專利名稱：冷凝脫水塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種脫水裝置，具體講是一種對處理固體廢物時焚燒產生的煙氣 實施離析，從而使煙氣濕含量大幅下降的冷凝脫水塔。
背景技術：
固體廢物特別是醫療廢物、城市生活垃圾，由于其含水率較高，一般在40%以上， 焚燒處置后，所產生的煙氣濕含量也因之較高，通常煙氣露點溫度高達70°C以上；因而必 須要對煙氣進行脫水處理，降低其煙氣的濕含量，降低煙氣的露點溫度，才能安全、有效地 確保后續凈化設備的正常運行。目前在煙氣凈化處理中，對煙氣的脫水處理的技術方案通常采用旋風(旋流)脫 水、降溫冷凝脫水和干燥劑脫水三類。其中，旋風(旋流)脫水是采用旋風分離器或旋流板，煙氣以較高的流速、以切線 方向進入旋風分離器或設有旋流板的反應器，煙氣中粒徑較大的水滴在旋轉 運動產生的離 心力和其自身的重力作用下從煙氣中分離出來，實現氣、水分離。這種脫水方法要求煙氣 具有較高的流速，旋風分離器的煙氣進口流速不低于15米/秒，旋流板的煙氣流速不低于 5米/秒；而且僅能脫除煙氣中較大粒徑的水滴，脫水效率低。對于低流速(1. 0米/秒左 右)、含有大量氣溶膠狀微小水滴的煙氣，其脫水效率甚微，幾乎為零。干燥劑脫水是采用干燥劑(如硅膠、氯化鈣、氧化鈣等)吸收煙氣中的水份而使 煙氣脫水的技術方案，這種技術方案脫水效率高，而且無需消耗動力和配置專用設備。但應 用于處置固體廢物焚燒產生的大流量高濕煙氣，干燥劑消耗所產生的昂貴費用，對于收費 低廉的固體廢物集中焚燒處置廠是無法承受的。

實用新型內容為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種結構簡 單、操作安全，可有效降低煙氣的露點溫度且成本低的冷凝脫水塔。為了實現上述目的，本實用新型采用了如下技術方案一種冷凝脫水塔，包括一立 式的圓筒狀塔體，與該塔體內腔連通的檢修門；其特點為所述塔體由上至下設有煙氣進 口、分氣箱、冷卻水出水儲箱、煙氣均流管、管殼、冷卻水進水儲箱、煙氣出口、塔體底座、排 水口與排污口；其中，煙氣進口的下端口與分氣箱的進氣口密封連接；冷卻水出水儲箱的上端與 煙氣進口和分氣箱相接處的外側固接，下端與管殼的上端相接；煙氣均流管為若干個，最佳 為6個；煙氣均流管的形狀呈C形，煙氣均流管的上端口與分氣箱進氣口的側壁貫通；煙氣 均流管的下端口與管殼入口處的側壁貫通；相鄰兩個煙氣均流管間隔的角度均等；管殼的內腔中垂直布設有由若干根冷卻水管組成的管束，相鄰兩個冷卻水管之間 的間距為65 80mm ；管束的上端口與冷卻水出水儲箱的內腔連通，下端口與冷卻水進水 儲箱的內腔連通；該冷卻水進水儲箱座落于塔體底座的內腔中，其內腔的下部為一集水池；冷卻水進水儲箱的底部裝有一冷卻水進水管，該冷卻水進水管的外端口穿通于塔體底座的 一側壁；排水口采用虹吸式排水口，該虹吸式排水口穿通于集水池下部的另一側壁上，塔體 底座的底板為斜設，排污口開設于底板的最低位；位于塔體底座的頂部與所述管殼并排開 設有一垂直向上的煙氣出口；在管束的外圍且鄰近其上端口處斜設有一環狀的導流板，環狀導流板的斜度為 30 45°。