CN110152460B - 一种利用烟囱套筒节水消白烟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用烟囱套筒节水消白烟装置及方法，装置包括烟囱、换热管栅、取热泵、脱硫塔和脱硫泵；其中烟囱包括：烟囱外筒、烟囱内筒、引流风机、烟道出口、混风口及烟囱排烟口；脱硫塔包括脱硫液浆池、烟气入口、浆液取热层、脱硫喷淋层、烟气取热层、脱浆层、收液层、冷凝喷淋层、脱水干燥层和烟气出口；采用低温取热介质对烟气及脱硫浆液进行取热，降低脱硫过程水分蒸发量，通过引流风机推动环境空气对取热介质进行降温；利用电厂原有套筒式烟囱在排烟过程形成的自拔力，对完成换热升温的环境空气与出口烟气混风，实现尾气无白烟排放。采用本发明可大幅降低脱硫装置耗水量，提高节水消白装置运行稳定性，且成本低、占地小。
Description
技术领域
本发明涉及资源与环境保护领域，尤其涉及一种利用烟囱套筒节水消白烟装置及方法。
背景技术
目前，我国燃煤机组超过90％采用了湿法洗涤烟气脱硫技术。燃煤锅炉湿法脱硫装置在运行过程中，高温烟气与喷淋液接触，洗涤液中水分蒸发成水蒸气进入烟气，形成高温饱和湿烟气排放至环境空气中，同时也向环境空气排放了大量水分，以300MW机组为例，脱硫系统消耗水量为120m3/h，包括原烟气带水分71.8m3/h、脱硫系统补水40m3/h，以年运行时间为8000小时计，则一台300MW机组年耗水量为100万吨。按照燃烧吨煤排放烟气10000Nm3/t、湿烟气所含水分112g/Nm3估算，每燃烧1吨煤，湿烟气带走水份约1吨，主要包括煤中原始含水、脱硫补充水。我国年消耗煤量约34～37亿吨，则燃煤锅炉烟气脱硫装置每年排入大气的水份高达三十多亿吨。
湿法脱硫装置在运行过程中，向环境空气中排放的湿烟气造成了大量的水资源流失，并且大量饱和湿烟气进入大气中，受较低的环境温度影响，饱和水蒸气进一步冷凝，形成较为明显的白烟现象。含有大量雾滴的白烟不仅造成严重的视觉污染，因重力作用，还增加了烟气中的污染物扩散难度，污染物极易在白烟排放源附近富集，对区域环境质量构成严重不利影响。
尤其是在冬季低温环境下，饱和湿烟气中的水蒸气冷凝量更大，白烟现象尤其明显。同时，冬季环境空气稳定度较高，大量饱和湿烟气的排放进一步会在地面附近空气层中形成逆湿层，加剧了饱和湿烟气排放源附近环境空气中污染物的富集速度，因此，大量饱和湿烟气的排放是我国冬季区域性雾霾天气的主要诱因之一。
目前，针对完成湿法脱硫的饱烟气除湿、消白技术主要有烟气直接加热法、混风法、冷凝再热法等。直接加热法和冷凝再热法均需要外加热源对高湿烟气进行升温，降低烟气湿度消除白烟，需要大量的外加热源。加热法消白烟技术增加的热源需要增加燃煤量来提供，不仅系统运行能耗较高，而且新增的燃煤量还会增加污染物排放。混风法是通过将大量环境空气与高湿烟气进行混合后，将混合烟气降低到饱和湿度以下，实现烟气的不饱和排放，从而消除白烟。受环境温度影响，往往需要较大的环境空气量与脱硫饱和湿烟气进行混合，混风装置占地较大，且混风风机运行能耗较高。
因此，如何低能耗实现饱和湿烟气的除湿无白烟排放，是湿法脱硫尾气及工业湿烟气治理面临的难题。
发明内容
本发明提供了一种利用烟囱套筒节水消白烟装置及方法，采用该装置及方法可大幅降低脱硫装置耗水量，提高节水消白装置运行稳定性，且成本低、占地小。
