本实用新型涉及烟气降温及余热回收技术领域，具体涉及一种两级烟气降温和余热回收系统，主要针对垃圾焚烧或高温气化后温度高于1000℃的高温烟气。
背景技术：
垃圾焚烧是将垃圾经预处理后直接送入焚烧炉，通入过量空气进行燃烧，因此传统垃圾发电的焚烧炉中多为氧化气氛，这种燃烧气氛下，垃圾焚烧后的产物多为二氧化碳、金属氧化物等。采用传统的垃圾焚烧处理方式，焚烧后的烟气温度大都保持在800℃左右，目前针对垃圾焚烧发电产生的高温烟气冷却方式主要采用单级余热锅炉、换热器或省煤器来实现，烟气冷却过程中会由于金属氧化物的催化作用在250～450℃温度区间内重新低温合成二恶英。
等离子体垃圾气化是通过等离子体炬在炉内产生高温场，通过向炉内通入少量的空气，将送入炉内的垃圾进行气化。由于等离子炬产生的高温场能使等离子体气化炉内的温度维持在1800℃，同时由于炉内通入的空气量少，因此垃圾经气化后的烟气是主要以一氧化碳、氢气、甲烷等为主的还原性气氛，经等离子体垃圾气化炉出口的烟气温度基本维持在1200℃左右，因此传统的烟气急速冷却方法对该等离子体垃圾烟气的降温方式便不再适用。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种两级烟气降温和余热回收系统，该系统采用两级串联的降温器联合降温的方式，不仅能够实现高温烟气的急速降温，避免二恶英在低温下再次合成，同时可以实现余热回收利用。该方法利用该系统，可以使垃圾焚烧或高温气化后温度高于1000℃的高温烟气不仅能在较短时间内实现温度降至200℃以下，同时可以回收烟气中的热量用于供热、发电。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。
一种两级烟气降温和余热回收系统，其特征在于，包括一级降温器、二级降温器和蒸汽收集器，所述一级降温器的进气口连接有烟气进口管道，所述一级降温器的出气口和二级降温器的进气口之间连接有烟气管道，所述二级降温器的出气口连接有排气管道；所述一级降温器内设置有装有冷却介质的换热管束，所述换热管束的一端伸出所述一级降温器并连接所述蒸汽收集器，另一端伸出所述一级降温器并连接冷源。
作为优选地，所述二级降温器内设置有石灰乳喷射器，所述石灰乳喷射器通过石灰乳供给管道连接石灰乳储槽，所述石灰乳供给管道上连接有压缩泵。
作为优选地，所述两级烟气降温和余热回收系统还包括PLC控制系统，所述一级降温器与所述冷源的连接处设置有电磁阀，所述电磁阀和所述压缩泵分别连接所述PLC控制系统。
所述烟气进口管道、烟气管道、排气管道上分别布设有热电偶，所述热电偶连接所述PLC控制系统。
作为优选地，所述冷却介质为水、空气或油中的至少一种。
作为优选地，所述二级降温器的下端设置有灰斗。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型采用两级降温系统首先将烟气的温度在一级降温器中从1200℃降至800℃以下，再通过二级降温器降至200℃以下。这样不仅可以实现在极短的时间内烟气降温的目的，而且可以回收余热，用于供热、发电。
一级降温器采用的冷却介质在换热管束内，烟气在换热管束外实现高温烟气的非接触式逆流换热，避免直接接触式换热带来的后续烟气处理量增大的问题；二级降温器采用石灰乳喷射降低高温烟气的温度，一方面可以降低烟气的温度，另一方面还可以实现中和烟气中酸性气体的作用，减小烟气对后续处理设备的腐蚀性，最后经与石灰乳反应的酸性气体生成的固体小颗粒会由于烟气旋流运动产生的离心力而甩向壁面，流入灰斗得以去除。本实用新型的两级串联降温器组合的设计方式可以极大限度的降低对设备的损耗，同时可以将烟气的余热进行回收利用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
图1为本实用新型的一种两级烟气降温和余热回收系统的结构示意图；
