术实施例公开的一种列管横置式垃圾焚烧烟气急冷换热装置，参照图1和图2，一种列管横置式垃圾焚烧烟气急冷换热装置包括中空的壳体1，壳体1内形成有用于供高温烟气换热的烟气换热室2，壳体1内设置有将烟气换热室2分隔为第一腔室21和第二腔室22的烟气折流板3，壳体1同一侧开设有与第一腔室21连通的第一烟气进出口11和与第二腔室22连通的第二烟气进出口12，烟气折流板3和壳体1远离第一烟气进出口11和第二烟气进出口12的一侧形成连通口23，连通口23连通第一腔室21和第二腔室22。
46.壳体1外壁包裹有隔热层4，在本实施例中隔热层4具体为岩棉，岩棉将壳体1热量与外部作业环境隔绝，提高了操作人员在作业时的安全性。
47.参照图1，壳体1内壁设置有用于冷却高温烟气的液冷夹层13，且在壳体1外壁焊接有多个与液冷夹层13相连通的进出液口14，以供冷却液进入或排出。壳体1内设置有多个列管组5，本实施例中具体设置有两组；列管组5包括若干个两端均与液冷夹层13相连通的列管51，列管51同时贯穿过第一腔室21、第二腔室22和烟气折流板3，列管51外管壁与烟气换热室2、烟气折流板3的接触处均焊接封闭，且列管51位于与第一烟气进出口11和连通口23之间以及第二烟气进出口12和连通口23之间。烟气折流板3呈横向安装在于壳体1内，列管51相对于烟气折流板3倾斜设置，本实施例优选为和烟气折流板3所形成的锐角为80
°
，当装置停机时列管51内也能充满冷却液，有效减少了由于列管51未被冷却液充满存在空气层而发生电化学腐蚀的概率。
48.参照图1，高温烟气从第一烟气进出口11进入烟气换热时能依次经过第一腔室21、第二腔室22进行两道降温处理，增加移动的行程和烟气冷却的时间，满足急冷换热装置的高程布置要求，具有良好的降温效果。在壳体1内侧设置液冷夹层13与列管组5同时作用对高温烟气进行换热，换热效率能够有效提高；且列管组5中列管51同时贯穿过第一腔室21、第二腔室22和烟气折流板3，相比起常见的列管组5直接沿烟气换热室2长度方向贯穿烟气换热室2，在同等换热效果下，能够节省更多的列管51材料；本技术将装置由常规立式调整为卧式，使得若干列管51横向排列于壳体1内，需要更换单个列管51时可从侧面原位改造，无需搬运设备到制作工厂加工，减少了维修成本。
49.参照图1，液冷夹层13内间隔安装有半环形隔板131，半环形隔板131将液冷夹层13分隔为多个封闭的分隔区132，列管51两端分别与不同分隔区132相连通。进出液口14在本
实施例中设置有两个，分别位于壳体1底部靠近第二烟气进出口12的一端及壳体1底部远离第二烟气进出口12的一端。
50.冷却液从靠近连通口23的进出液口14进入液冷夹层13，通过列管51依次进入液冷夹层13内的各分隔区132。直至灌满液冷夹层13后从另一进出液口14流出。在半环形隔板131和列管51的作用下，冷却液从下至上折流流动增加了高温烟气与冷却液的接触面积，提高了换热效率；分隔区132的设置使得冷却液在液冷夹层13和列管51内折流流动，使得液冷夹层13在灌满冷却液的过程中，冷却液也能够快速流入列管51，使得烟气换热室2整体的换热效果更加均匀。
51.参照图2，壳体1一侧安装有覆盖于第一烟气进出口11和第二烟气进出口12的烟气进出管路6，烟气进出管路6与第一烟气进出口11和第二烟气进出口12相连通。
52.参照图2和图3，烟气进出管路6上包括进气管61和急冷排气管62，进气管61包括与进气副管613和与进气副管613一体成型且连通的第一直流管611、第二直流管612，第一直流管611与第一烟气进出口11直接连通，第二直流管612与第二烟气进出口12直接连通；急冷排气管62包括急冷排气副管623和与急冷排气副管623一体成型且连通的第一分流管621和第二分流管622，第一分流管621远离急冷排气副管623的一端与第一直流管611相连通，第二分流管622远离急冷排气副管623的一端与第二直流管612相连通。第一直流管611上安装有第一启闭件63，进气管61副管上安装有启闭件且第二启闭件64位于611与第二直流管612之间，第二分流管622上安装有第三启闭件65，急冷排气副管623上安装有第四启闭件66且第四启闭件66位于第一分流管621与第二分流管622之间。在本实施例中第一启闭件63、第二启闭件64、第三启闭件65和第四启闭件66皆为翻板式止回阀。通过设置第一启闭件63、第二启闭件64、第三启闭件65和第四启闭件66可以起到控制烟气进出管路内的烟气流通方向的作用。