具体技术方案如下：
一种利用烟囱套筒节水消白烟装置，包括烟囱、换热管栅、取热泵、脱硫塔和脱硫泵；
所述脱硫塔内由下至上依次设置脱硫浆池、浆液取热层、脱硫喷淋层、烟气取热层、脱浆层、收液层、冷凝喷淋层、脱水干燥层；脱硫塔下部侧壁设有烟气入口，塔顶设有烟气出口；
所述脱硫喷淋层通过脱硫泵进出口管路与脱硫浆池连通；
浆液取热层入液口、烟气取热层入液口分别通过管路与取热泵出液口连通；浆液取热层出液口、烟气取热层出液口分别通过管路与换热管栅入液口连通；换热管栅出液口通过管路与取热泵入液口连通；
所述烟囱具有外层壁和内层壁；所述内层壁围成内筒，顶部开有排烟口；所述外层壁和内层壁之间围成外筒，所述外筒顶部密封，外筒内水平安装有若干引流风机；所述内层壁上部开有若干连通内筒与外筒的混风口；
脱硫塔烟气出口通过烟道与所述内筒连通；所述外筒底端通过换热管栅与大气环境连通。
优选的，与浆液取热层入液口、烟气取热层入液口连通的管路上设有阀门，用于控制管路液体流量大小及开关。
脱硫塔烟气入口、脱硫塔、脱硫塔烟气出口、烟道、烟囱内筒之间相互贯通，可实现烟气流通；环境空气与换热管栅、烟囱内筒与烟囱外筒、混风口及烟囱内筒之间相互贯通，可实现环境空气流通；烟囱外筒顶端密封连接，烟囱内筒顶端与大气环境连通。
本发明还公开了基于所述利用烟囱套筒节水消白烟装置进行节水消白的方法，包括如下步骤：
(1)高温烟气携带大量SO2及粉尘颗粒物由烟气入口进入脱硫塔，沿脱硫塔向上流动进入脱硫喷淋层，与雾化后的脱硫浆液逆向接触、洗涤，烟气中的SO2及粉尘颗粒被脱硫浆液洗涤净化，同时高温烟气与脱硫浆液在洗涤净化过程中完成换热，脱硫浆液温度迅速升高，浆液中部分水受热蒸发成水蒸气进入烟气中，净化后的烟气降温至接近饱和状态；
(2)完成洗涤净化的接近饱和烟气向上流动进入烟气取热层，通过烟气取热层文丘里管束壁面与管内低温液体换热降温至过饱和状态，烟气中部分水蒸气冷凝生成凝结液滴，过饱和烟气经脱浆层去除烟气中残留脱硫浆液液滴和冷凝液滴后得到饱和净烟气；完成洗涤升温的高温脱硫洗涤液在重力作用下向下落入浆液取热层，通过浆液取热层文丘里管束壁面与管内低温液体换热降温，完成换热的低温洗涤液在重力作用下落入脱硫浆池；
(3)低温取热水由取热泵送至浆液取热层入液口及烟气取热层入液口，经过文丘里管束与高温脱硫浆液及脱硫后净烟气换热升温后由浆液取热层及烟气取热层的出液口送出脱硫塔；
(4)洁净烟气穿过收液层进入冷凝喷淋层，与低温冷凝液逆向接触快速降温，烟气中大部分水蒸气冷凝生成液态凝结水，并随冷凝喷淋液进入收液层，由收液层排出脱硫塔外，完成冷凝喷淋降温及收水的洁净饱和烟气经脱水干燥层脱水除雾得到干燥洁净饱和烟气，有脱硫塔烟气出口经出口烟道送至烟囱内筒；
(5)完成取热的高温取热水经管路送至换热管栅内，在引流风机的作用下，低温环境空气穿过换热管栅间隙进入烟囱内筒和烟囱外筒间中空部分，并与换热管栅内的高温取热水进行换热，完成换热的低温取热水由取热泵送至浆液取热层和烟气取热层循环使用，完成换热的高温空气经引流风机沿烟囱内筒和烟囱外筒间中空部分向上流动；
(6)由于烟囱排烟温度高于环境温度，在烟囱出口形成的负压作用下，流动至混风口处的完成换热的高温环境空气穿过混风口进入烟囱内筒，并在混风口百叶窗叶片的扰流作用下，与完成取热、冷凝的洁净饱和烟气快速混合均匀，混合烟气达到不饱和状态，经烟囱出口排放进入环境空气中，实现烟气无白烟排放。
