[发明专利]一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置

权利要求书

1.一种阶梯制冷自动排水的微型烟气预处理装置，其特征在于：包括管道系统、管道支持系统、测量系统、排水循环系统和制冷散热系统；

其中，管道系统包括进气口(1)、空冷管(2)、水冷管(4)、管体(25)和出气管(24)；管道支持系统包括立柱一(6)、底座(30)、脚垫(31)、上固定架(7)、下固定架(18)、支架(29)、立柱二(35)和托架(34)；测量系统包括前温湿度传感器(8)、后温湿度传感器(22)和温度传感器(14)、温湿度传感器固定架(23)和光电传感器(33)；排水循环系统包括集水渠(27)、导管(28)、U型管(32)、光电传感器(33)、水泵(19)和水冷管(4)；制冷散热系统包括空冷管(2)、水冷管(4)、制冷片(15)、散热片(9)、风扇(20)和制冷芯(13)；

进气口(1)位于空冷管(2)前端，空冷管(2)进气端外部包裹水冷管(4)，立柱一(6)和立柱二(35)分别与底座(30)相连，底座(30)下方均匀分布四个脚垫(31)，脚垫(31)通过强力胶粘接在底座(30)底部，上固定架(7)、下固定架(18)分别通过带有竖缝的穿孔与立柱一(6)相连，托架(34)通过带有竖缝的穿孔与立柱二(35)连接；前温湿度传感器(8)和后温湿度传感器(22)分别位于制冷芯(13)的两端，前温湿度传感器(8)和后温湿度传感器(22)通过温湿度传感器固定架(23)安装在板筋(11)上；散热片(9)安装在制冷芯(13)上部的板筋(11)上，风扇(20)通过螺栓(10)和螺母(21)固定在散热片(9)上，散热片(9)与制冷芯(13)之间为制冷芯凸台(12)，制冷片(15)安装在制冷芯凸台(12)上，制冷芯凸台(12)上留有温度传感器插孔(16)，用于安装温度传感器(14)；制冷芯(13)内部为制冷芯肋片(17)，出气管(24)连接在制冷芯(13)末端，出气管(24)连接管体(25)，管体(25)下部连接集水渠(27)，集水渠(27)下部连接导管(28)，导管(28)后接U型管(32)，U型管(32)末端设置托架(34)，托架(34)上安装光电传感器(33)，托架(34)固定在立柱二(35)上，U型管(32)末端连接水泵(19)，水泵(19)通过管道连接进水口(5)；下固定架(18)末端通过螺钉(26)固定在支架(29)上，支架(29)固定在底座(30)上；

所述水冷管(4)两端上部和下部分别设置出水口(3)和进水口(5)，水泵(19)前端连接U型管(32)左侧管路，水泵(19)末端接水冷管(4)的进水口(5)，当水位升至光电传感器(33)发射端时，光电传感器(33)的信号被阻挡，反馈到电路，使得水泵(19)接通，将U型管(32)中低温凝结水抽至水冷管(4)中对烟气进行降温，水冷管(4)为套管式换热器，冷却水在套管中自下而上流动，气体在内管中自左向右流动；

所述制冷散热系统采用阶梯制冷，包括空冷段、水冷段和半导体制冷段，空冷段为空冷管(2)，水冷段为水冷管(4)，半导体制冷段包括制冷片(15)、散热片(9)、风扇(20)以及制冷芯(13)；制冷芯(13)包括制冷芯凸台(12)、制冷芯肋片(17)和板筋(11)，制冷芯凸台(12)上开有圆形温度传感器插孔(16)，用来插入温度传感器(14)，温度传感器(14)用来测量制冷芯肋片(17)的温度；散热片(9)与风扇(20)的四角对应位置上有螺纹孔，螺栓(10)通过对应的螺纹孔，由螺母(21)固定；制冷片(15)冷面紧贴制冷芯(13)的制冷芯凸台(12)，连接端面涂有导热硅脂，制冷片(15)热面与散热片(9)紧贴，连接端面涂有导热硅脂；散热片(9)四角的螺纹孔与管体(25)和板筋(11)的螺纹孔在竖直方向上对应，由螺栓(10)和螺母(21)连接；

所述装置前部有进气口(1)、空冷管(2)和水冷管(4)；装置中部为管体(25)；装置后部有出气管(24)进气口(1)导入高温烟气，空冷管(2)为铜质材料，导热效果好，可以增强高温烟气与外界环境的对流换热与辐射散热，水冷管(4)为套管式换热器，烟气从水冷管(4)的内管流过，冷却水从水冷管(4)的套管中流过，烟气与冷却水通过管壁进行换热，烟气温度进一步降低，其温度接近外界环境温度值，冷却水温度上升，经烟气加热后的冷却水从出水口(3)排出；管体(25)左端开口位于中部偏下，管体(25)右端开口位于中部偏上；烟气经过水冷管(4)后，温度由高温降到略高于环境温度，随后进入管体(25)，即半导体制冷部分，此时的烟气为饱和状态，由于管体(25)横截面积大于进气口(1)的横截面积，烟气速度下降，与制冷芯肋片充分接触，烟气从管体(25)左下角流入，至管体(25)右上角流出，在管体(25)中的路程长，增加了换热面积，烟气温度将继续下降，直到达到设定温度4℃，烟气中的水分因温度下降，从烟气中析出形成冷凝水，沿制冷芯肋片下滑并滴落至管体(25)底部，由于管体(25)采用倾斜安装方式，冷凝水在重力作用下积聚在集水渠(27)内。