CN108036346B - 适于锅炉的烟汽节能微排方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于锅炉的烟汽节能微排方法，还涉及一种适于锅炉的烟汽节能微排装置，所述方法采用多段换热，多段换热产生的冷凝水分段引出，以热交换方式对烟气中的蒸汽进行冷凝，以减少烟气中的水含量，实现烟汽微排，所述装置包括热交换设备，所述热交换设备的壳体内沿轴向分段分布有多个相互间隔的热交换单元，所述热交换单元的换热件内设有封闭的管程介质通道，所述热交换单元前后两侧的壳体空腔通过热交换单元的壳程介质通道连通，任意两个相邻热交换单元之间均设置用于引出冷凝水的冷凝水排放管道。本发明有助于减轻或消除酸性冷凝水对烟道的腐蚀和堵塞，有助于烟汽汽化潜热的回收循环利用，并有利于减轻或消除源于烟汽的大气霾污染。

Description

适于锅炉的烟汽节能微排方法及装置

技术领域

本发明涉及一种适于锅炉的烟汽节能微排方法，还涉及一种采用该方法的适于锅炉的烟汽节能微排装置，属分段式锅炉烟汽（气）余热汽液相变回收系统，用于锅炉等烟气的处理，特别是脱硫烟气的处理，通过控制或减少烟气中酸性气体成分在水的参与下直接或间接与碱性物质反应生成盐，进而减少源于盐的大气颗粒物和/或非颗粒状大气污染物，并有助于解决酸性冷凝水等腐蚀和堵塞烟道的问题。

背景技术

现有锅炉系统通常设有烟气降温的节能设备和系统（如：低端省煤器等），由于现有锅炉烟道换热方式的连接结构单一，在烟汽（气）向上或向前或上下弯曲段，烟气管道的表面散热到露点以下必然会产生酸性冷凝水，而冷凝水在重力作用向下流动（或积存在低洼处），同一管内的向上烟气与下落酸性水对顶的结果就是大幅度增加烟道阻力，时间一长就会造成烟道堵塞，烟道低洼处酸性水腐蚀破坏烟道，因此现有技术是用列管式或盘管式换热，设计规范规定锅炉烟道内不得结露，防止烟汽冷凝的酸性水腐蚀，现有节能技术将烟气显热利用，水蒸汽中蕴含大量汽化潜热却没有释放出来，形成烟气余热浪费。若将烟气大幅度降温，则产生汽液相变，积存的酸性冷凝水就会在较短时间内将烟道堵塞或将腐蚀破坏烟道，导致锅炉烟道不能正常排放烟气，所以现有锅炉烟汽余热回收不能大幅度降温产生相变，只能将大部分烟气热能和水蒸汽的潜热经过烟囱对空排放，造成浪费能源和环境热污染。

另一方面，特别是对于湿法脱硫等经过湿法处理的烟气，由于其中的含水量较高，为二氧化硫等酸性气体与水结合形成酸性物质、进而与烟气中的碱性成分反应形成盐提供了所需的水分，研究表明，这种盐是大气霾污染、特别是重度霾的一个重要来源和诱因，仅仅通过控制烟气温度不低于露点，尽管在避免酸性冷凝水对管道腐蚀等方面具有明显的作用，但不仅存在上述热能浪费的问题，更不利于控制烟气导致的霾污染。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种适于锅炉的烟汽节能微排方法，还提供了一种采用或用于实施这种方法的分段分流式的烟汽节能微排装置（又可称锅炉烟汽节能“消白”装置），以及时将热交换产生的冷凝水引出，有利于减轻酸性冷凝水对烟道等设备的腐蚀，有利于降低烟气中的含水量，进而有利于减少热能损失，减少源于烟汽的大气霾污染。

本发明所采用的技术方案为：

一种适于锅炉的烟汽节能微排方法，其在烟道上接入热交换设备，以热交换方式对烟气中的蒸汽进行冷凝，转换为冷凝水并将冷凝水引出，以减少烟气中的水含量，实现烟汽微排。

通过减少烟气中的水含量，控制或减少烟气中酸性气体成分在水的参与下直接或间接与碱性物质反应生成盐，进而减少源于盐的大气颗粒物和/或非颗粒状大气污染物。

所述热交换设备优选采用多段换热，多段换热产生的冷凝水分段引出，以减轻或避免酸性冷凝水对热交换设备及后续烟道和其他设备的腐蚀及磨损。

所述热交换设备可以在进行热交换的过程中实现包括水蒸汽冷凝、粉尘沉降、冷凝水引出和烟气排放的四相分流。

例如，所述热交换设备的壳体内沿轴向分段分布有多个相互间隔的热交换单元，所述热交换单元的换热件内设有封闭的管程介质通道，所述热交换单元前后两侧的壳体空腔通过热交换单元的壳程介质通道连通，任意两个相邻热交换单元之间均设置用于引出冷凝水的冷凝水排放管道，进气侧烟道中的含有蒸汽和粉尘的烟气从热交换设备的壳程介质进口进入热交换设备，经过热交换单元时与换热件中的吸热介质（冷媒）间接换热，依靠热交换单元在壳体内腔中形成的阻挡及面积变化，例如，在热交换单元之间形成较大的过流断面面积以足以产生重力沉降，而烟气折流与换向过程中悬浮颗粒物特别是主要由冷凝形成的液态颗粒物相互碰撞也有助于聚集为更大的颗粒物，或者碰撞并附着在换热件或壳体表面，烟气流动的过程中形成惯性分离和重力分离效应，包括烟尘在内的悬浮颗粒物与烟气分离并沉降，烟气中的蒸汽因放热而转换为冷凝水凝聚在和/或流经悬浮颗粒物的沉积区域，粉尘混入冷凝水一同从热交换设备的冷凝水排放管道排出，冷凝和分离后的烟气从热交换设备的壳程介质出口排出。

热交换设备排出的混有粉尘的冷凝水进入相应的水处理设备，分离出其中的粉尘，所述水处理设备可以采用斜板沉淀池等现有技术。

一种适于锅炉的烟汽节能微排装置，可采用本发明公开的任意一种适于锅炉的烟汽节能微排方法或用于实施本发明公开的任意一种适于锅炉的烟汽节能微排方法，其包括热交换设备，所述热交换设备包括适于接入烟道的壳体，所述壳体的进气侧端口为壳程介质进口，用于连接进气侧烟道，出气侧端口为壳程介质出口，用于连接出气侧烟道，所述壳体内沿轴向分段分布有多个相互间隔的热交换单元，所述热交换单元的换热件内设有封闭的管程介质通道，所述热交换单元前后两侧的壳体空腔通过所述热交换单元的壳程介质通道连通。通过分段设置热交换单元，热交换单元中的中空孔板或换热管等换热件能够在壳程内对烟气流形成一定的阻挡，使烟气流改变方向和流速，不仅起到冷凝作用，而且还对烟气中的粉尘和凝结出的微小水珠起到惯性分离（离心分离）作用，同时还得能够使烟气中的粉尘、气溶胶和微小水珠等相互碰撞，聚集呈较大的颗粒，以利于从烟气中分离，分段设置的热交换单元还极大程度的改变了壳体内腔的介质通道面积，在热交换单元中由于换热件占据了一定的横截面面积，例如，可以占据壳体内横截面积的50%-70%，由此通过适宜的设计使烟气在相邻热交换单元之间流动时的速度明显下降到足以形成有效重力沉降的程度，而且进出热交换单元过程中烟气流速和流向的大幅度改变，也能够形成较为明显的惯性分离。