本发明提供的利用烟囱套筒节水消白烟装置及方法采用低温取热介质对烟气及脱硫浆液进行取热，降低脱硫过程水分蒸发量，通过引流风机推动环境空气对取热介质进行降温；利用电厂原有套筒式烟囱在排烟过程形成的自拔力，对完成换热升温的环境空气与出口烟气混风，实现尾气无白烟排放。
所述烟气入口开设在浆液取热层上方，浆液取热层高度为0.3m～0.5m，其顶端距离烟气入口底部高度为0.3m～0.8m。
浆液取热层与烟气取热层内分别设有若干浆液取热模块与烟气取热模块；浆液取热模块与烟气取热模块结构相似，每个取热模块由两个管箱以及连通在两个管箱之间的金属文丘里管束组成；
每个取热模块中，一端管箱上下连通，另一端管箱由分液板分隔成上下两个不连通的腔体；上部腔体为进液腔，与取热模块的入液口连通；下部腔体为出液腔，与取热模块的出液口连通。
完成洗涤换热的高温脱硫浆液通过文丘里管束壁面与文丘里管束内低温液体换热，降低脱硫浆池中浆液温度，进而降低洗涤脱硫过程的反应温度，减小洗涤过程的水分蒸发量。将浆液取热层换热文丘里管束安装于入口烟道下方，可避免高温不饱和烟气对文丘里管束表面液膜换热蒸干，造成文丘里换热管束外表面结垢、堵塞。
优选的，取热模块中，文丘里管束设置层数为偶数。
进一步的，为了提高浆液取热模块中的换热面积，提高浆液取热效率，文丘里管束设置层数为2层或4层；每层金属管间间隙总面积为塔截面面积的20％～50％，金属管管径为30mm～100mm，管内液体流速为1.2m/s～3.0m/s。
烟气取热层主要用于烟气冷凝饱和，防止不饱和烟气造成脱浆除雾层结垢、堵塞，并利用冷凝产生的少量凝结液滴对脱浆除雾层进行自清洗，进一步的，烟气取热模块中，文丘里管束设置层数为2层；每层金属管间间隙总面积为塔截面面积的30％～50％，金属管管径为10mm～40mm，管内液体流速为0.5m/s～2.0m/s；烟气取热层中烟气温度降幅为0.5℃～2.0℃。
换热管栅位于烟囱外层壁底部并贯穿烟囱外层壁。所述换热管栅由若干等间距分布的外壁带有翅片的金属翅片管组成；将完成换热的高温取热水送至换热管栅内，利用低温环境空气通过换热管栅壁面对高温取热水进行换热降温，为了增加换热面积提高换热效率，换热管栅外壁为翅片结构，金属翅片管的翅片表面积与管外壁面积比为20～50∶1；金属翅片管设置层数为1～2层，管内径为20mm～40mm。
烟囱外筒内水平安装有环形支撑板，环形支撑板的内侧与内层壁的外壁密封连接，环形支撑板的外侧与外层壁的内壁密封连接；环形支撑板上均匀开设有若干上下贯通的安装孔，每个安装孔内安装有引流风机。
通过引流风机推动环境空气穿过换热管栅，进入烟囱套筒，与管栅内高温取热水进行换热。
进一步的，每个引流风机连接有变频器，用于调节引流风机的运行功率，可根据取热要求调整引流风机转速，改变换热管栅空气流速及空气量，控制换热管栅出液口取热液温度。
优选的，所述混风口设置在排烟口与烟道出口之间的内层壁上。
为了增强混风效果，所述混风口的个数为5～10个，并沿烟囱内筒周壁面均匀布置，经过换热管栅换热后的高温环境空气在烟气自拔力的作用下由混风口进入烟囱内筒，并经混风口百叶窗叶片导流与烟气快速混合，烟气达到不饱和状态。
进一步的，所述混风口设置为百叶窗结构，百叶窗结构的叶片由烟囱内层壁的外壁面沿水平向上的方向指向烟囱内筒中心线。
