[发明专利]一种持液流水冷却装置及方法

说明书

本发明属于烟气冷却领域，涉及一种持液流水冷却装置及方法，包括1个以上的换热管以及设置在换热管上部外围的持液区，该换热管上开设有1个以上与该持液区连通的通孔。本发明烟气走管外，冷却水通过换热管上的通孔沿换热管内壁自上而下自然流淌带走热量。有效减少水在整个运行系统中的重量，使整个设备重量更小；整个系统处于常压状态，即使换热管壁有小的破损也不会影响整个设备的运行，降低焊接和密封要求，根据这个原理制作的设备可以获得更长的使用寿命。

技术领域

本发明属于烟气冷却领域，涉及一种持液流水冷却装置及方法。

背景技术

间接水冷是高温烟气通过换热管壁将热量传出，由冷却器或夹层中流动的水将热量带走的一种冷却装置，常用的烟气水冷却装置有水冷套管、密排管式水冷器。水冷的优势在于高温烟气在冷却烟气的同时充分利用其热能，可以实现余热的回收利用。

套管式冷却器不适用烟气量大、降温幅度大的情况；目前市场上常见的烟气水冷却器大多采用密排管式冷却器，水走管程，烟气走壳程，依靠管内流动的水带走热量，换热效率高，但大量管束和管束内的水造成设备整体运行质量较大，对于换热管和设备整理密封性要求较高，一旦出现漏水将导致整台冷却器不能使用，甚至会对后部设备的运行造成影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种持液流水冷却装置及方法，减少水在整个运行系统中的重量，降低焊接和密封要求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种持液流水冷却装置，包括1个以上的换热管以及设置在换热管上部外围的持液区，该换热管上开设有1个以上与该持液区连通的通孔。

可选的，持液区为开放环境。

可选的，换热管设计为扁圆状，2个以上的换热管并列布置。

可选的，换热管的内壁设置为凹凸的网状。

可选的，持液区通过管路连通有水泵，该管路上设置有流量控制阀。

可选的，持液区内还设置有与流量控制阀配合使用的液面检测装置。

一种持液流水冷却方法，应用如上述的一种持液流水冷却装置，包括以下步骤：

S1，已知水的进口温度，设置水泵出水温度，通过烟气的热流量计算出需要换热器的换热面积和冷却水流量，并确定总共需要的换热管数量；

S2，水通过流量控制阀，在换热管通孔上方形成固定的持液高度，持液高度与单个通孔流量的关系为其中L为持液高度，d为通孔直径，g为重力加速度，h为通孔上方的液面高度；

S3，换热起中的水流通过通孔射到换热管内壁上，换热管内水沿管壁自上而下在管内壁形成一层水膜，烟气走管外，从而起到冷却作用。

可选的，换热管上的单个通孔流速通过公式ρgh＝1/2ρV²，得出通孔流速单个通孔流量为M＝1/4πd²V；

其中d为通孔直径，ρ为水的密度，g为重力加速度，h为通孔上方的液面高度。

可选的，在S2步骤中，在持液区内设置有浮球阀，通过浮球阀使液位处于固定的范围，液位高度不变，对应的水流量也是固定的。

可选的，在S2步骤中，在管道与持液区之间设置有进水阀，根据管道流量或液位高度调整进水阀的开度，从而控制持液区液面高度。

本发明的有益效果在于：

1、本发明一种持液流水冷却装置及方法，持液区为开放环境，通过液位计和流量阀的配合可以使系统处于常压动态平衡状态，换热管内壁水处于自然流淌状态，即使换热管壁有小的破损也不会影响整个设备的运行，降低焊接和密封要求，常压运行可以使设备获得更长的使用寿命。