优选地，所述热交换单元的换热件数量为一个或多个，所述热交换单元的壳程介质通道包括下列任意一种或多种：

1）换热件与壳体内壁之间的间隙，包括各种形状的换热件边缘缺口；

2）换热件上设置的轴向通孔，包括由换热件本身外形形成的连通热交换单元前后两侧壳体空腔的各种形状的空间；

3）换热件各部分之间的间隙；

4）当换热件的数量为多个时，各所述换热件之间的间隙等。

优选地，所述热交换单元的换热件可以采用如下任意一种形式或任意多种形式的任意组合：

1)横向（与壳体的轴线垂直或夹角大于45°的方向）设置的中空孔板，同一热交换单元中的中空孔板数量通常可以为一个，所述中空孔板设有迎风侧面板和背风侧面板，所述迎风侧面板和背风侧面板的外侧表面分别构成这种热交换单元的迎风侧端面和背风侧端面，所述迎风侧面板和背风侧面板上设有相互对应的并通过相应板孔连接管密封连接的通孔，所述板孔连接管为轴向（与壳体的轴线平行或与夹角不大于45°的方向）直管，穿过两所述面板之间的空间，所述板孔连接管的管孔构成所述中空孔板的壳程介质通道，所述中空孔板的内腔用于形成其管程介质通道，所述迎风侧面板和背风侧面板之间的空间构成所述中空孔板的空腔，可以在该空腔内设置隔板和/导流板形成所需的介质流通道，使介质流经空腔的各部分，尽量避免死角和短路，尽量使各处的流速符合要求，具体分隔或导流方式可以依据现有技术，所述板孔连接管两端分别与所述迎风侧面板和背风侧面板上相应通孔的边缘密封连接，所述中空孔板的周边优选与所述热交换设备的壳体的内壁密封连接，所述中空孔板上设置连通其内腔用于接入和排出吸热介质的吸热介质接口（包括吸热介质进口和吸热介质出口）；

2)横向设置的环形换热管，所述环形换热管的管孔构成其管程介质通道，同一热交换单元中的环形换热管的数量为一个或多个，当同一热交换单元中的所述环形换热管的数量为一个时，所述环形换热管的迎风侧外表面和背风侧外表面均呈平面，分别构成这种热交换单元的迎风侧端面和背风侧端面；当同一热交换单元中的所述环形换热管的数量为多个时，各所述环形换热管同心且大小不等，依次内外间隔分布，各所述环形换热管的迎风侧外表面位于同一个平面上，共同构成这种热交换单元的迎风侧端面，各所述环形换热管的背风侧外表面位于同一个平面上，共同构成这种热交换单元的背风侧端面；例如，这种热交换单元可以是两两相连的若干相邻环形换热管或两两相连的相互嵌套但相互间留有间距的若干环形换热管，由相互连通的多个环形换热管组成的任一独立的管程介质通道均设有吸热介质的进出口，用于接入和引出吸热介质，也可以是各环形换热管分别设置各自独立的吸热介质进出口，直接接入和引出吸热介质，相互之间不相连；

3)横向设置的螺旋换热管，所述螺旋换热管为平面螺旋换热管或立面螺旋换热管，所述平面螺旋换热管是指其管孔的中心线位于一平面内，所述立面螺旋换热管是指其管孔的中心线不位于一个平面内，所述螺旋换热管的管孔构成其管程介质通道，同一热交换单元中的螺旋换热管数量为一个或多个，当采用平面螺旋换热管时，当同一热交换单元中的所述平面螺旋换热管的数量为一个时，所述平面螺旋换热管的迎风侧外表面和背风侧外表面均呈平面，分别构成这种热交换单元的迎风侧端面和背风侧端面；当同一热交换单元中的所述平面螺旋换热管的数量为多个时，至少部分平面螺旋换热管的部分区域之间留有间距，各所述平面螺旋换热管的迎风侧外表面位于同一个平面上，共同构成这种热交换单元的迎风侧端面，各所述平面螺旋换热管的背风侧外表面位于同一个平面上，共同构成这种热交换单元的背风侧端面，当采用立面螺旋换热管时，当同一热交换单元中的所述立面螺旋换热管的数量为一个时，所述立面螺旋换热管的迎风侧外表面和背风侧外表面分别构成这种热交换单元的迎风侧端面和背风侧端面；当同一热交换单元中的所述立面螺旋换热管的数量为多个时，至少部分立面螺旋换热管的部分区域之间留有间距，各所述立面螺旋换热管的迎风侧外表面共同构成这种热交换单元的迎风侧端面，各所述立面螺旋换热管的背风侧外表面共同构成这种热交换单元的背风侧端面。

所述螺旋换热管及多个螺旋换热管的组合方式可以采用任意适宜的形式，例如，由外端旋转至内端的螺旋换热管；又如，类似于S形的双向单螺旋换热管，由外端旋转至中心附近，再转而由中心附近旋转到另一个外端；又如，沿轴向前后分布的两个构造相同的螺旋管，相互间的轴向间距为零或接近为零（包括存在因加工或装配等导致的轴向间隙的情形），例如紧挨在一起或共用同一个侧壁，优选在近螺旋中心处的内端相互连通，各螺旋换热管的外端分别设置为吸热介质的进口和出口，这种构造有利于吸热介质进出口的设置以及整体安装、维护和更换，且两换热管之间可以通过相互贴附的侧壁或共用侧壁交换热能，使两螺旋管形成整体构造的换热表面各处的换热强度基本相同，对各处烟气的吸热效果基本均衡，同一截面上各处烟气的温度基本相同，有利于控制烟气在轴向流动过程中的热交换过程，方便热工设计，有助于获得更好的冷凝效果，并且在两换热管之间不会形成难以清除的粉尘沉积，对冷凝水和粉尘的收集、导流和排放与单一换热管相同；又如，沿轴向前后分布的两个旋转方向相反的单螺旋形换热管，两者间的轴向间距为零或接近为零（包括存在因加工或装配等导致的间隙的情形），近螺旋中心处的内端相互连通，外端分别设置吸热介质的进口和出口，这种构造同样能够使得同一截面上各处的换热强度基本均衡，烟气温度基本一致，有利于热工设计和换热组织，而且能够在壳程中形成更为复杂的障碍，实现烟气更多的转向和相互冲击碰撞，有利于烟尘的惯性分离；又如，在同一平面上相互嵌套且相互间留有间距的多个螺旋管，其中一个优选的实施例为内端相互连通的双螺旋管，这种形式同样有利于所在平面各处换热强度的均衡。

多个换热管等换热件的连接以及换热件内部管程介质通道的构造应尽量保证介质流经全部管程介质通道，不留死角，不存在短路，且保证各处流速的基本均衡，必要时可以在换热管内设有封堵用的隔板，将首尾相连的环形介质流通道变为有头有尾的介质流通道或切断、限制短路路径，以避免短路、控制各路径的阻力或实现热工要求的其他目标，合理分配和控制各路径的流速和流量。对于中空孔板中由板内空腔形成的介质流通道，宜应采用相同的设置或处理方式，必要时可以设置内部导流板和/或隔板。