进一步的，百叶窗结构的叶片与水平方向的夹角为20°～50°。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种降低湿法脱硫装置耗水量解决方案，通过对浆液和高温烟气中的热量进行回收，降低烟气和脱硫浆液的反应温度，进而降低湿法脱硫过程脱硫浆液的水分蒸发量；通过对脱硫后烟气进行冷凝喷淋，将烟气中大量水蒸气冷凝成液态水并进行回收利用，降低湿法脱硫烟气的排水量，通过节水与收水的有机结合，大幅降低湿法脱硫装置的耗水量及运行成本；
(2)本发明提供了一种饱和烟气低能耗消白烟的解决方案，通过回收浆液和烟气中的热量用于加热环境空气，利用烟囱出口排烟负压在烟囱套筒内将加热的高温环境空气与脱落后排烟烟气进行混风，混合烟气实现不饱和排放消除白烟现象，烟气消白过程几乎不需要外加能耗，同时利用烟囱套筒大幅节省了取热液体降温所需的能耗。
(3)本发明提供了一种减小节水消白烟装置占地空间及投资成本的解决方案：利用烟囱套筒及安装与烟囱套筒内的换热管栅实现脱硫过程节水及尾气消白，大幅降低了节水消白烟装置的占地面积及投资成本。
(4)本发明提供了一种提高节水消白装置运行稳定性的解决方案，通过对脱硫后的不饱和烟气进行烟气取热降温，促进烟气达到过饱和状态并产生少量凝结液滴，避免了烟气不饱和造成脱浆层形成堵塞、结垢现象，同时利用少量凝结液滴在脱浆层表面形成液膜，实现脱浆层无需设置冲洗层，大幅提高了装置的运行稳定性。
附图说明
图1为利用烟囱套筒节水消白烟装置的结构示意图；
图2为取热模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，利用烟囱套筒节水消白烟装置包括烟囱1、换热管栅2、取热泵3、脱硫塔4和脱硫泵5。
脱硫塔4底部为脱硫浆池，上方依次设有浆液取热层4-1、脱硫喷淋层4-2、烟气取热层4-3、脱浆层4-4、收液层4-5、冷凝喷淋层4-6、脱水干燥层4-7。脱硫浆池与浆液取热层4-1之间的塔壁上开有烟气入口，塔顶开有烟气出口。
脱硫喷淋层4-2通过脱硫泵5进出口管路与脱硫浆池连通，脱硫泵5用于将脱硫浆池内的脱硫浆液输送至脱硫喷淋层4-2，由脱硫喷淋层4-2雾化喷出，对烟气入口进入的高温烟气进行降温、洗涤。
烟囱具有外层壁和内层壁，内层壁围成内筒1-2，内筒1-2顶部开有排烟口。外层壁和内层壁之间围成外筒1-1，外筒1-1顶端密封。内层壁上部开有连通内筒1-2与外筒1-1的混风口1-5。
脱硫塔烟气出口通过烟道1-4与内筒1-2连通；外筒1-1底端通过换热管栅2与大气环境连通。
脱硫塔烟气入口、脱硫塔1、脱硫塔烟气出口、烟道1-4、烟囱内筒1-2之间相互贯通，可实现烟气流通；环境空气、换热管栅2、烟囱内筒1-2、混风口1-5、烟囱外筒1-1之间相互贯通，可实现环境空气流通；烟囱外筒1-1顶端密封连接，烟囱内筒1-2顶端与大气环境连通。
浆液取热层4-1入液口、烟气取热层4-3入液口分别通过管路与取热泵3出液口连通；浆液取热层4-1出液口、烟气取热层4-3出液口分别通过管路与换热管栅2入液口连通；换热管栅2出液口通过管路与取热泵3入液口连通。与浆液取热层4-1入液口、烟气取热层4-3入液口连通的管路上设有阀门，用于控制管路液体流量大小及开关。
浆液取热层4-1安装在烟气入口下方，其顶端端距离烟气入口底部距离0.3m～0.8m。
