CN107305015A - 烟囱组件 - Google Patents

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隋晓峰
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Abstract

本发明公开了一种烟囱组件，包括：烟囱装置、烟气余热回收装置以及集液箱，烟囱装置包括烟囱和与烟囱相连的烟道；烟气余热回收装置设在烟囱和烟道中的至少一个内，烟气余热回收装置包括填料层，填料层的顶部设有喷淋液入口，填料层的底部设有喷淋液出口；集液箱上形成有入口和出口，入口与喷淋液出口相连，出口与喷淋液入口相连。根据本发明的烟囱组件，省去了传统的烟囱组件中的连接烟道，有效地减小了流动阻力，省略了增压设备，从而降低了烟囱组件的整体成本，且减小了烟气余热回收装置的占用空间。此外，还可避免烟气和喷淋液直接接触换热形成涡流、紊流，提高了烟囱组件的稳定性，且延长了烟气与喷淋液的接触时间，提高了换热效率。

Description

烟囱组件
技术领域
本发明涉及能源技术应用领域，尤其是涉及一种烟囱组件。
背景技术
相关技术中，用于烟气余热回收的装置主要为直接接触式余热回收装置。然而，直接接触式余热回收装置采用气液直接接触喷淋的换热方式，容易形成涡流、紊流，影响换热效率和整个系统的操作稳定性。此外，烟气经连接烟道即旁路烟道进入余热回收装置进行换热，沿程阻力大，需额外设置增压设备例如风机进行增压，成本高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种烟囱组件，该烟囱组件的阻力小、换热效率高且稳定性好。
根据本发明的烟囱组件，包括：烟囱装置，所述烟囱装置包括烟囱和与所述烟囱相连的烟道；烟气余热回收装置，所述烟气余热回收装置设在所述烟囱和所述烟道中的至少一个内，所述烟气余热回收装置包括填料层，所述填料层的顶部设有喷淋液入口，所述填料层的底部设有喷淋液出口；以及集液箱，所述集液箱上形成有入口和出口，所述入口与所述喷淋液出口相连，所述出口与所述喷淋液入口相连。
根据本发明的烟囱组件，通过将烟气余热回收装置设在烟囱和烟道中的至少一个内，省去了传统的烟囱组件中的连接烟道，有效地减小了流动阻力，省略了增压设备，从而降低了烟囱组件的整体成本，且大大地减小了烟气余热回收装置的占用空间，减小了烟囱组件的整体占地面积。此外，通过在烟气余热回收装置内设置填料层，使得烟气与喷淋液在填料层处进行换热，避免了烟气和喷淋液直接接触换热形成涡流、紊流，提高了烟囱组件的稳定性，且延长了烟气与喷淋液的接触时间，提高了换热效率。
根据本发明的一些实施例，所述烟囱竖直设置。
具体地，当所述烟气余热回收装置设在所述烟囱内时，所述烟囱包括：第一烟囱段；第二烟囱段，所述第二烟囱段设在所述第一烟囱段的下方；以及连接段，所述连接段连接在所述第一烟囱段和所述第二烟囱段之间，其中所述烟气余热回收装置设在所述连接段内，所述喷淋液入口位于所述连接段内的顶部，所述连接段内的底部具有储液槽，所述喷淋液出口形成在所述储液槽的内壁上。
根据本发明的一些实施例，所述第二烟囱段的上端伸入所述连接段内，所述第二烟囱段的所述上端的外周壁与所述连接段内的内壁之间限定出所述储液槽。
进一步地，所述第二烟囱段的所述上端的顶部设有挡液帽。
具体地，所述连接段的横截面积大于所述第一烟囱段的横截面积且大于所述第二烟囱段的横截面积。
根据本发明的一些实施例，所述烟道水平延伸。
可选地，所述填料层为塑料板或不锈钢波纹填料层。
可选地，当所述填料层为不锈钢波纹填料层时，所述填料层为S型波纹填料层和双斜波填料层中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述集液箱与所述烟气余热回收装置分别为单独的两个部件，所述集液箱位于所述烟囱装置外。
