[发明专利]一种高温气体雾化急速冷却系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温气体雾化急速冷却系统及方法，属于环保技术领域。

背景技术

目前，很多冶金和化工等领域通常产生高温气体，需要通过冷却才可排放或者回收利用，冷却方式大多采用余热锅炉、风冷、水油等介质热交换进行。这些冷却方式普遍存在的不足之处在于，一方面高温气体的温度是逐步冷却，造成冷却处理流程或装备较长；另一方面由于明显的逐步的温度冷却梯度，导致很难在很短时间内实现快速急性冷却，如常规办法很难实现从850℃在2秒内直接降低到180℃，快速跳过300-450℃温度区域。这些不足给工艺控制或环保带来很大难度。

例如，含有二噁英的高温气体，其中的二噁英在高温下(如超过500℃)发生分解，如果通过常规冷却方式(如余热锅炉)，在缓慢的热交换冷却过程，经过300-450℃温度区域，又发生逆反应自动合成了二噁英，给环境带来严重二次污染，也是目前很多塑料(如医疗垃圾)高温焚烧处理后带来二噁英污染的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温气体急速冷却系统及方法，其可实现高温气体的急速冷却，减少冷却时间，快速跳过温度区域，避免因直接水喷淋带来的二次污染。

为此，本发明提供了一种高温气体雾化急速冷却系统，其特征在于，包括：

冷却前的高温气体温度探测装置和流量探测装置，以及冷却后的气体温度探测装置和流量探测装置；

冷却塔，其设有使高温气体从冷却塔的底部向顶部流动的导向通道，在冷却塔的上部分设有从四周喷冷却水以对高温气体进行冷却的喷射装置，在冷却塔的顶端设有抽出冷却后的气体的出口；

PLC控制系统，其设有预设冷却温度控制器和冷却水供应时间控制器，冷却前的高温气体温度探测装置和流量探测装置和冷却后的气体温度探测装置和流量探测装置都与该PLC控制系统连通；PLC控制系统包括使低温气体温度大于100℃的冷却温度预设装置和根据高温气体温度和低温气体温度计算雾化冷却需要的冷却水量的计算装置、冷却水的喷射量控制装置、喷射时间控制装置、和根据冷却后的气体温度探测装置和流量探测装置的数据反馈对冷却水的喷射量和喷射时间进行自动微调的反馈控制装置；

雾化动力装置，其一端与冷却塔的上部分内的冷却水的喷射装置相连接，另外一端与PLC控制系统连通；以及

冷却水供给装置，其一端与冷却塔的上部分内的冷却水的喷射装置相连接，另外一端与PLC控制系统连通。

优选地，所述冷却塔结构为下端尺寸小，上端尺寸大。

优选地，还设有使危险气体充分燃烧完毕和/或过滤再进入冷却塔的高温气体预先处理装置。

优选地，所述雾化动力装置采用压缩空气源。

优选地，所述喷射装置设有确保不与高温气体发生激烈化学反应以防止产生有毒有害气体的喷射限制装置。

优选地，所述冷却前的高温气体温度探测装置和冷却后的气体温度探测装置至少其中之一为热电偶。

优选地，所述冷却前的高温气体流量探测装置和冷却后的气体温度流量探测装置至少其中之一为流量传感器。

优选地，所述喷射装置设有能够使喷出的雾化水均匀分布在冷却塔的断面的水雾化喷嘴。

优选地，所述水雾化喷嘴具有防止结垢堵塞的压缩空气自清洁装置。

优选地，还包括用于抽走冷却后气体的风机，其在冷却塔的顶部与冷却后的气体的出口连通。

本发明包括：高温气体温度(如热电偶)和流量探测装置(如气体流量计传感器)，用于测量高温气体温度和流量，PLC控制系统，根据高温气体温度和预设冷却温度计算雾化冷却需要的冷却水量。

带有雾化功能的冷却塔，把水喷成水雾，通过水分直接雾化成气体吸收高温气体的热量进行冷却。高温气体通过气体导向装置(如管道)从冷却塔底部向顶部流动，冷却塔中上部分从四周喷入洁净冷却水，形成雾化吸热对高温气体进行冷却。根据预设冷却通过PLC控制系统计算粗雾化冷却需要的冷却水量高温气体刚好急速降到预设温度，从冷却塔顶端抽出。喷入的冷却水变成水蒸汽(通过水高温快速挥发为水蒸气吸收高温气体热量)。

冷却后气体的温度和流量通过设置与冷却塔顶部的冷却后气体温度(如热电偶)和流量探测装置(如气体流量计传感器)测量，反馈给PLC控制系统。PLC控制系统接受到反馈，结合预设冷却温度对冷却水量进行自动微调。

雾化动力装置例如采用压缩空气。

优选地，原始高温气体可先进行处理(如危险气体充分燃烧完毕)，再进入冷却塔系统。