上述的管束由若干根冷卻水管等間距錯設而成；所述冷卻水管由換熱器銅管、多 組擋水圈與翅板組裝而成；其中翅板設有4根，其高度與換熱器銅管的高度相同，4根翅板各為90°角平行位于該 換熱器銅管的四周；換熱器銅管的外徑為22mm，管壁厚為Imm ；多組擋水圈由上至下間隔連接于4根翅板與換熱器銅管之間；擋水圈最佳設置 5 6組，上下兩組擋水圈之間的間隔為350 500mm ；每組擋水圈由4個1/4的圓錐體組 成，該圓錐體小口端在上，大口端在下；4個1/4圓錐體的小口端均與所述換熱器銅管外壁 相接，下口端夾設于2個翅板之間懸空；該錐體的外表面斜度為60°。4個1/4的圓錐體將所述換熱器銅管與4個翅板焊接為一體構成冷卻水管。在上述的冷卻水出水儲箱(3)的外表面敷設有保溫層，該保溫層的厚度為20 30mm,材質為巖棉租。上述的檢修門位于管殼的中部。在上述的煙氣出口與所述集水池相接處還設置有一道用于除去水滴的除霧格柵； 該除霧格柵的材質為玻璃鋼波紋板規整填料。上述的煙氣出口外端的側壁上裝有溫度在線監測儀。由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果如下1)由于采用了圓筒形塔 體結構，煙氣由上入口進入分氣箱，經均勻分布于分氣箱周圍的煙氣均流管進入冷凝脫水 塔主體的管殼內；冷卻水由塔體底座設置的冷卻水進水管口進入，通過冷卻水儲水箱進入 垂直裝于管殼內腔中的由若干支冷卻水管組成的管束中，冷水由下至上經過管束，與管束 外壁由上至下的煙氣進行熱交換；此時高溫煙氣溫度下降，下行的煙氣經塔體底座的煙氣 出口排出；降溫的煙氣直接進入下一道煙氣凈化處理設備；冷水溫度升高后，存積于冷卻 水出水儲箱后排出；可有效保證高溫煙氣的脫水處理，降低煙氣濕含量，降低煙氣的露點溫 度，其結構簡單、操作安全，排出的煙氣溫度可降至環境溫度或接近環境溫度以確保后續凈 化設備的正常運行。2)若干根冷卻水管以錯列方式排布組成的管束置于管殼內，每根冷 卻水管由換熱器銅管、翅板和擋水圈組裝而成，可使高溫煙氣與若干根冷卻水管內流過的 冷水進行充分的熱交換；可有效提高冷、熱介質間的換熱效率，從而保證高溫煙氣的溫度下 降。3)高溫煙氣經分氣箱時，煙氣中的水汽已經開始凝結成水從煙氣中離析出來，落入底部 的錐形斗中經排水管排出，從而實現了氣、水分流。4)塔體底座為磚混結構的集水池，既是 該冷凝脫水塔的基礎，又用于收集煙氣中凝結出來的廢水。集水池采用虹吸式排水口，既可 保持池中水位穩定，又確保進入下一道處理工序的氣密性。池底設有排污口，用于清除沉積 于池底的淤泥雜物。5)在煙氣出風口的側壁上裝有溫度在線監測儀，對出口的煙氣溫度工 況可進行實時、有效的監控，并以此及時調整冷卻水用量以維持冷凝脫水塔的正常運行。
圖1為本實用新型整體結構示意圖圖2為冷卻水管的左半剖局部結構示意圖圖3為圖2的A-A向截面示意圖
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型冷凝脫水塔，呈立式圓筒狀塔體，其中設有煙氣進口 1、分 氣箱2、冷卻水出水儲箱3、保溫層4、冷卻水出水口 5、排水管6、煙氣均流管7、管殼8、管束 9、檢修門10、冷卻水進水儲箱11、冷卻水進水口 12、煙氣出口 13、塔體底座14、虹吸式排水 口 15、排污口 16、排汽口 17、導流板18、溫度在線監測儀19。其中，檢修門10位于塔體的中部；塔體的頂部開設有煙氣進口 1，冷卻水出水儲箱 3位于該煙氣進口 1的下端，并通過一分氣箱2與煙氣進口 1的下端密封連接，該冷卻水出 水儲箱3的外表面敷設有保溫層4，該保溫層的厚度為20 30mm。