根据本发明的一些实施例，所述烟囱组件还包括：加碱系统，所述加碱系统被构造成当所述集液箱内的pH值小于第一预定阈值时向所述集液箱内投放碱液或碱面。
进一步地，所述加碱系统被构造成当所述集液箱内的pH值达到第二预定阈值时停止向所述集液箱内投放碱液或碱面，所述第二预定阈值大于所述第一预定阈值。
具体地，所述集液箱内具有集液腔和碱液腔，所述碱液适于放置在所述碱液腔内。
可选地，所述第一预定阈值为7，所述第二预定阈值为9。
具体地，所述集液箱位于所述烟气余热回收装置的下方。
进一步地，所述集液箱的上部形成有溢流口。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的烟囱组件的示意图；
图2是根据本发明另一个实施例的烟囱组件的示意图。
附图标记：
烟囱组件100，
烟囱装置1，烟囱11，第一烟囱段111，第二烟囱段112，连接段113，烟道12，
烟气余热回收装置2，喷淋液入口21，喷淋液出口22，填料层23，储液槽24，
集液箱3，集液腔31，碱液腔32，
挡液帽4，支撑部41，挡液部42。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的烟囱组件100。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的烟囱组件100，包括烟囱装置1、烟气余热回收装置2和集液箱3。
烟囱装置1包括烟囱11和与烟囱11相连的烟道12。例如，参照图1并结合图2，烟囱11竖直设置，烟道12连接在烟囱11的中下部，且烟道12水平延伸。
烟气余热回收装置2设在烟囱11和烟道12中的至少一个内，也就是说，烟气余热回收装置2可以只设在烟囱11和烟道12中的其中任意一个内，也可以同时设在烟囱11和烟道12内。由此，烟气直接在烟囱11和/或烟道12内的烟气余热回收装置2中进行换热，省去了传统的烟囱组件中的连接烟道，有效地减小了流动阻力，且无需另外设置增压设备，从而降低了烟囱组件100的整体成本。此外，还大大地减小了烟气余热回收装置2的占地面积，减小了烟囱组件100的整体占用空间。
具体地，烟气余热回收装置2包括填料层23，填料层23的顶部设有喷淋液入口21，填料层23的底部设有喷淋液出口22。其中，填料层23为烟气与喷淋液的热质交换界面。由此，烟气与喷淋液在填料层23处进行换热，避免了烟气和喷淋液直接接触换热形成涡流、紊流，提高了烟囱组件100的稳定性，且延长了烟气与喷淋液的接触时间，提高了换热效率。
集液箱3上形成有入口和出口，集液箱3的入口与喷淋液出口22相连，集液箱3的出口与喷淋液入口21相连。由此，喷淋液入口21喷出的喷淋液与烟气换热后，可从喷淋液出口22处流回集液箱3内，从而可以循环利用喷淋液，节约了喷淋液的用量。
例如，在图1的示例中，烟气在填料层23处与从顶部的喷淋液入口21喷淋下来的喷淋液逆流接触进行换热。在图2的示例中，烟气在填料层23处与从顶部的喷淋液入口21喷淋下来的喷淋液垂直接触进行换热。换热后的喷淋液吸收了烟气中的热量例如显热和潜热，使得烟气的温度降低。此外，烟气经过填料层23时与填料层23发生撞击，由此，可将烟气中的液滴例如水滴分离出来，从而降低了烟气的含湿量。换热后的喷淋液经喷淋液出口22流回集液箱3，将换热后的喷淋液中的热量回收后，可重新输入至喷淋液入口21与烟气再次进行换热。
根据本发明实施例的烟囱组件100，通过将烟气余热回收装置2设在烟囱11和烟道12中的至少一个内，省去了传统的烟囱组件100中的连接烟道即旁路烟道，有效地减小了流动阻力，省略了增压设备，从而降低了烟囱组件100的整体成本，且大大地减小了烟气余热回收装置2的占用空间，减小了烟囱组件100的整体占地面积。此外，通过在烟气余热回收装置2内设置填料层23，使得烟气与喷淋液在填料层23处进行换热，避免了烟气和喷淋液直接接触换热形成涡流、紊流，提高了烟囱组件100的稳定性，且延长了烟气与喷淋液的接触时间，提高了换热效率。