图中：1、一级降温器；2、二级降温器；3、蒸汽收集器；4、烟气进口管道；5、烟气管道；6、排气管道；7、换热管束；8、冷源；9、石灰乳喷射器；10、石灰乳供给管道；11、石灰乳储槽；12、压缩泵；13、PLC控制系统；14、电磁阀；15、第一热电偶；16、第二热电偶；17、第三热电偶；18、灰斗；19、压缩机；20、蒸汽轮机；21、发电机。
具体实施方式
下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。
参照图1，根据本实用新型提供的一种两级烟气降温和余热回收系统，包括一级降温器1、二级降温器2和蒸汽收集器3，所述一级降温器1的进气口连接有烟气进口管道4，所述一级降温器1的出气口和二级降温器2的进气口之间连接有烟气管道5，所述二级降温器2的出气口连接有排气管道6；所述一级降温器1内设置有装有冷却介质的换热管束7，所述换热管束7的一端伸出所述一级降温器1并连接所述蒸汽收集器3，所述换热管束7的另一端伸出所述一级降温器1并连接冷源8。
以上实施例中，从等离子体气化炉出来的烟气通入一级降温器，一级降温器为换热器、余热锅炉或省煤器中的至少一种，利用高温烟气在换热管束外实现非接触式逆流换热，将烟气的温度由1200℃降至800℃以下，再将经过第一降温器后的烟气通入二级降温器，进行进一步地降温，以达到烟气降温的效果。第一降温器的换热管束中的冷却介质吸收高温烟气的热量后，变为蒸汽收集在蒸汽收集器3中，然后经过压缩机加压后连接蒸汽轮机20用于发电机21发电，或将蒸汽收集器中的蒸汽直接用于供热。由此不仅可以实现在极短的时间内烟气降温的目的，而且可以回收余热，用于供热、发电。
根据本实用新型的两级烟气降温和余热回收系统，所述二级降温器2内设置有石灰乳喷射器9，所述石灰乳喷射器9通过石灰乳供给管道10连接石灰乳储槽11，所述石灰乳供给管道10上连接有压缩泵12。
以上实施例中，二级降温器是采用内设石灰乳喷射器的方式，使石灰乳和烟气实现直接接触式的二次换热过程。具体的，将经过一级降温器降温之后的800℃烟气由烟气管道5通入二级降温器中，烟气自烟气管道5切向进入，形成旋流向上的运动轨迹，通过喷射石灰乳，一方面高温烟气因将石灰乳中的水分蒸发而迅速在2s内降低温度至200℃以下，另一方面碱性的石灰乳可与烟气中的酸性气体成分发生反应，生成的固体小颗粒会由于烟气的旋流产生的离心力而甩向二级降温器的壁面，进而被去除掉。
根据本实用新型的两级烟气降温和余热回收系统，所述两级烟气降温和余热回收系统还包括PLC控制系统13，所述一级降温器1与所述冷源8的连接处设置有电磁阀14，所述电磁阀14和所述压缩泵12分别连接所述PLC控制系统13。
以上实施例中，PLC控制系统13连接电磁阀14，通过控制电磁阀14的开关调节冷却介质的流量，完成烟气的一次换热过程；同时，PLC控制系统13连接压缩泵12，通过控制压缩泵12的压力来调节二级降温器的石灰乳喷射量，完成烟气的直接接触二次换热过程，最终达到通过PLC控制系统控制烟气降温过程的持续稳定地运行。
根据本实用新型的两级烟气降温和余热回收系统，所述烟气进口管道4、烟气管道5、排气管道6上分别布设有热电偶，所述热电偶连接所述PLC控制系统13。
烟气进口管道4上布设有第一热电偶15，烟气管道5上布设有第二热电偶16，排气管道6上布设有第三热电偶17，第一热电偶15、第二热电偶16以及第三热电偶17分别连接PLC控制系统13，通过PLC控制器实时监测烟气的温度，并根据烟气的温度控制电磁阀12和压缩泵14，使得高温烟气被快速降温。另外，由于垃圾经等离子体气化炉气化后的烟气为还原性，因此，本实施例的第一热电偶15采用高纯铂金为负极、铂铑合金为正极，保护管材质为刚玉，该种材质的热电偶在还原性气氛下的长期测温区间保持在0～1300℃；与此类似的，第二热电偶16以镍铬合金为正极，以镍硅合金为负极，采用石墨为保护管材质，该种材质的热电偶在还原性气氛下长期测温区间为0～900℃。