在冷卻水出水儲箱3的 上端側壁上垂直設有一開口向上的排氣口 17 ；分氣箱2的下部為錐斗狀，在分氣箱2錐斗底端裝有通向在該塔體外部的排水管 6 ；塔體的中部設有一熱交換管體；該熱交換管體的頂部與所述冷卻水出水儲箱3的底部相 接，其底部固定安裝于與地面固接的塔體底座14上；熱交換管體的內腔與所述冷卻水出水 儲箱3和塔體底座14的內腔貫通；其中，熱交換管體包括管殼8，管殼8內腔垂直布設有管 束9，管束9由若干根冷卻水管以錯列方式排布組裝而成，相鄰兩個冷卻水管之間的間距為 65 80mm ；管束9的上端口與冷卻水出水儲箱3的內腔相通；管束9的下端口與一冷卻水 進水儲箱11相通，該冷卻水進水儲箱11座落于塔體底座14的內腔中；在管束9的外圍且 鄰近于上端口處斜設有一環狀的導流板18，其斜度為30 45° ；冷卻水進水儲箱11的底 部固裝有一與該塔體底座14外部相通的冷卻水進水管12 ；若干個呈C形狀的煙氣均流管7，并排且間隔分布于冷卻水出水儲箱3外壁和管 殼8外壁上，本實例的煙氣均流管7設置有6個，相鄰2個煙氣均流管7之間互為60°角設 置；煙氣均流管7的上端口通設于冷卻水出水儲箱3的側壁并與其內設置的分氣箱2的內 腔連通；下端口穿通于管殼8的側壁并與該管殼8內腔的進風口相通；塔體底座14為磚混結構，其內腔為收集煙氣冷凝后滴落的廢水集水池，該集水池 的頂部與管殼8并排開設有開口垂直向上的煙氣出口 13 ；集水池一側的池壁上開設有與外 界相通的虹吸式排水管15，集水池底板為斜設，與該虹吸式排水管15同側的集水池斜設底 板的最低處開設有與外界相通的排污口 16 ；排污口 16的出口與虹吸式排水管15的出口均 落入集水池外部的污水池中。在煙氣出口 13與集水池相接處還設置有一道用于除去水滴的除霧格柵(圖中未 示)，該除霧格柵的材質為玻璃鋼波紋板規整填料；在煙氣出口 13端口的側壁上還裝有一 可對出口的煙氣溫度進行實時、有效的監控，并以此及時調整冷卻水的注入量，保持設備正 常的運行工況的溫度在線監測儀19。如圖2、圖3所示，冷卻水管由換熱器銅管20、翅板21與多組的擋水圈22組裝而 成；其中翅板21設有4根，其高度與換熱器銅管的高度相同，4根翅板21各為90°角平行
6位于該換熱器銅管20的四周，4根翅板21的一側邊通過點焊與換熱器銅管20的外壁固接； 多組的擋水圈22由上至下間隔連接于4根翅板與換熱器銅管之間，每組擋水圈由4個1/4 的圓錐體組成，構成的圓錐體小口端在上，大口端在下；4個1/4圓錐體的小口端均與換熱 器銅管20的外壁固定連接，1/4圓錐體的兩側邊分別與其相鄰的2個翅板的相對面焊接固 定，4個1/4圓錐體的下口端分別夾設于與其相鄰的2個翅板相對面之間懸空；擋水圈22設置為5 6組，上下兩組擋水圈22之間的間隔為350 500mm ;1/4 圓錐體的錐面斜度為60°。4個1/4圓錐體構成的擋水圈22將換熱器銅管20與4個翅板21焊接為一體構成
一個冷卻水管。換熱器銅管選用導熱性能優異、表面光滑、壁厚較薄的材料制作，本實例中選用的 換熱器銅管外徑為22mm，管壁厚為1mm。本實用新型的工作原理如下將溫度在70°C左右、濕含量處于飽和狀態的煙氣由煙氣進口 1進入分氣箱2時， 由于煙氣溫度與環境溫度有著較大的溫差，因此，煙氣中的水汽已經開始凝結成水從煙氣 中離析出來，落入分氣箱2下的錐斗中，再經錐斗底部的排水管6排出。煙氣則經在分氣箱 2外壁圓周上均勻分布的6支煙氣均流管7進入管殼8，在導流板18的導流作用下，煙氣以 0. 6 1. Om/sic的流速自上而下流動，再經管殼8底部均勻分布的出風口進入塔體底座14 內腔上部空間，再經煙氣出口 13排出該冷凝脫水塔，進入后續煙氣凈化處理設備。