如图2所示，烟气取热层4-3内设有若干等间距分布水平安装的金属文丘里管束；各文丘里管束内的金属管4-3-3通过其两端的管箱4-3-1和4-3-2使其内部贯通，其中一端的管箱中间部分由分液板分隔成上下两个互不连通的腔体，上部腔体为进液腔，与烟气取热层4-3入液口连通连接，下部腔体为出液腔，与烟气取热层4-3出液口连通连接。文丘里管束设置层数为2层，每层文丘里管束层中金属管间间隙总面积为塔截面面积的30％～50％，金属管管径为10mm～40mm，管内液体流速为0.5m/s～2.0m/s；烟气取热层4-3中烟气温度降幅为0.5℃～2.0℃。
与烟气取热层4-3相似，浆液取热层4-1内设有若干等间距分布水平安装的金属文丘里管束，层数为2层，每层文丘里管束层中金属管间间隙总面积为塔截面面积的20％～50％，金属管管径为30mm～100mm，管内液体流速为1.2m/s～3.0m/s。
换热管栅2位于烟囱外筒1-1下方并贯穿烟囱外层壁面，换热管栅2由若干等间距的分布的外壁带有翅片的翅片管组成，金属翅片管翅片表面积与管外壁面积比为20～50∶1，金属翅片管设置层数为1-2层，翅片管内径为20mm～40mm。
烟囱外筒1-1内设有水平安装的环形支撑板，环形支撑板的内侧与烟囱内层壁外壁密封连接，环形支撑板的外侧与烟囱外层壁内壁密封连接，环形支撑板上均匀设有若干用于安装引流风机1-3的安装孔，每个引流风机1-3连接有变频器，用于调节引流风机1-3运行功率。
混风口1-5开设在烟囱排烟口下方、烟道1-4出口上方的烟囱内层壁面上，贯通外筒1-1和内筒1-2。混风口的个数为5～10个，且沿烟囱内层筒壁面均匀布置。每个混风口为百叶窗结构，且百叶窗叶片由烟囱内筒外壁沿水平向上的方向指向烟囱内筒中心线，叶片与水平面的夹角为20°～50°。
采用上述装置进行节水消白烟装方法如下：
高温烟气由烟气入口进入脱硫塔4，沿脱硫塔4向上流动进入脱硫喷淋层4-2，与雾化后的脱硫浆液逆向接触、洗涤，烟气中的SO2及粉尘颗粒被脱硫浆液洗涤净化，高温烟气与脱硫浆液在洗涤净化过程中完成换热，脱硫浆液温度迅速升高，浆液中部分水受热蒸发成水蒸气进入烟气中，净化后的烟气降温至接近饱和状态；完成洗涤净化的接近饱和烟气向上流动进入烟气取热层4-3，通过烟气取热层4-3文丘里管束壁面与管内低温液体换热降温至过饱和状态，烟气中部分水蒸气冷凝生成凝结液滴；携带少量脱硫浆液液滴、水蒸气凝结液滴的过饱和烟气继续向上流动进入脱浆层4-4，在脱浆层4-4中，浆液液滴及水蒸气凝结液滴与脱浆层4-4表面碰撞被捕集，并在脱浆层4-4表面形成液膜，最终在重力作用下由脱浆层4-4底部落入脱硫浆池。完成脱浆后的干燥饱和洁净烟气穿过收液层4-5进入冷凝喷淋层4-6，低温冷却液由冷凝喷淋层4-6雾化后与饱和洁净烟气快速换热降温，大量水蒸气冷凝凝结成液态凝结水滴，随冷却液落入收液层4-5，并由收液层4-5排出塔外，实现烟气中水蒸气冷凝回收利用。完成冷凝收水的低温烟气携带少量细小凝结水滴和冷却液液滴经脱水干燥层4-7，细小凝结水滴和冷却液液滴被脱水干燥层4-7捕集，形成低温干燥烟气，此时烟气中的水蒸气含量大幅降低。
完成洗涤升温的高温脱硫洗涤液在重力作用下向下落入浆液取热层4-2，通过浆液取热层4-2文丘里管束壁面与管内低温液体换热降温，完成换热的低温洗涤液在重力作用下落入脱硫浆池；经取热后的低温脱硫浆液由脱硫泵5送至脱硫喷淋层4-2洗涤烟气，可大幅降低脱硫洗涤过程气液反应温度，并降低洗涤过程脱硫浆液中水分蒸发量，实现湿法脱硫洗涤过程节水。