根据本发明的一些实施例，当烟气余热回收装置2设在烟囱11内时，如图1所示，烟囱11包括第一烟囱段111、第二烟囱段112以及连接段113。其中，第二烟囱段112设在第一烟囱段111的下方，连接段113连接在第一烟囱段111和第二烟囱段112之间，烟气余热回收装置2设在连接段113内。喷淋液入口21位于连接段113内的顶部，连接段113内的底部具有储液槽24，喷淋液出口22形成在储液槽24的内壁上。由此，可将与烟气换热后的喷淋液暂时储存在储液槽24中，且便于喷淋液从喷淋液出口22流至集液箱3内。
例如，在图1的示例中，第一烟囱段111、连接段113、第二烟囱段112从上到下依次竖直设置，第二烟囱段112的上端伸入连接段113内，第二烟囱段112的上端的外周壁与连接段113内的内壁之间限定出储液槽24。结构简单，便于实现。
可选地，连接段113的横截面积大于第一烟囱段111的横截面积，且连接段113的横截面积大于第二烟囱段112的横截面积。由此，可降低烟气在连接段113的流动速度，减小烟气的流动阻力，且进一步地增加了烟气与喷淋液的接触时间，进而提高了换热效率。
进一步地，第二烟囱段112的上端的顶部设有挡液帽4。参照图1，挡液帽4包括支撑部41和挡液部42。支撑部41沿上下方向延伸，支撑部41的一端(例如，图1中的下端)与第二烟囱段112的上端相连，支撑部41的另一端(例如，图1中的上端)与挡液部42相连。挡液部42水平延伸，且挡液部42的面积优选大于第二烟囱段112的上端开口处的横截面积。由此，可将从连接段113的顶部流下的喷淋液导向储液槽24，避免上述喷淋液流到第二烟囱段112内。
根据本发明的一些实施例，填料层23为塑料板或不锈钢波纹填料层23。其中，当填料层23为塑料板填料层23时，填料层23优选为低比表面积的塑料板。当填料层23为不锈钢波纹填料层23时，填料层23为S型波纹填料层23和双斜波填料层23中的至少一种。也就是说，填料层23可以为S型波纹填料层23和双斜波填料层23中的其中任意一种，也可以为S型波纹填料层23和双斜波填料层23组成的混合填料层。
其中，S型波纹填料层23中的S型波纹填料的比表面积可以为118m2/m3(平方米/立方米)，厚度为0.5mm-1.5mm，网孔形状可以为矩形或圆形，孔面积可以为5*5mm2或者Φ4mm2。双斜波填料层23中的双斜波填料的比表面积可以为125m2/m3，厚度为0.5mm-2mm，网孔形状可以为矩形或圆形，孔面积为5*5mm2或者Φ4mm2。
具体地，填料层23可以为多层，例如，可以从下到上设置第一填料层至第四填料层共四层填料层23，每层填料层23的高度均为0.5m，总高度为2m。其中第一填料层和第二填料层主要吸收烟气降温之后的显热，第三填料层和第四填料层主要吸收烟气相变之后的潜热。由此，可以提高烟气与喷淋液的换热效果。
根据本发明的一些实施例，集液箱3与烟气余热回收装置2分别为单独的两个部件，也就是说，集液箱3与烟气余热回收装置2分体设置，集液箱3位于烟囱装置1外。例如，在图1和图2的示例中，集液箱3位于烟气余热回收装置2的下方。由此，进一步地减小了烟气余热回收装置2的体积，从而节省了占用空间，减小了烟囱组件100的整体占地面积。
根据本发明的一些实施例，烟囱组件100还包括加碱系统(图未示出)，加碱系统被构造成当集液箱3内的pH值小于第一预定阈值时向集液箱3内投放碱液或碱面。进一步地，加碱系统被构造成当集液箱3内的pH值达到第二预定阈值时停止向集液箱3内投放碱液或碱面，第二预定阈值大于第一预定阈值。可选地，第一预定阈值为7，第二预定阈值为9，但不限于此。由此，可通过向集液箱3内投放碱液或碱面调节集液箱3内的喷淋液的酸碱度，保证进入烟气余热回收装置2的喷淋液呈碱性或弱碱性，从而可以防止酸性喷淋液腐蚀烟囱组件100中的部件。