從煙氣 中凝結出來的水則被收集在塔體底座14的集水池中，再由虹吸式排水管15排出。選用水作為吸收煙氣熱量的冷介質，是為了加大冷、熱介質的溫差，提高冷凝效 率，夏季如有條件的話，還可選用地下深井水或水庫底層水。冷卻水由冷卻水進水管12進入冷卻水進水儲箱11，冷卻水進水儲箱11與管束9 相連接，冷卻水在管束9內以0. 005 0. 008m/sic的流速自下而上緩慢流動，與管殼8內 的熱介質煙氣形成逆向對流，從而提高冷、熱介質間的換熱效率。煙氣中的水汽在換熱器銅管20、翅板21的表面冷凝結露，凝結成液態的水，在換 熱器銅管20、翅板21的表面形成一層水膜，在水自身的重力作用和煙氣自上而下流動的帶 動作用下，水會沿著換熱器銅管20、翅板21的表面向下流，水膜的厚度在換熱器銅管20、翅 板21的表面自上而下逐漸加厚。由于水的導熱性能遠低于換熱器銅管20、翅板21的導熱 性能，因此，換熱器銅管20、翅板21表面的水膜降低了冷、熱介質間的換熱效率，這就是所 謂的“膜式冷凝效應”。為了盡量減少膜式冷凝效應的影響，本實用新型冷凝脫水塔的換熱 器銅管20、翅板21外表應當盡量光滑無阻以減小水流的阻力，同時，在保證機械強度的前 提下，盡可能選用導熱性能優異的銅合金制作壁厚較薄的換熱器銅管20和翅板21。除此之 外，在換熱器銅管20表面，間斷設置錐形的擋水圈22，使水膜下流到擋水圈22處時即脫離 換熱器銅管20的表面，從而有效地分段減小換熱器銅管20表面水膜的厚度，減少膜式冷凝 效應的影響。雖然冷凝脫水塔進、出口煙氣均處于飽和狀態，但煙氣濕含量絕對值已大幅下降。 比如煙氣進入冷凝脫水塔，溫度在70°C時，其飽和狀態的濕含量為240X 103Kg/Nm3，在 夏季，控制煙氣出口溫度35°C，此時其飽和狀態的濕含量為44. 6X 103Kg/Nm3，濕含量降低 195. 4X 103Kg/Nm3,降低81. 42% ；在冬季，控制煙氣出口溫度20°C，此時其飽和狀態的濕含量為 18. 5X103Kg/Nm3，濕含量降低 221. 5X 103Kg/Nm3，降低 92. 29%. 塔體底座14為磚混結構的集水池，既是冷凝脫水塔的基礎，也是收集煙氣冷凝后 滴落的廢水集水池，該集水池的頂部與熱交換管體并排垂直開設有開口向上的煙氣出口 13 ；集水池一側的池壁上開設有與外界相通的排水口 ；排水口采用虹吸式排水管15的設 置，既可保持該集水池中的水位穩定，又可確保冷凝脫水塔的氣密性。池底設有排污口 16， 用于隨時清除沉積于池底的淤泥雜物。
權利要求一種冷凝脫水塔，包括一立式的圓筒狀塔體，與該塔體內腔連通的檢修門；其特征在于所述塔體由上至下設有煙氣進口(1)、分氣箱(2)、冷卻水出水儲箱(3)、煙氣均流管(7)、管殼(8)、冷卻水進水儲箱(11)、煙氣出口(13)、塔體底座(14)、排水口(15)與排污口(16)；其中，煙氣進口(1)的下端口與分氣箱(2)的進氣口密封連接；冷卻水出水儲箱(3)的上端與煙氣進口(1)和分氣箱(2)相接處的外側固接，下端與管殼(8)的上端相接；煙氣均流管(7)為若干個，其形狀呈C形，煙氣均流管(7)的上端口與分氣箱(2)進氣口的側壁貫通；煙氣均流管(7)的下端口與管殼(8)入口處的側壁貫通；相鄰兩個煙氣均流管(7)間隔的角度均等；管殼(8)的內腔中垂直布設有由若干根冷卻水管組成的管束(9)，管束(9)的上端口與冷卻水出水儲箱(3)的內腔連通，下端口與冷卻水進水儲箱(11)的內腔連通；該冷卻水進水儲箱(11)座落于塔體底座(14)的內腔中，其內腔的下部為一集水池；冷卻水進水儲箱(11)的底部裝有一冷卻水進水管(12)，該冷卻水進水管(12)的外端口穿通于塔體底座(14)的一側壁；排水口穿通于集水池下部的另一側壁上；塔體底座(14)的底板為斜設，排污口(16)開設于底板的最低位；位于塔體底座(14)的頂部與所述管殼(8)并排開設有一垂直向上的煙氣出口(13)；在管束(9)的外圍且鄰近其上端口處斜設有一環狀的導流板(18)。