为保证一定的热交换时间，所述中空孔板和换热管在壳体轴向上均应具有足够的尺寸，可以根据现有技术依据热交换要求进行相关的热工设计，所述换热管，包括环形换热管和螺旋换热管，均可以采用截面为矩形的矩形管，矩形截面的两条边与壳体轴线平行，这样不仅便于加工，而且有利于热交换。

优选地，所述换热件的迎风侧端面和背风侧端面的边缘均设有轴向延伸出来的挡水堰（例如，用于挡水的凸起或挡水板），由此在所述换热件的迎风侧和背风侧端面上均形成轴向开口的导流槽，用于冷凝水的集水和导流，所述挡水堰构成相应导流槽的槽壁，这种导流槽可以有效地消除烟气对表面凝水的冲击，避免冷凝水被烟气夹带着一同流走。

所述导流槽的最低处（包括任何局部的最低处，如果有的话）连接有冷凝水排水支管，所述导流槽与所述冷凝水排水支管的连接部位优选呈漏斗状（可将此部位称为集水漏斗），所述排水支管的出口延伸至所述热交换设备的壳体外或者接入排水管，所述排水管的出口位于所述热交换设备的壳体外。通过合理的设计，可以使一条导流槽只有一个最低处，以尽可能简化排水构造。

本发明的装置上还可以设有冲洗系统，所述冲洗系统包括布水管道以及安装在所述布水管道上的喷头，所述布水管道的连接管道穿过所述壳体，例如，设有露在壳体外面的连接管口，连接位于壳体外的供水管，所述喷头位于壳体内，为固定喷头或旋转喷头。

所述喷头的数量通常应为多个，至少相邻热交换单元之间以及最外侧（包括迎风侧的最外侧和背风侧的最外侧）热交换单元的外侧设有所述的喷头，设置于任一最外侧热交换单元的外侧的所述喷头数量至少为一个，用于喷淋冲洗该热交换单元的外侧端面，当所述喷头采用固定喷头时，设置于任意相邻热交换单元之间的所述喷头数量至少为两个，分别用于喷淋冲洗两热交换单元的相对端面，当所述喷头采用旋转喷头时，设置于相邻热交换单元之间设置的所述喷头数量至少为一个，用于通过旋转改变喷淋方向，分别喷淋冲洗两热交换单元的相对端面。

所述热交换设备可以采用立式，也可以采用卧式。

立式的所述热交换设备的壳体竖向设置，壳体的下端端口为进气侧端口，上端端口为出气侧端口，相邻热交换单元的相对端面为相互平行的倾斜平面，与所述热交换设备的壳体轴线呈不为90°的夹角，优选呈70-87°的夹角，由此形成热交换单元之间倾斜的等厚间隙，倾斜端面的设置有利于冷凝水的引出。

卧式的所述热交换设备的壳体水平设置，壳体的前端端口为进气侧端口，后端端口为出气侧端口，相邻热交换单元的相对端面为倾斜方向相反的倾斜平面，与所述热交换设备的壳体轴线均呈不为90°的夹角，优选呈75-87°的夹角，且优选两端面顶端之间的间距最大，底端之间的间距最小，由此形成热交换单元之间上宽下窄V形间隙，所述V形间隙的底端宽度优选不为零，由此使两热交换单元之间的空间形成一个漏斗状，以利于冷凝水的引出。

所述热交换设备的吸热介质进口和吸热介质出口采用下列任意一种设置方式：

1）吸热介质进口设置在近壳体出气侧端口的所述热交换单元上，用于实现该热交换单元管程介质通道与吸热介质输入管道之间的连接，吸热介质出口设置在近壳体进气侧端口的所述热交换单元上，用于实现该热交换单元管程介质通道与吸热介质输出管道之间的连接，不同热交换单元按其轴向分布顺序依次连通，当同一热交换单元内设有多个换热件时，同一热交换单元中的换热件相互连通。这种吸热介质流的组织方式使得近出气侧的吸热介质处于最低温度，有助于降低出风的温度，降低出风中的含水量；

2）所述热交换单元的数量至少为3个，吸热介质进口的数量至少为两个，分别设置在近壳体进气侧端口的热交换单元上和近壳体出气侧端口的热交换单元上，用于实现相应热交换单元管程介质通道与吸热介质输入管道之间的连接，吸热介质出口设置在位于中部的热交换单元上，用于实现相应热交换单元管程介质通道与吸热介质输出管道之间的连接，不同热交换单元按其轴向分布顺序依次连通，当同一热交换单元内设有多个换热件时，同一热交换单元中的换热件相互连通。所述吸热介质出口可以设置在中间的一个热交换单元上，也可以设置在中间相邻的两个热交换单元上，当吸热介质出口的数量为两个且分别设置在中部相邻的两个热交换单元时，这两个热交换单元之间相互连通或者不相互连通。这种吸热介质流的组织方式使得近进气侧的吸热介质和近出气侧的吸热介质均处于最低温度，不仅有助于降低出口烟气的温度，降低出口烟气的含水量，而且还能够对进气侧湿度最大、温度最高的烟气快速降温，延长烟气在较低温度下的冷凝时间，进一步提高冷凝效果，根据申请人的实验，在其他条件（设备、进口烟气温度、湿度、风速、风量、吸热介质进口温度、流量等）均相同的情形，采用这种吸热介质两端进中间出的方式，与一端进另一端出的方式（无论是从哪端进），出口烟气温度无明显差异，但含湿量有明显的降低，一种优选的方式为控制近进气侧的吸热介质进口流量为近出气侧的吸热介质进口流量的1.8-2倍，这种方式效果更佳。

为促使烟气中凝聚的微小水珠从烟气中分离出来，所述热交换设备的壳体内还优选设有气水分离装置，所述气水分离装置可以采用折流板等有效且阻力小的构造，所述气水分离装置位于最后一个热交换单元的后面。气水分离装置的设置，对于将吸热介质进口（至少进口之一）设置在近壳体出气侧端口的热交换单元的情形特别重要，由于流经经出气侧的热交换单元的烟气温度有相对较大的下降，除了部分水汽直接冷凝在中空孔板或换热管的表面上外，还有部分水汽以烟气中的粉尘等为核凝聚成微小水珠，随烟气继续流动，由于其后方不再设有热交换单元，这些微小水珠没有在因惯性分离和重力沉降等效应落下的机会，因此，在这种构造下，增加气水分离装置将明显地有助于降低出口烟气的含湿量。根据实际情况和要求，所述热交换设备内也可以不设置气水分离装置。

将热交换设备的出口将通过其出风侧烟道接入后续的脱硫设备的烟气进口进行脱硫，脱硫设备可以采用湿式脱硫塔等湿法脱硫设备，这种脱硫设备的脱硫效果好，可靠，且操作和控制相对较为简便，是现阶段的主要烟气脱硫方式，由于热交换设备的出口烟气温度下降到100℃一下，通常可以为50-85℃，例如50、60、70、75、80或85℃，低于脱硫水的汽化温度，通过控制循环脱硫水的温度和/或其他脱硫工艺条件，使脱硫设备进口烟气温度和出口烟气温度差值不大于5-15℃，例如不大于5、10或15℃，由此使得脱硫工艺增加的烟气含湿量很小甚至能够进一步降低烟气的含湿量，由此避免了现有技术下因脱硫设备出口烟气含湿量过大在水的参与下烟气中剩余的酸性气体成分与烟气中碱性物质反应形成大量盐的问题，进而明显减少了因烟气导致的源于盐的大气颗粒物特别是PM2.5的污染。