低温取热水由取热泵3送至浆液取热层4-1入液口及烟气取热层4-3入液口，经过文丘里管束与高温脱硫浆液及脱硫后净烟气换热升温后的高温取热水由浆液取热层4-1及烟气取热层4-3的出液口送出脱硫塔4；完成取热的高温取热水经管路送至换热管栅2内，低温环境空气在引流风机1-3的作用下穿过换热管栅1-3，并通过换热管栅1-3壁面及翅片表面与高温取热水快速换热，换热后的低温取热水由取热泵3分别送至浆液取热层4-1和烟气取热层4-3作为取热液循环使用，高温环境空气在引流风机作用下沿烟囱套筒继续向上流动，并由混风口1-5进入烟囱内筒1-2。完成净化、取热、收水、干燥的洁净烟气由出口烟道1-4进入烟囱内筒1-2向上流动，当烟气流动至混风口1-5处，在混风口1-5百叶窗导流叶片作用下，净烟气与升温后的环境空气迅速混合，混合烟气到达不饱和状态经烟囱排烟口排放进入环境空气中，实现烟气无白烟排放。整个消白烟过程无需外加能耗，且主要装置及设备均安装在现有脱硫塔及排烟烟囱内，系统占地小。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用烟囱套筒节水消白烟装置，其特征在于，包括烟囱、换热管栅、取热泵、脱硫塔和脱硫泵；
所述脱硫塔内由下至上依次设置脱硫浆池、浆液取热层、脱硫喷淋层、烟气取热层、脱浆层、收液层、冷凝喷淋层、脱水干燥层；脱硫塔下部侧壁设有烟气入口，塔顶设有烟气出口；
所述脱硫喷淋层通过脱硫泵进出口管路与脱硫浆池连通；
浆液取热层入液口、烟气取热层入液口分别通过管路与取热泵出液口连通；浆液取热层出液口、烟气取热层出液口分别通过管路与换热管栅入液口连通；换热管栅出液口通过管路与取热泵入液口连通；
所述烟囱具有外层壁和内层壁；所述内层壁围成内筒，顶部开有排烟口；所述外层壁和内层壁之间围成外筒，所述外筒顶部密封，外筒内水平安装有若干引流风机；所述内层壁上部排烟口与烟道出口之间开有若干连通内筒与外筒的混风口；
烟囱外筒内水平安装有环形支撑板，环形支撑板的内侧与内层壁的外壁密封连接，环形支撑板的外侧与外层壁的内壁密封连接；环形支撑板上均匀开设有若干上下贯通的安装孔，引流风机安装在安装孔内；每个引流风机连接有用于调节引流风机运行功率的变频器；
脱硫塔烟气出口通过烟道与所述内筒连通；所述外筒底端通过换热管栅与大气环境连通，换热管栅位于烟囱外层壁底部并贯穿烟囱外层壁。
2.根据权利要求1所述的利用烟囱套筒节水消白烟装置，其特征在于，所述烟气入口开设在浆液取热层上方，浆液取热层高度为0.3m~0.5m，其顶端距离烟气入口底部高度为0.3m~0.8m。
3.根据权利要求1所述的利用烟囱套筒节水消白烟装置，其特征在于，浆液取热层与烟气取热层内分别设有若干浆液取热模块与烟气取热模块；浆液取热模块与烟气取热模块结构相似，每个取热模块由两个管箱以及连通在两个管箱之间的金属文丘里管束组成；
每个取热模块中，一端管箱上下连通，另一端管箱由分液板分隔成上下两个不连通的腔体；上部腔体为进液腔，与取热模块的入液口连通；下部腔体为出液腔，与取热模块的出液口连通。
4.根据权利要求3所述的利用烟囱套筒节水消白烟装置，其特征在于，浆液取热模块中，文丘里管束设置层数为2层或4层；每层金属管间间隙总面积为塔截面面积的20%~50%，金属管管径为30mm~100mm，管内液体流速为1.2m/s~3.0m/s。