53.参照图1，第一烟气进出口11和第二烟气进出口12内壁都固定有温度传感器7来检测第一烟气进出口11和第二烟气进出口12烟气的温度，操作人员通过温度传感器7对实际工况进行实时监测，以调整翻板式止回阀的开闭状态对高温烟气的流向进行切换。当装置运行一段时间后，烟气换热室2内会出现烟层堆积，控制四个翻板式止回阀的启闭改变高温烟气的流向使其在装置内反向流通，实现烟气换热室2室内烟尘的自主吹扫。
54.参照图1和图2，翻板式止回阀关闭侧表面安装有耐热层67，在控制翻板式止回阀启闭改变烟气流向时，降低了翻板式止回阀上温度对第一烟气进出口11或第二烟气进出口12排出的冷却烟气产生影响，预防冷却烟气复热而合成二噁英。
55.参照图1和图2，两个进出液口14处也安装有温度传感器7，在壳体1外部靠近一进出液口14一端安装控流件141进行冷却液流量的实时调控，在本实施例中控流件141具体为变频电机；根据排出冷却液的进出液口14温度传感器7传递的温度信号来调整输入冷却液的进出液口14冷却液的流量，根据排出冷却液的进出液口14温度传感器7传递的温度信号来调整输入冷却液的初始温度，以满足高温烟气的换热需求，保证烟气排出后温度达到排出标准。
56.参照图1和图2，壳体1与列管51管壁相对的一侧壁上开设有若干个与烟气换热室2连通的清灰口17，清灰口17上盖有第一密封盖8，第一密封盖8与壳体1通过铰接的方式密封连接。本实施例中，清灰口17开设有四个，清灰口17的开设便于列管51表面附着灰的清理。
壳体1靠近一进出液口14的一端侧壁上焊接有与烟气换热室2连通的检修口18，检修口18的开设便于壳体1端部清灰和设备维护，检修口18上盖有第二密封盖9，第二密封盖9与壳体1通过铰接的方式密封连接。
57.参照图2和图4，为了方便装置停运检修等工况时将冷却液排空，在壳体1上焊接有与液冷夹层13连通的冷却液排空口15，冷却液排空口15位于壳体1靠近流通口的一端；壳体1顶部靠近第二烟气进出口12的一端安装有控制液冷夹层13内气体向外流通的控气件，本实施例中控气件具体为泄压阀16，在装置运行期间，间歇性启闭泄压阀16，以排出冷液冷夹层13内冷却液受热产生的高压蒸汽，使得液冷夹层13内压腔保持在稳定范围内。
58.本技术实施例一种列管横置式垃圾焚烧烟气急冷换热装置的实施原理为：当装置进行烟气急冷换热时，清灰口17与检修口18皆处于封闭状态，冷却液从一进出液口14进入液冷夹层13在半环形隔板131的导流作用下沿着各分隔区132和列管51从上之下往复折流直至灌满液冷夹层13后从另一进出液口14排出。
59.开启第一启闭件63和第三启闭件65，关闭第二启闭件64和第四启闭件66，高温烟气从烟气进出管路6的进气副管613通过第一直流管611流入第一烟气进出口11，在第一腔室21内被列管51冷却后进入第二腔室22继续冷却，最后从第二直流管612流入第二分流管622沿急冷排气副管623被排出进行装置后续的处理工作。当高温烟气保持一种流向一端时间后，烟气换热室2内出现积灰。此时将第一启闭件63和第三启闭件65关闭，将第二启闭件64和第四启闭件66开启使得高温烟气从烟气进出管路6的进气副管613通过第二直流管612流入第二烟气进出口12，从第二腔室22进入第一腔室2121进行反向流通。在反向流通的过程中烟气会对烟气换热室22内烟尘自主吹扫，烟尘将伴随冷却烟气一同从第一烟气进出口11从第一直流管611、第一分流管621依次流过，最后沿急冷排气副管623被排出。
60.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。