本发明的有益效果：本发明建立在发明人研发成功的“四相分流”理论，将装置中水蒸汽、空气、冷凝水、粉尘四相的液相分段分流出来的专用设备，主要用于锅炉烟汽降温到露点以下必然产生汽液相变的情况下，解决酸性水腐蚀和堵塞烟道问题，采用多段换热的热交换设备（换热罐），用多段换热、分段排水，每两段换热管程之间的上部用汽水连通管连接，下部用水水连通管连接，分段区内因缓流，烟尘积存易结垢，用旋转式喷头自动轮换冲洗，设“V”形的分段间隙区用于导流和检维修，用导流集水漏斗将酸性水快速排出烟道，通过分段方式将现有换热器结构单一方式换热管的酸性冷凝水通过分段结构及时排出来，避免因烟气与冷凝水对流而堵塞烟道和酸性腐蚀烟道，不仅消除了现有加热器中的汽阻水阻现象，而且在回收高温烟汽时，被加热水通过分段式结构，还可以将水高效加热成蒸汽，实现锅炉烟汽节能微排的热能综合利用和环境保护的双重效果。

本发明将现有单一连接结构的换热方式改成若干段酸性水分流结构换热方式，通过分段将换热管内酸性冷凝水从“V”形结构及集水漏斗的快速排出来，避免因上升烟气与下降冷凝水对流产生水锤水击和堵塞烟道及烟道内积存酸性水而局部腐蚀破坏烟道，所述分段目的就是将烟道新设备内的水蒸汽、空气、粉尘、冷凝水这四相，通过“四相分流”技术的壳程多段换热、管程分段冷却，经过分段分流将烟道负压下的酸性冷凝水吸出、输送、水处理，达到酸性水液相分流的目的，实现进脱硫塔的锅炉烟汽节能微排效果。同时分段式锅炉烟汽节能微排装置的被加热系统，特别是水平管道的分段式换热的被加热系统，分为上下连通管道，上连通管道不仅输水还可用于吸热介质的汽（气）相流动，下连通管道可用于吸热介质的液相流动，彻底消除换热器吸热介质通道中的汽阻水阻现象。

本发明还利用人们至今尚未发现低温湿烟气与引发这种次生灾害的因果关系的自然规律，找准了雾霾起源对症下药，用低碳节能微排的技术措施从源头上实现治霾目的；由于锅炉烟囱内大幅度减少烟气中的水蒸汽排放量，从而减少烟囱中粘合在一起的CO₂、SO₂等和H₂O形成H₂CO₃、H₂SO₄等复杂的酸性气（汽）体的化学反应量，延伸减少这些酸性气体再与脱硫用的碱性物质和空气中的碱性物质的发生化合反应和置换反应生成酸性盐颗粒物，即从源头上减少大气中雾霾颗粒物的生成量。

附图说明

图1是本发明的立式构造示意图，主要适应于立式烟道；

图2是本发明的卧式构造示意图，主要适应于水平烟道；

图3 是本发明中空孔板的示意图；

图4是本发明环形管道的示意图；

图5是本发明螺旋形管道的示意图；

图6是本发明涉及的多级多管射流泵的示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种适于锅炉的烟汽节能微排方法，在烟道上接入热交换设备，以热交换方式对烟气中的蒸汽进行冷凝，转换为冷凝水并将冷凝水引出，以减少烟气中的水含量，实现烟汽微排，所述热交换设备采用多段换热，冷凝水采用分段引出。

通过减少烟气中的水含量，控制或减少烟气中酸性气体成分在水的参与下直接或间接与碱性物质反应生成盐，进而减少源于盐的大气颗粒物和/或非颗粒状大气污染物。

所述热交换设备在进行热交换的同时实现水蒸汽冷凝、烟气排放、冷凝水引出和粉尘沉积四相分流作用。

所述水蒸汽冷凝是指在进行热交换时，烟气中含有的水蒸汽遇冷发生冷凝，从烟气中分离；所述烟气排放是指分离水蒸汽之后的烟气从烟气出口端排放；所述冷凝水引出是指通过在各换热管程的端面设置挡水堰形成导流槽，并在所述导流槽的出口侧设置集水漏斗将冷凝水引出，避免腐蚀设备或造成杜塞；所述粉尘沉积是指各换热管程之间的壳程处截面积增大，烟气流速减慢，烟气中的粉尘在所述管程的端面沉积。

依据发明人研究，有数据表明，现阶段重雾霾中的绝大多数颗粒物不是工业和民用直接排放的，而是锅炉排放的烟气成分通过一系列物理化学反应形成，其中一种重要方面是烟气特别是脱硫脱硝等湿法烟气处理后形成的低温湿烟汽在无风和大气逆温条件下迅速引发大面积“酸碱中和成盐性小颗粒物”的化合演变生成的。

本发明用分段分流换热方式替代现有技术单一连接方式的列管式或盘管式换热方式，解决管道内酸性冷却水不能及时排出来的技术难题，避免堵塞烟道和积存酸性水腐蚀破坏烟道；由于卧式热交换设备的各相邻热交换单元的管程介质管道之间设有上下连通管道，上连通管道可用于吸热介质的汽（气）相流动，下连通管道可用于吸热介质的液相流动，彻底消除分段式加热方式的汽阻水阻现象，在回收炼油催化锅炉、陶瓷燃气锅炉、玻璃燃油锅炉等180-220℃高温烟汽时，吸热介质（如水）通过分段式结构，还可以分成前段或前几段被加热成高温水，后段或后几段将高温水再加热成蒸汽；分段的“V”形间距结构（相邻换热件单元之间的V形间隔）中的旋转式喷头自动冲洗，将烟道内积存尘霾快速冲出来，确保系统较长时间安全运行；为深度实现节能微排综合优化节能减排提供更多的用热方式和更高节能效益，这种多功能而完善的锅炉烟汽节能微排装置应用大幅度减少废汽废热对空排放污染，获得节能环保一举两得效果，将锅炉烟气节能减排提升为节能微排为我国大气污染治理拓宽了技术领域。

参见图1-图5，烟汽节能微排装置的热交换设备包括壳体1，壳体设有进气侧端口10和出气侧端口2，所述壳体的进气侧端口10用于连接进气侧烟道，出气侧端口2用于连接出气侧烟道，所述壳体内设有一个连接为整体的或若干轴向依次排列的用于形成换热管程介质通道和热交换面的热交换单元，可以将相邻换热管程之间通过连通管道相互连通形成一条完整的吸热介质流通道，也可以是各自独立或部分连通的若干管程，壳体内分段设置若干组热交换单元4，壳体内未被中空孔板或换热管4占用的空间属于换热器的壳程介质通道3，中空孔板内的介质通道或换热管的管孔属于吸热介质通道5，吸热介质（一般情况下为水）输入管道6和吸热介质输出管道9分别连接热交换单元4的吸热介质进口和吸热介质出口，壳体的底部设置有酸性冷凝水排放管道7，在冷凝水排放管道的进口处设置集水漏斗8，所述集水漏斗可以为冷凝水排放管道进口处呈漏斗状的构造。