5.根据权利要求3所述的利用烟囱套筒节水消白烟装置，其特征在于，烟气取热模块中，文丘里管束设置层数为2层；每层金属管间间隙总面积为塔截面面积的30%~50%，金属管管径为10mm~40mm，管内液体流速为0.5m/s~2.0m/s；烟气取热层中烟气温度降幅为0.5℃~2.0℃。
6.根据权利要求1所述的利用烟囱套筒节水消白烟装置，其特征在于，所述换热管栅由若干等间距分布的外壁带有翅片的金属翅片管组成；金属翅片管的翅片表面积与管外壁面积比为20~50:1；金属翅片管设置层数为1~2层，管内径为20mm~40mm。
7.根据权利要求1所述的利用烟囱套筒节水消白烟装置，其特征在于，所述混风口的个数为5~10个，并沿烟囱内筒周壁面均匀布置；所述混风口设置为百叶窗结构，百叶窗结构的叶片由烟囱内层壁的外壁面沿水平向上的方向指向烟囱内筒中心线，叶片与水平方向的夹角为20°~50°。
8.一种使用如权利要求1-7任一项所述的装置进行节水消白烟的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）高温烟气携带大量SO2及粉尘颗粒物由烟气入口进入脱硫塔，沿脱硫塔向上流动进入脱硫喷淋层，与雾化后的脱硫浆液逆向接触、洗涤，烟气中的SO2及粉尘颗粒被脱硫浆液洗涤净化，同时高温烟气与脱硫浆液在洗涤净化过程中完成换热，脱硫浆液温度迅速升高，浆液中部分水受热蒸发成水蒸气进入烟气中，净化后的烟气降温至接近饱和状态；
（2）完成洗涤净化的接近饱和烟气向上流动进入烟气取热层，通过烟气取热层文丘里管束壁面与管内低温液体换热降温至过饱和状态，烟气中部分水蒸气冷凝生成凝结液滴，过饱和烟气经脱浆层去除烟气中残留脱硫浆液液滴和冷凝液滴后得到饱和净烟气；完成洗涤升温的高温脱硫洗涤液在重力作用下向下落入浆液取热层，通过浆液取热层文丘里管束壁面与管内低温液体换热降温，完成换热的低温洗涤液在重力作用下落入脱硫浆池；
（3）低温取热水由取热泵送至浆液取热层入液口及烟气取热层入液口，经过文丘里管束与高温脱硫浆液及脱硫后净烟气换热升温后由浆液取热层及烟气取热层的出液口送出脱硫塔；
（4）洁净烟气穿过收液层进入冷凝喷淋层，与低温冷凝液逆向接触快速降温，烟气中大部分水蒸气冷凝生成液态凝结水，并随冷凝喷淋液进入收液层，由收液层排出脱硫塔外，完成冷凝喷淋降温及收水的洁净饱和烟气经脱水干燥层脱水除雾得到干燥洁净饱和烟气，有脱硫塔烟气出口经出口烟道送至烟囱内筒；
（5）完成取热的高温取热水经管路送至换热管栅内，在引流风机的作用下，低温环境空气穿过换热管栅间隙进入烟囱内筒和烟囱外筒间中空部分，并与换热管栅内的高温取热水进行换热，完成换热的低温取热水由取热泵送至浆液取热层和烟气取热层循环使用，完成换热的高温空气经引流风机沿烟囱内筒和烟囱外筒间中空部分向上流动；
（6）由于烟囱排烟温度高于环境温度，在烟囱出口形成的负压作用下，流动至混风口处的完成换热的高温环境空气穿过混风口进入烟囱内筒，并在混风口百叶窗叶片的扰流作用下，与完成取热、冷凝的洁净饱和烟气快速混合均匀，混合烟气达到不饱和状态，经烟囱出口排放进入环境空气中，实现烟气无白烟排放。
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