具体地，集液箱3内具有集液腔31和碱液腔32，碱液适于放置在碱液腔32内。例如，在图1和图2的示例中，集液箱3分为两层，其中上层为集液腔31，下层为碱液腔32，集液腔31和碱液腔32彼此间隔开。
进一步地，集液箱3的上部形成有溢流口(图未示出)。由此，当集液腔31内的液体超出集液腔31的最高液位(即达到溢流口的高度)时，多余的液体可从溢流口流出。
下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的烟囱组件100的两个具体实施例。
实施例一：
如图1所示，根据本发明实施例的烟囱组件100，包括烟囱装置1、烟气余热回收装置2、集液箱3和加碱系统。
烟囱装置1包括烟囱11和与烟囱11相连的烟道12，烟囱11竖直设置，烟道12水平延伸。烟囱11包括第一烟囱段111、第二烟囱段112以及连接段113。其中，第二烟囱段112设在第一烟囱段111的下方，连接段113连接在第一烟囱段111和第二烟囱段112之间。连接段113的横截面积大于第一烟囱段111的横截面积且大于第二烟囱段112的横截面积。第二烟囱段112的上端伸入连接段113内，第二烟囱段112的上端的外周壁与连接段113内的内壁之间限定出储液槽24。烟气余热回收装置2设在连接段113内。
烟气余热回收装置2包括填料层23，填料层23的顶部设有喷淋液入口21，填料层23的底部设有喷淋液出口22。其中，喷淋液入口21位于连接段113内的顶部，连接段113内的底部具有储液槽24，喷淋液出口22形成在储液槽24的内壁上。具体地，可以从下到上设置第一填料层至第四填料层共四层填料层23，每层填料层23的高度均为0.5m，总高度为2m。其中第一填料层和第二填料层主要吸收烟气降温之后的显热，第三填料层和第四填料层主要吸收烟气相变之后的潜热。
集液箱3位于烟气余热回收装置2的下方，集液箱3上形成有入口和出口，集液箱3的入口与喷淋液出口22相连，集液箱3的出口与喷淋液入口21相连。由此，将集液箱3内的喷淋液输送至喷淋液入口21与烟囱11或烟道12内的烟气换热后，可从喷淋液出口22处流回集液箱3内，从而可以循环利用喷淋液，节约了喷淋液的用量。
第二烟囱段112的上端的顶部设有挡液帽4。参照图1，挡液帽4包括支撑部41和挡液部42。支撑部41沿上下方向延伸，支撑部41的下端与第二烟囱段112的上端相连，支撑部41的上端与挡液部42相连。挡液部42水平延伸，且挡液部42的面积优选大于第二烟囱段112的上端开口处的横截面积。由此，可将从连接段113的顶部流下的喷淋液导向储液槽24，避免上述喷淋液流到第二烟囱段112内。
加碱系统被构造成当集液箱3内的pH值小于7时向集液箱3内投放碱液或碱面，当集液箱3内的pH值达到9时停止向集液箱3内投放碱液或碱面。由此，可通过向集液箱3内投放碱液或碱面调节集液箱3内的喷淋液的酸碱度，保证进入烟气余热回收装置2的喷淋液呈碱性或弱碱性，从而可以防止酸性喷淋液腐蚀烟囱组件100中的部件。
集液箱3为两层，其中上层为集液腔31，下层为碱液腔32，集液腔31和碱液腔32彼此间隔开。集液腔31上形成有溢流口。由此，当集液腔31内的液体超出集液腔31的最高液位时，多余的液体可从溢流口流出。
例如，烟气在填料层23处与从顶部的喷淋液入口21喷淋下来的喷淋液逆流接触进行换热。换热后的喷淋液吸收了烟气中的显热和潜热，使得烟气的温度和含湿量降低。换热后的喷淋液经挡液帽4导向储液槽24，并由储液槽24内壁的喷淋液出口22流回集液箱3。此时，将换热后的喷淋液中的热量回收后，可重新输入至喷淋液入口21与烟道12或烟囱11内的烟气进行换热。
实施例二：