所述热交换设备布设有用于换热器内部清洗/冲洗的布水管道15，在布水管道15上设置定期清洗轮换控制阀门14和旋转喷头12，相邻的所述热交换单元4之间的间距16呈斜向状或“V”形，构成冲洗和检修空间（立式采用等厚的斜向间距，卧式采用“V”形间距）。

在所述热交换设备的壳体空腔内设置热交换单元后，可以根据阻力、热交换能力、冷凝水集水效果等需要重点考虑的因素进行各种尺寸或尺寸比例设计，例如，当需要在热交换单元之间的空腔内形成足够的重力沉降时，应将烟气速度降低到所需的程度，热交换单元中的壳程介质通道面积与壳体内腔总横截面积之间的比例主要由热交换单元中所含的换热件将占据壳体空腔的横截面积的比例确定，可以将该比例设定为50-70%，例如50%、60%、70%等适宜程度，以综合平衡设备体积、阻力和重力沉降效果等。

所述锅炉高温烟汽（气）经过进气侧端口10，经过热交换单元中热交换件的分散，通过烟气通道（热交换单元的壳程介质通道）3进行两段或若干段热交换和流速流量变化，相邻段所述烟气通道3对正布置或错开布置，放热后的烟气（汽）汇集经过出气侧端口2排出，进烟气换热器（GGH）或烟囱等。

如图1所示，对于立式烟道，采用设有立式的热交换设备进行分段换热，将冷凝水分段引出以避免冷凝水直接下落到底部，分段式经过顺序渐进完成冷热对应交换而不是单一混合交换的换热过程，所述立式的壳体的下部设有接水板11，所述接水板11上设有用于形成烟气通道的通孔18和用于接水的与接水板一同构成接水板导流槽的接水板挡水堰，所述接水板导流槽的出水侧设有集水漏斗，所述接水板11针对上部换热管的冷凝水下落位置设定，其中的通孔18宜尽量与热交换单元中留出的壳程通道上下错开，由此不仅增加了烟气的一次折流换向，特别是还可以防止酸性水下落到下方的烟道10里面。

如图2所述，对于水平烟道，采用卧式热交换设备，相邻两组中空孔板或换热管之间形成相邻两组所述换热管程之间的连通管道包括上连通管道13和下连通管道17，即相邻热交换单元之间设有位于热交换单元上方且连通两所述热交换单元顶部的上连通管道13和位于热交换单元下方且连通两所述热交换单元底部的下连通管道17，所述上连通管道13不仅可用于吸热介质的液相流动，更重要的是汽（气）相流动，以消除汽阻，所述下连通管道17可用于吸热介质的液相流动，这种分段式加热方式有利于消除换热中的汽阻水阻现象。

在锅炉烟气放热过程中，烟气中含有的水蒸汽，经过各所述热交换单元构成的换热管程多段换热，会被冷却成液态水，为防止混有烟尘的酸性水堵塞、腐蚀破坏烟道或烟囱，需要尽快将烟道或烟囱内的酸性水排到装置外，由于锅炉烟道或烟囱受引风机的吸力和高烟囱的上升气流引力影响，热交换设备内以及烟道、烟囱内一般为负压，低于大气压力，烟道或烟囱内酸性冷凝水单靠重力往往是出不来的，因此各中空孔板或换热管4的前端面和/或后端面均倾斜设置并设有高出端面的挡水堰19，所述挡水堰19环绕所述烟气通道3设置，以收集和引导冷凝水，避免烟气流对冷却水的冲击和携带作用，使冷凝水能够沿着挡水堰围成的导流槽在自身重力作用下向下流，通过相应的集水漏斗汇集并通过排放管道排水，当烟道内负压较大时，可以在冷凝水排放管道上设有泵，以克服烟道内的负压作用，所述冷凝水排放管道上的泵优选多级多管射流泵，以获得足够的压头和流量。

同一端面位置的各所述挡水堰19相互连通，所述挡水堰作为侧壁与所述中空孔板或换热管4的端面一起形成导流槽，所述导流槽的最低处为出水侧且设有集水漏斗8，各所述集水漏斗8连通冷凝水排水支管，各所述冷凝水排水支管连通冷凝水排放管道7，酸性冷凝水通过所述中空孔板或换热管4的端面集中流到集水漏斗8经过冷凝水排放管道7，将酸性水及时排出装置并进行必要的酸性水处理，实现水蒸气冷凝和冷凝水引出。

实践中，所述锅炉烟汽节能微排装置的吸热介质如果是水，当烟汽高于150℃以上时，高温段的换热不仅可以输送出高温水，也可以输送出一定压力温度的蒸汽，对节能、低碳、治霾的系统用能优化提供了更多选择条件，有利于扩大用热范围，可以通过相关技术的应用，进一步扩大能够形成二次蒸汽的范围。

所述热交换设备内分段式的斜向或“V”形结构区域16内，因过流面积扩大造成烟汽缓流，缓流区域内积存烟气尘霾颗粒物，在水蒸汽作用下尘霾形成结垢，时间一长降低换热效率，在斜向或“V”形空间的相对高点增设旋转式喷头，定期对“V”形空间的尘霾结垢进行轮换自动冲洗，实现烟汽中的粉尘沉积和排出，由于本装置抗酸性腐蚀，根据需要也可定期对每个中空孔板和每条换热管用特定稀硫酸溶液进行统一污垢清洗，确保装置安全可靠运行。

由于锅炉烟汽冷却后的水质属于酸性，腐蚀性极强，因此在锅炉烟汽节能微排装置内部，凡与烟汽和酸性冷凝水直接接触的结构材质，需要选用耐酸性腐蚀材料，多为选用钛合金、钛合金衬里、316或304等不锈钢、445J2特种耐酸不锈钢等防腐材料，包括酸性水排放管道7、8、12等。

如图6所示，所述多级多管射流泵可以包括前端均设有管口的第一锥管段358、第二锥管段359和第三锥管段355，所述第一锥管段、第二锥管段和第三锥管段的轴线位于同一直线上，且均为较小的一端向前较大的一端向后，所述第一锥管段位于第二锥管段的后面，其前端延伸至所述第二锥管段内并与所述第二锥管段之间留有环形间隙，所述第二锥管段位于所述第三锥管段的后面，其前端延伸至所述第三锥管段内并与所述第三锥管段之间留有环形间隙，所述第一锥管段的内孔构成一级射流介质通道，所述第二锥管段与第一锥管段之间的环形间隙构成被抽吸介质通道，所述第三锥管段与第二锥管段之间的环形间隙构成二级射流介质通道，所述第三锥管段的前端连接有渐扩管段356，所述渐扩管段的前端口构成射流泵的出口，设有相应的连接法兰，泵体的后部设有射流进口管段351，泵体的侧面设有抽吸进口管段353，所述一级射流介质通道和二级射流介质通道的进口侧均连接所述射流进口管段，所述射流进口管段的后端口构成射流泵的射流进口，该射流进口既是一级射流介质通道的进口，也是二级射流介质通道的进口，设有相应的连接法兰，所述被抽吸接介质通道的进口侧连接所述抽吸进口管段，所述抽吸进口管段的外端口构成被抽吸接介质进口，设有相应的连接用法兰。