根据本实用新型的两级烟气降温和余热回收系统，所述二级降温器的下端设置有灰斗18。
以上实施例中，从等离子体气化炉出来的高温烟气，温度在1200℃左右，烟气中除含有CH4、CO、H2等可用合成气外，还含有SO2、NOX、HCl、HF、CO2等酸性气体，将该烟气经过第一降温器降温后通入第二降温器2中，第二降温器2中的石灰乳喷射器喷射出的石灰乳为碱性，其与烟气中的酸性气体发生反应生成固体小颗粒，灰斗18用来接收固体小颗粒并去除固体小颗粒，
根据本实用新型的两级烟气降温和余热回收系统，所述冷却介质为水、空气或油中的至少一种。
以上实施例中，冷却介质为水、空气或油中的至少一种，可在换热管束7中流动，高温烟气在换热管束7外流动，实现非接触式逆流一次换热过程，冷去介质吸收烟气的热量而变为蒸汽，并储存于蒸汽收集器中用于发电或直接用于供热，以达到烟气余热回收的效果。
根据本实用新型提供的一种基于上述实施例的两级烟气降温和余热回收系统的烟气降温和余热回收方法，包括以下步骤：
步骤1，一次降温：将从等离子体气化炉出来的烟气通过烟气进口管道通入第一降温器中，所述烟气在第一降温器的换热管束外流动，与换热管束中的冷却介质逆向流动，实现非接触式一次换热过程，得一次降温后的烟气；
步骤2，余热回收：在所述烟气与所述冷却介质逆向流动的过程中，所述冷却介质吸收烟气的热量并转化为蒸汽，蒸汽收集器收集所述蒸汽，并将收集的蒸汽用于发电或直接供热，以完成烟气预热的回收；
步骤3，二次降温：将所述一次降温后的烟气通入第二降温器，实现二次换热过程后排出的烟气，即完成烟气的降温和余热回收。
以上实施例中，从等离子体气化炉出来的烟气的温度为1200℃左右，将其通入一级降温器，一级降温器为换热器、余热锅炉或省煤器中的至少一种，利用高温烟气在换热管束外实现非接触式逆流换热，将烟气的温度由1200℃降至800℃以下，再将经过第一降温器后的烟气通入二级降温器，进行进一步地降温，已达到烟气降温的效果。第一降温器的换热管束中的冷却介质吸收高温烟气的热量后，变为蒸汽收集在蒸汽收集器3中，然后经过压缩机加压后连接蒸汽轮机20用于发电机21发电，或将蒸汽收集器中的蒸汽直接用于供热。由此不仅可以实现在极短的时间内烟气降温的目的，抑制了二恶英在低温下再次合成，而且还可以回收余热，用于供热、发电。
根据本实用新型所提供的两级烟气降温和余热回收方法，步骤3中，所述二次换热器中设置有石灰乳喷射器，所述一次降温后的烟气通过烟气管道切向进入二次换热器，与石灰乳喷射器喷出的石灰乳直接接触，完成对烟气的直接接触式的二次降温，得到二次降温后的烟气。
以上实施例中，二级降温器2是采用内设石灰乳喷射器的方式，使石灰乳和烟气实现直接接触式的二次换热过程。具体的，将经过一级降温器降温之后的800℃烟气由烟气管道5通入二级降温器中，烟气自烟气管道5切向进入，形成旋流向上的运动轨迹，通过喷射石灰乳，一方面高温烟气因将石灰乳中的水分蒸发而迅速在2s内降低温度至200℃以下，另一方面碱性的石灰乳可与烟气中的酸性气体成分发生反应，生成的固体小颗粒会由于烟气的旋流产生的离心力而甩向二级降温器的壁面，进而被去除掉。
根据本实用新型所提供的两级烟气降温和余热回收方法，所述两级烟气降温和余热回收系统还包括PLC控制系统13，所述一级降温器1与所述冷源8的连接处设置有电磁阀14，所述电磁阀14和所述压缩泵12分别连接所述PLC控制系统13。
以上实施例中，PLC控制系统13连接电磁阀14，通过控制电磁阀14的开关调节冷却介质的流量，完成烟气的一次换热过程；同时，PLC控制系统13连接压缩泵12，通过控制压缩泵12的压力来调节二级降温器2的石灰乳喷射量，完成烟气的直接接触二次换热过程，最终达到通过PLC控制系统控制烟气降温过程的持续稳定地运行。
本实用新型的两级串联降温器组合的设计方式可以极大限度的降低对设备的损耗，同时可以将烟气的余热进行回收利用。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。