如图2所示，本实施例与实施例一的结构大致相同，其中相同的部件采用相同的附图标记，不同之处在于：实施例一中的烟气余热回收装置2设在竖直设置的烟囱11内，而实施例二中，烟气余热回收装置2设在水平延伸的烟道12内。
具体地，参照图2，储液槽24形成在烟气余热回收装置2的底部。此时，从烟气余热回收装置2顶部喷淋液入口21喷淋出的喷淋液直接汇集在储液槽24内，并由储液槽24内壁的喷淋液出口22流回集液箱3。
根据本发明实施例的烟囱组件100，减小了流动阻力，省略了增压设备，降低了烟囱组件100的整体成本。此外，避免了烟气和喷淋液直接接触换热形成涡流、紊流，提高了烟囱组件100的稳定性，且延长了烟气与喷淋液的接触时间，提高了换热效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种烟囱组件，其特征在于，包括：
烟囱装置，所述烟囱装置包括烟囱和与所述烟囱相连的烟道；
烟气余热回收装置，所述烟气余热回收装置设在所述烟囱和所述烟道中的至少一个内，所述烟气余热回收装置包括填料层，所述填料层的顶部设有喷淋液入口，所述填料层的底部设有喷淋液出口；以及
集液箱，所述集液箱上形成有入口和出口，所述入口与所述喷淋液出口相连，所述出口与所述喷淋液入口相连。
2.根据权利要求1所述的烟囱组件，其特征在于，所述烟囱竖直设置。
3.根据权利要求1所述的烟囱组件，其特征在于，当所述烟气余热回收装置设在所述烟囱内时，所述烟囱包括：
第一烟囱段；
第二烟囱段，所述第二烟囱段设在所述第一烟囱段的下方；以及
连接段，所述连接段连接在所述第一烟囱段和所述第二烟囱段之间，其中所述烟气余热回收装置设在所述连接段内，所述喷淋液入口位于所述连接段内的顶部，所述连接段内的底部具有储液槽，所述喷淋液出口形成在所述储液槽的内壁上。
4.根据权利要求3所述的烟囱组件，其特征在于，所述第二烟囱段的上端伸入所述连接段内，所述第二烟囱段的所述上端的外周壁与所述连接段内的内壁之间限定出所述储液槽。
5.根据权利要求4所述的烟囱组件，其特征在于，所述第二烟囱段的所述上端的顶部设有挡液帽。
6.根据权利要求3所述的烟囱组件，其特征在于，所述连接段的横截面积大于所述第一烟囱段的横截面积且大于所述第二烟囱段的横截面积。
7.根据权利要求1所述的烟囱组件，其特征在于，所述烟道水平延伸。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的烟囱组件，其特征在于，所述填料层为塑料板或不锈钢波纹填料层。
9.根据权利要求8所述的烟囱组件，其特征在于，当所述填料层为不锈钢波纹填料层时，所述填料层为S型波纹填料层和双斜波填料层中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的烟囱组件，其特征在于，所述集液箱与所述烟气余热回收装置分别为单独的两个部件，所述集液箱位于所述烟囱装置外。
11.根据权利要求1所述的烟囱组件，其特征在于，进一步包括：
加碱系统，所述加碱系统被构造成当所述集液箱内的pH值小于第一预定阈值时向所述集液箱内投放碱液或碱面。
12.根据权利要求11所述的烟囱组件，其特征在于，所述加碱系统进一步被构造成当所述集液箱内的pH值达到第二预定阈值时停止向所述集液箱内投放碱液或碱面，所述第二预定阈值大于所述第一预定阈值。
13.根据权利要求11所述的烟囱组件，其特征在于，所述集液箱内具有集液腔和碱液腔，所述碱液适于放置在所述碱液腔内。
14.根据权利要求11所述的烟囱组件，其特征在于，所述第一预定阈值为7，所述第二预定阈值为9。
15.根据权利要求1所述的烟囱组件，其特征在于，所述集液箱位于所述烟气余热回收装置的下方。
16.根据权利要求1所述的烟囱组件，其特征在于，所述集液箱的上部形成有溢流口。
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