所述第一锥管段的后端可以连接有一级射流介质输送管段352，与所述一级射流介质输送管段道连成一体，所述射流进口管段位于所述一级射流介质输送管段后面，与所述一级射流输入管段连为一体，由此实现所述一级射流介质通道的进口侧与所述射流进口管段的连接。

所述第二锥管段的后端可以连接有被抽吸介质输送管段354，与所述被抽吸介质输送管段连成一体，所述被抽吸介质输送管段套在所述一级射流介质输送管段的外侧，与所述一级射流介质输送管段之间留有环形间隙，其后端设有用于与所述一级射流介质输送管段密封的密封连接端板，所述抽吸进口管段的内端连接在所述被抽吸介质输送管段上，由此实现所述被抽吸接介质通道的进口侧与所述抽吸进口管段的连接。

所述第三锥管段和所述射流进口管段之间可以设有射流连接管7，所述第三锥管段的后端设有用于与所述第二锥管段和所述被抽吸介质输送管段连成的一体结构密封的密封连接管段，所述射流连接管位于所述被抽吸介质输送管段的外面，所述射流连接管的出口端连接在所述密封连接管段上，由此实现所述二级射流介质通道的进口侧与所述射流进口管段的连接，将进口管段的射流介质引入二级射流介质进口，形成二级射流。

通常，同一个射流设备从整体上看不宜选用多种压力介质，高压介质选用一种压力比较简便，所以在一级射流体和二级射流体之间增设一条射流连通管，在保证功能前提下简化整体结构，可以在该管道上增加关停或调节阀门，用于满足多种情况下的多级多管射流泵出口末端压力变化的多种需求。

所述密封连接管段可以为与所述被抽吸介质输送管段等径的圆管，与所述被抽吸介质输送管段连接成一体化的圆管，由此，所述密封连接管也可以视为所述抽吸介质输送管段上超出第二锥管段的向前延伸部分。

优选地，所述第二锥管段的管口位于所述第三锥管段的管口后面，其直径优选小于第三锥管段的管口直径，以便更好地组织各部分介质流，改善抽吸和混合效果。

优选地，所述射流进口管段与所述一级射流介质输送管段同轴，其直径大于所述一级射流介质输送管段的直径，所述射流连接管的进口端连接在所述射流进口管段的侧壁上，以优化结构，减小阻力。

所述第一锥管段、第二锥管段和第三锥管段均可以呈前端设有管口的正圆锥形，所述一级射流输送管段的主体部分和所述被抽吸介质输送管段的主体部分均呈圆管形。

优选地，所述第一锥管段的管口和/或第二锥管段的管口可以采用齿状结构，例如槽齿状、锯齿状等，所述第一锥管段和/或第二锥管段的齿状结构的管口上优选设有部分向内倾斜的内倾齿和/或部分向外倾斜的外倾齿，所述内倾齿优选与其他齿（例如，外倾齿和/或不内外倾斜的齿）相间分布，所述外倾齿优选与其他齿（例如，内倾齿和/或不内外倾斜的齿）相间分布，所述齿状结构还可以采用交叉斜向齿状结构。

所述第一锥管段的管口和/或第二锥管段的管口上可以设有部分向内倾斜的内倾齿和/或部分向外倾斜的外倾齿，所述内倾齿优选与其他齿（例如，外倾齿和/或不内外倾斜的齿）相间分布，所述外倾齿优选与其他齿（例如，内倾齿和/或不内外倾斜的齿）相间分布。

优选地，所述齿状结构还可以采用交叉斜向齿状结构。

通过上述管口齿形的设计，增大了射流形成的射流锥体的内外接触面积和提高混合摩擦推力，用于降低高压射流的动能自身消耗量，能够提高射流泵抽吸力及加压效率，扩大射流介质与抽吸介质之间的接触面积和摩擦推力。

所述第三锥管段的管口可以设有导流混合堰，所述导流混合堰可以为内边缘呈凸凹结构的向内的环形凸起，可以呈径向向内凸起的带有锯齿或槽齿的环形或者边缘呈波浪状的环形，或其他类似的边缘凸凹不平的构造，导流堰上齿（或其他形状的凸起）的数量优选与位置与第二锥管段管口上的齿状相补缺对应。

由于导流混合堰的设置，在惯性作用下该介质“挑起”直接或间接混入被抽吸介质锥体中，整个圆周体的射流介质与被抽吸介质“犬牙式”混合，交叉接触面积和摩擦推力得到了大幅度提升，对被抽吸介质起到了交叉混合抽吸作用，使其抽吸力大，抽吸效果好，前后设置排列有序的交叉导流混合堰，与第一、第二锥管段的管口齿形相协同，再次形成阶梯式提压效应，能够进一步满足更高效率的介质输送的要求。

这种多级多管射流泵通过高压射流和内外交叉混合抽吸的方式对热交换形成的分段冷凝水进行抽出，被抽吸介质的冷凝水的内外接触面积阶梯式增加了，这种复杂混合式射流明显提高射流器出口介质的压力。同时因为射流管道出口增设交叉斜向齿状结构，扩增了射流介质与被抽吸介质的接触面积，提高射流泵工作效率；由于被抽吸管道出口增设交叉斜向齿状结构，增加被抽吸介质与射流介质的接触面积，再次提高射流效率；再因射流管道出口增设的交叉斜向齿状结构与抽吸管道出口增设齿状结构相吻合，波浪式的圆周曲线，使射流介质与被抽吸介质的曲面积接触得到了咬合式增加，进一步提高射流效率或降低射流能耗。阶梯式多级多管射流，弥补被抽吸介质或被抽吸介质与射流介质的混合在管道或泵体内的流速损耗，内外交叉斜向混合射流大幅度提高射流泵的抽吸能力和被抽吸介质的吸入量，满足更高效率的介质输送要求，并且本发明能够形成足够高的输出压力，特别是当吸入介质是乏汽时，由于同射流介质混合加压后转换为液态，体积明显减少，由此减少了混合介质的体积和流速，采用本申请多级多管高效射流的方式，不断地补入射流介质，有利于减少因乏汽凝结后体积变小带来的流速下降，同时阶梯式多级交叉斜向补入射流更使得射流泵内的介质动量逐级增加，有利于改善射流泵内的介质流动状态，提高动力的利用效果，由此不仅提高了抽吸能力，而且还保证了输出压力。另外阶梯式交叉斜向混合射流将被吸入介质内外分层和增加接触曲线面积的多级补入射流进一步使得射流泵内的介质动量大增，有利于再次提高射流泵内的介质流动状态，再提高动力的利用效果，由此不仅阶梯式交叉斜向混合射流提高了抽吸能力，而且还保证和增加输出压力。申请人的反复实验，采用本发明的多级多管高效射流泵，在输出压力和抽吸量等参数要求相同的情况下，可以大幅度降低射流泵的压头，减少动力消耗约50%以上，多级多管高效射流泵的阶梯式交叉斜向混合射流、被抽吸介质的内外层面充分接触和喷嘴齿状结构扩大接触摩擦推力的受力面积，充分利用射流介质的压力和流速，有利于减少混合湍流和光滑力，提高抽吸力和抽吸效果，对环境保护要求大面积大幅度减少工业废汽废热排放具有消减能源浪费和环境污染一举两得功效。