2.根據權利要求1所述的冷凝脫水塔，其特征在于管束(9)由若干根冷卻水管等間 距錯設而成；所述冷卻水管由換熱器銅管(20)、多組擋水圈與翅板(21)組裝而成；其中所述翅板(21)設有4根，其高度與換熱器銅管(20)的高度相同，4根翅板(21)各為 90°角平行位于該換熱器銅管(20)的四周；多組擋水圈由上至下間隔連接于4根翅板(21)與換熱器銅管(20)之間；每組擋水圈 (22)由4個1/4的圓錐體組成，該圓錐體小口端在上，大口端在下；4個1/4圓錐體的小口 端均與所述換熱器銅管(20)外壁相接，下口端夾設于2個翅板(21)之間懸空；4個1/4的圓錐體將所述換熱器銅管(20)與4個翅板(21)焊接為一體構成所述冷卻 水管。
3.根據權利要求2所述的冷凝脫水塔，其特征在于所述換熱器銅管(20)的外徑為 22mm，管壁厚為Imm ；相鄰兩個所述冷卻水管之間的間距為65 80mm ；多組擋水圈為5 6組，上下兩組擋水圈之間的間隔為350 500mm;每組擋水圈(22)的錐體外表面斜度為 60° 。
4.根據權利要求3所述的冷凝脫水塔，其特征在于在所述冷卻水出水儲箱(3)的外 表面敷設有保溫層(4)，該保溫層(4)的厚度為20 30mm，材質為巖棉氈。
5.根據權利要求4所述的冷凝脫水塔，其特征在于所述煙氣均流管(7)設置有6個。
6.根據權利要求5所述的冷凝脫水塔，其特征在于所述排水口為虹吸式排水口(15)。
7.根據權利要求6所述的冷凝脫水塔，其特征在于所述環狀導流板(18)的斜度為 30 45°。
8.根據權利要求7所述的冷凝脫水塔，其特征在于所述檢修門(10)位于所述管殼(8)的中部。
9.根據權利要求1 8任一項所述的冷凝脫水塔，其特征在于所述煙氣出口(13)與所述集水池相接處還設置有一道用于除去水滴的除霧格柵；該除霧格柵的材質為玻璃鋼波 紋板規整填料。
10.根據權利要求9所述的冷凝脫水塔，其特征在于所述煙氣出口(13)外端的側壁 上裝有溫度在線監測儀(19)。
專利摘要本實用新型公開了一種冷凝脫水塔，包括一立式的圓筒狀塔體，該塔體的中部設置有檢修門；其特點為塔體的頂部開設有煙氣進口；一冷卻水出水儲箱位于該煙氣進口下端，并通過一分氣箱與煙氣進口下端密封連接，在該煙氣進口的周邊垂直設有一排氣口；分氣箱的底部裝有通向在該塔體外部的排水管；位于塔體的中部為一脫水塔體；該脫水塔體的頂部與冷卻水出水儲箱的底部相接，其底部固定安裝于與地面固接的塔體底座上；該脫水塔體的內腔與冷卻水出水儲箱和塔體底座的內腔貫通；該設備使煙氣中的水份由“汽”凝結成“水”并從煙氣中離析出來，使煙氣濕含量大幅下降，其結構合理，對處理固體廢物焚燒煙氣的脫水、降溫至接近環境溫度具有顯著的效果。
文檔編號B01D5/00GK201728043SQ201020188729
公開日2011年2月2日 申請日期2010年5月7日 優先權日2010年5月7日
發明者傅玉, 吳柏梁, 徐穎, 曾浩, 李林平, 王春山, 王毅, 郭沨 申請人:湖北中油環保集團股份有限公司;吳柏梁