上述实施例仅表达了本发明的某种具体实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此理解为对本发明专利范围的限制，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (8)

1.一种适于锅炉的烟汽节能微排方法，其特征在于，在烟道上接入热交换设备，以热交换方式对烟气中的蒸汽进行冷凝，转换为冷凝水并将冷凝水引出，以减少烟气中的水含量，实现烟汽微排，通过减少烟气中的水含量，减少烟囱中粘合在一起的复杂的酸性气体的化学反应量，延伸减少这些酸性气体再与脱硫用的碱性物质和空气中的碱性物质的发生化合反应和置换反应生成酸性盐颗粒物，从源头上减少大气中雾霾颗粒物的生成量，控制或减少烟气中酸性气体成分在水的参与下直接或间接与碱性物质反应生成盐，进而减少源于盐的大气颗粒物和/或非颗粒状大气污染物，减少源于烟汽的大气霾污染，

采用的烟汽节能微排装置包括热交换设备，所述热交换设备包括适于接入烟道的壳体，所述壳体的进气侧端口为壳程介质进口，用于连接进气侧烟道，出气侧端口为壳程介质出口，用于连接出气侧烟道，所述壳体内沿轴向分段分布有多个相互间隔的热交换单元，所述热交换单元的换热件内设有封闭的管程介质通道，所述热交换单元前后两侧的壳体空腔通过所述热交换单元的壳程介质通道连通，在热交换单元之间形成较大的过流断面面积以足以产生重力沉降，进出热交换单元过程中烟气流速和流向的大幅度改变，形成较为明显的惯性分离，任意两个相邻热交换单元之间均设置用于引出冷凝水的冷凝水排放管道，多段换热产生的冷凝水分段引出，避免因烟气与冷凝水对流而堵塞烟道和酸性腐蚀烟道，所述冷凝水排放管道上设有泵，所述冷凝水排放管道上的泵为多级多管射流泵，

对于立式烟道，采用设有立式的热交换设备进行分段换热，立式的所述热交换设备的壳体竖向设置，壳体的下端端口为进气侧端口，上端端口为出气侧端口，相邻热交换单元的相对端面为相互平行的倾斜平面，与所述热交换设备的壳体轴线呈不为90°的夹角，由此形成热交换单元之间倾斜的等厚间隙，将冷凝水分段引出以避免冷凝水直接下落到底部，分段式经过顺序渐进完成冷热对应交换而不是单一混合交换的换热过程，所述立式的壳体的下部设有接水板，所述接水板上设有用于形成烟气通道的通孔和用于接水的与接水板一同构成接水板导流槽的接水板挡水堰，所述接水板导流槽的出水侧设有集水漏斗，所述接水板针对上部换热管的冷凝水下落位置设定，其中的通孔与热交换单元中留出的壳程通道上下错开，由此不仅增加了烟气的一次折流换向，还防止酸性水下落到下方的烟道里面；

对于水平烟道，采用卧式热交换设备，卧式的所述热交换设备的壳体水平设置，壳体的前端端口为进气侧端口，后端端口为出气侧端口，相邻热交换单元的相对端面为倾斜方向相反的倾斜平面，与所述热交换设备的壳体轴线均呈不为90°的夹角，且两端面顶端之间的间距最大，底端之间的间距最小，由此形成热交换单元之间上宽下窄V形间隙，相邻两组中空孔板或换热管之间形成相邻两组换热管程之间的连通管道包括上连通管道和下连通管道，即相邻热交换单元之间设有位于热交换单元上方且连通两所述热交换单元顶部的上连通管道和位于热交换单元下方且连通两所述热交换单元底部的下连通管道，所述上连通管道不仅用于吸热介质的液相流动，更重要的是汽相流动，以消除汽阻，所述下连通管道用于吸热介质的液相流动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热交换单元的换热件内设有封闭的管程介质通道，所述热交换单元前后两侧的壳体空腔通过热交换单元的壳程介质通道连通，在进行热交换的过程中实现包括水蒸汽冷凝、粉尘沉降、冷凝水引出和烟气排放在内的四相分流，进气侧烟道中的含有蒸汽和粉尘的烟气从热交换设备的壳程介质进口进入热交换设备，经过热交换单元时与换热件中的吸热介质间接换热，依靠热交换单元在壳体内腔中形成的阻挡及面积变化，在烟气流动的过程中形成惯性分离和重力分离效应，包括烟尘在内的悬浮颗粒物与烟气分离并沉降，烟气中的蒸汽因放热而转换为冷凝水凝聚在和/或流经悬浮颗粒物的沉积区域，粉尘混入冷凝水一同从热交换设备的冷凝水排放管道排出，冷凝和分离后的烟气从热交换设备的壳程介质出口排出。

3.一种适于锅炉的烟汽节能微排装置，其特征在于，在烟道上接入热交换设备，以热交换方式对烟气中的蒸汽进行冷凝，转换为冷凝水并将冷凝水引出，以减少烟气中的水含量，实现烟汽微排，通过减少烟气中的水含量，减少烟囱中粘合在一起的复杂的酸性气体的化学反应量，延伸减少这些酸性气体再与脱硫用的碱性物质和空气中的碱性物质的发生化合反应和置换反应生成酸性盐颗粒物，从源头上减少大气中雾霾颗粒物的生成量，控制或减少烟气中酸性气体成分在水的参与下直接或间接与碱性物质反应生成盐，进而减少源于盐的大气颗粒物和/或非颗粒状大气污染物，减少源于烟汽的大气霾污染，所述热交换设备包括适于接入烟道的壳体，所述壳体的进气侧端口为壳程介质进口，用于连接进气侧烟道，出气侧端口为壳程介质出口，用于连接出气侧烟道，所述壳体内沿轴向分段分布有多个相互间隔的热交换单元，所述热交换单元的换热件内设有封闭的管程介质通道，所述热交换单元前后两侧的壳体空腔通过所述热交换单元的壳程介质通道连通，在热交换单元之间形成较大的过流断面面积以足以产生重力沉降，进出热交换单元过程中烟气流速和流向的大幅度改变，形成较为明显的惯性分离，任意两个相邻热交换单元之间均设置用于引出冷凝水的冷凝水排放管道，多段换热产生的冷凝水分段引出，避免因烟气与冷凝水对流而堵塞烟道和酸性腐蚀烟道，所述冷凝水排放管道上设有泵，所述冷凝水排放管道上的泵为多级多管射流泵，

对于立式烟道，采用设有立式的热交换设备进行分段换热，立式的所述热交换设备的壳体竖向设置，壳体的下端端口为进气侧端口，上端端口为出气侧端口，相邻热交换单元的相对端面为相互平行的倾斜平面，与所述热交换设备的壳体轴线呈不为90°的夹角，由此形成热交换单元之间倾斜的等厚间隙，将冷凝水分段引出以避免冷凝水直接下落到底部，分段式经过顺序渐进完成冷热对应交换而不是单一混合交换的换热过程，所述立式的壳体的下部设有接水板，所述接水板上设有用于形成烟气通道的通孔和用于接水的与接水板一同构成接水板导流槽的接水板挡水堰，所述接水板导流槽的出水侧设有集水漏斗，所述接水板针对上部换热管的冷凝水下落位置设定，其中的通孔与热交换单元中留出的壳程通道上下错开，由此不仅增加了烟气的一次折流换向，还防止酸性水下落到下方的烟道里面；

对于水平烟道，采用卧式热交换设备，卧式的所述热交换设备的壳体水平设置，壳体的前端端口为进气侧端口，后端端口为出气侧端口，相邻热交换单元的相对端面为倾斜方向相反的倾斜平面，与所述热交换设备的壳体轴线均呈不为90°的夹角，且两端面顶端之间的间距最大，底端之间的间距最小，由此形成热交换单元之间上宽下窄V形间隙，相邻两组中空孔板或换热管之间形成相邻两组换热管程之间的连通管道包括上连通管道和下连通管道，即相邻热交换单元之间设有位于热交换单元上方且连通两所述热交换单元顶部的上连通管道和位于热交换单元下方且连通两所述热交换单元底部的下连通管道，所述上连通管道不仅用于吸热介质的液相流动，更重要的是汽相流动，以消除汽阻，所述下连通管道用于吸热介质的液相流动。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述热交换单元的换热件数量为一个或多个，所述热交换单元的壳程介质通道包括下列任意一种或多种：

换热件与壳体内壁之间的间隙；

换热件上设置的轴向通孔；

换热件各部分之间的间隙；

当换热件的数量为多个时，各所述换热件之间的间隙，

所述热交换单元的换热件采用下列任意一种或多种：

横向设置的中空孔板，所述中空孔板设有迎风侧面板和背风侧面板，所述迎风侧面板和背风侧面板的外侧表面分别构成这种热交换单元的迎风侧端面和背风侧端面，所述迎风侧面板和背风侧面板上设有相互对应的并通过相应板孔连接管密封连接的通孔，所述板孔连接管为轴向直管，穿过两所述面板之间的空间，所述板孔连接管的管孔构成所述中空孔板的壳程介质通道，所述中空孔板的内腔用于形成其管程介质通道；

横向设置的环形换热管，所述环形换热管的管孔构成其管程介质通道，同一热交换单元中的环形换热管的数量为一个或多个，当同一热交换单元中的所述环形换热管的数量为一个时，所述环形换热管的迎风侧外表面和背风侧外表面均呈平面，分别构成这种热交换单元的迎风侧端面和背风侧端面；当同一热交换单元中的所述环形换热管的数量为多个时，各所述环形换热管同心且大小不等，依次内外间隔分布，各所述环形换热管的迎风侧外表面位于同一个平面上，共同构成这种热交换单元的迎风侧端面，各所述环形换热管的背风侧外表面位于同一个平面上，共同构成这种热交换单元的背风侧端面；

横向设置的螺旋换热管，所述螺旋换热管为平面螺旋换热管或立面螺旋换热管，所述平面螺旋换热管是指其管孔的中心线位于一平面内，所述立面螺旋换热管是指其管孔的中心线不位于一个平面内，所述螺旋换热管的管孔构成其管程介质通道，同一热交换单元中的螺旋换热管数量为一个或多个，当采用平面螺旋换热管时，当同一热交换单元中的所述平面螺旋换热管的数量为一个时，所述平面螺旋换热管的迎风侧外表面和背风侧外表面均呈平面，分别构成这种热交换单元的迎风侧端面和背风侧端面；当同一热交换单元中的所述平面螺旋换热管的数量为多个时，至少部分平面螺旋换热管的部分区域之间留有间距，各所述平面螺旋换热管的迎风侧外表面位于同一个平面上，共同构成这种热交换单元的迎风侧端面，各所述平面螺旋换热管的背风侧外表面位于同一个平面上，共同构成这种热交换单元的背风侧端面，当采用立面螺旋换热管时，当同一热交换单元中的所述立面螺旋换热管的数量为一个时，所述立面螺旋换热管的迎风侧外表面和背风侧外表面分别构成这种热交换单元的迎风侧端面和背风侧端面；当同一热交换单元中的所述立面螺旋换热管的数量为多个时，至少部分立面螺旋换热管的部分区域之间留有间距，各所述立面螺旋换热管的迎风侧外表面共同构成这种热交换单元的迎风侧端面，各所述立面螺旋换热管的背风侧外表面共同构成这种热交换单元的背风侧端面。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述换热件的迎风侧端面和背风侧端面的边缘均设有轴向延伸出来的挡水堰，由此在所述换热件的迎风侧和背风侧端面上均形成轴向开口的导流槽，用于冷凝水的集水和导流，所述挡水堰构成相应导流槽的槽壁。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述导流槽的最低处连接有冷凝水排水支管，所述导流槽与所述冷凝水排水支管的连接部位呈漏斗状，所述排水支管的出口延伸至所述热交换设备的壳体外或者接入排水管，所述排水管的出口位于所述热交换设备的壳体外。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，设有冲洗系统，所述冲洗系统包括布水管道以及安装在所述布水管道上的喷头，所述布水管道的连接管道穿过所述壳体，连接位于壳体外的供水管，所述喷头位于壳体内，为固定喷头或旋转喷头，所述喷头的数量为多个，至少相邻热交换单元之间以及最外侧热交换单元的外侧设有所述的喷头，设置于任一最外侧热交换单元的外侧的所述喷头数量至少为一个，用于喷淋冲洗该热交换单元的外侧端面，当所述喷头采用固定喷头时，设置于任意相邻热交换单元之间的所述喷头数量至少为两个，分别用于喷淋冲洗两热交换单元的相对端面，当所述喷头采用旋转喷头时，设置于相邻热交换单元之间设置的所述喷头数量至少为一个，用于通过旋转改变喷淋方向，分别喷淋冲洗两热交换单元的相对端面。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述热交换设备的吸热介质进口和吸热介质出口采用下列任意一种设置方式：

吸热介质进口设置在近壳体出气侧端口的所述热交换单元上，用于实现该热交换单元管程介质通道与吸热介质输入管道之间的连接，吸热介质出口设置在近壳体进气侧端口的所述热交换单元上，用于实现该热交换单元管程介质通道与吸热介质输出管道之间的连接，不同热交换单元按其轴向分布顺序依次连通，当同一热交换单元内设有多个换热件时，同一热交换单元中的换热件相互连通；

所述热交换单元的数量至少为3个，吸热介质进口的数量至少为两个，分别设置在近壳体进气侧端口的热交换单元上和近壳体出气侧端口的热交换单元上，用于实现相应热交换单元管程介质通道与吸热介质输入管道之间的连接，吸热介质出口设置在位于中部的热交换单元上，用于实现相应热交换单元管程介质通道与吸热介质输出管道之间的连接，不同热交换单元按其轴向分布顺序依次连通，当同一热交换单元内设有多个换热件时，同一热交换单元中的换热件相互连通，当吸热介质出口的数量为两个且分别设置在中部相邻的两个热交换单元时，这两个热交换单元之间相互连通或者不相互连通。

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