CN111405936B - 具有冷凝物收集器的湿烟囱导向叶片 - Google Patents

Abstract

一种用于使湿烟囱(10)中的烟道气偏转的导向叶片(28)，包括前导向面(40)和相对的后导向面(42)以及用于从烟道气中去除液滴的冷凝物收集器(30)。冷凝物收集器(30)包括外壳(59)，该外壳具有在导向叶片(28)的前导向面(40)中用于烟道气进入的入口(54)和用于烟道气离开的出口(68)。外壳(59)限定了从入口(54)到出口(58)的烟道气的流动路径，液滴将在这里从烟道气中去除。冷凝物收集器(30)还设置有用于收集从烟道气中分离的液滴的沟槽(62)。

Description

具有冷凝物收集器的湿烟囱导向叶片

技术领域

本发明涉及一种用于在具有冷凝物收集器的湿烟囱中使烟道气偏转的导向叶片，以及具有一个或更多个这种导向叶片的湿烟囱。

背景技术

如今，新的燃煤公用发电厂通常设置有烟道气脱硫系统，且旧的电厂进行了升级。这些系统中有许多采用湿法技术。本领域已知，在这种情况下，离开脱硫系统的潮湿的(完全湿透)烟道气可以在气体被传递给烟囱之前被再加热以干燥烟道气。然而，由于能源成本的不断上涨和对减少SO2排放的要求，烟道气再加热不再是一种经济和环保的选择。取而代之，所谓的湿烟囱操作付诸实施。也就是说，离开湿法脱硫系统的烟道气直接进入烟囱。通常，用于从烟道气中捕集液滴的除雾装置被插入在湿法脱硫系统和烟囱之间。在脱硫系统和/或除雾装置与烟囱之间的管道内壁上冷凝的水蒸气，以及烟囱本身的内壁上冷凝的水蒸气与从除雾装置携带的液滴一起在这些壁上形成液膜。该液膜被收集并从烟囱中排出。考虑到来自液膜的液滴可能被烟道气流重新夹带，如果管道、烟囱和冷凝物收集器的设计结构在实际操作条件下不能正常工作，则不可接受的液滴数量可能从烟囱顶部排出并沉积在烟囱附近。这种现象也称为“喷溅”。

在本领域中还已知的是，提供一个或更多个导向叶片，用于引导烟道气流的偏转，特别是位于烟囱中的烟道气入口处。

例如US6562108B2公开了一种具有液体分离器的烟囱，该液体分离器用于去除该烟囱中的气体里夹带的液体，该烟囱具有底部和顶部，并且包括至少一个管道，该管道具有在所述底部附近进入烟囱的纵向轴。至少一个竖直叶片设置在管道的纵向轴处并与管道的纵向轴成一定夹角。液体收集器布置在烟囱的顶部附近，用于回收液体。

此外，CN104474794B公开了一种在湿烟囱烟道气导向板的顶端处的冷凝液收集装置。该冷凝液收集装置包括固定支架和收集槽，该收集槽通过固定支架安装在湿烟囱烟道气导向板的顶端。收集槽的两侧均设有一凹口。每个凹口的最低位置处设有排水孔和排水管。收集槽的内部设有加强板和导水板。导水板用于引导所收集的冷凝液以流向排水管，从而排出烟囱。根据CN104474794A，有效地避免了冷凝物被再次夹带。在所公开的实施例中，由于烟道气的流动，冷凝物膜被认为沿着导向板的表面向上流动至其顶端，并且溢出该顶端进入收集槽中。其缺点在于，在沿着导向板的表面行进期间，特别是在溢流时刻，可能发生来自膜的液滴再夹带到流动的烟道气中的风险，从而降低液滴去除效率，并且仍然存在喷溅的风险。

从CN203857475U中已知一种具有用于湿烟囱入口的下部冷凝物收集器的导向叶片装置。特别地，导向叶片装置包括导向叶片和支柱。导向叶片设置在烟囱入口的底部。每根支柱的一端固定在积灰平台上，每根支柱的另一端与相应的导向叶片连接。导向叶片与烟囱的水平部分形成夹角。导向叶片的上表面面向在烟囱底部中布置的烟道气入口，以使烟道气进入后，烟囱中烟道气产生的冷凝物被积灰斗收集并从烟囱排出。再者，由于液体必须在导向叶片的表面上，沿着与烟道气流相反的方向向下流动至积灰处，从而，可能发生来自导向叶片上的冷凝液膜的液滴被再次夹带。

发明内容

本发明旨在提供一种具有改进的冷凝物去除功能的导向叶片，或一种合适的替代方案。

在第一方面，本发明提供了一种用于使湿烟囱中的烟道气偏转的导向叶片，其包括前导向面和相对的后导向面以及用于从烟道气中除去液滴的冷凝物收集器，其中，冷凝物收集器包括：

-外壳，其具有用于使烟道气进入导向叶片的前导向面中的入口，其中

外壳限定了烟道气从入口到出口的流动路径，以及

-沟槽，其用于收集从烟道气分离的液滴。

根据本发明的用于使湿烟囱中的烟道气偏转的导向叶片包括前导向面和相对的后导向面。前导向面面向烟囱的入口，该烟囱通常包括对用于烟道气流动的直立管道进行限定的壳体，壳体可选地设置有诸如闭孔玻璃块(closed cell glass block)等衬里，例如闭孔玻璃块由硼硅酸盐制成。烟囱具有：一个或更多个用于引入烟道气的入口，通常在烟囱的下部处；以及用于将烟道气排放到环境中的顶部出口。导向叶片设置有冷凝物收集器，该冷凝物收集器用于去除在导向叶片的前导向面上从烟道气中收集的液滴。根据本发明，冷凝物收集器包括外壳。限定外壳的一些壁，特别是侧壁，可以由限定管道的壳体提供，导向叶片安装在该管道中。在导向叶片的前导向面上设置有用于烟道气进入的入口。通常，入口在导向叶片的整个宽度上延伸，直至限定烟囱的管道的壳体的内壁。冷凝物收集器还具有用于将烟道气排出并再次进入管道中的出口，以允许烟道气在管道中进一步流动到烟囱的顶部出口。通常，出口还在导向叶片的整个宽度上延伸直至壳体的内壁。在外壳中，提供了用于烟道气从前导向面处的入口到出口的流动路径，其中液滴与流过外壳的烟道气分离。液滴撞击外壳的内壁并由此被收集。能够从烟道气中分离液滴的流动路径的示例是烟道气的非线性流动路径，特别是具有一个、两个或更多个U形转弯的流动路径。通常布置在外壳的最下部的沟槽收集从烟道气中分离的液滴。通常，沟槽具有连接到排水管的一个或更多个连接部件，以便将收集的液滴作为冷凝物从烟囱排出。

在操作过程中，冷凝物膜将沿着前导向面流到入口，并且从入口溢流进入冷凝物收集器，在那里，冷凝物将进入沟槽并从沟槽排出。此外，由于导向叶片将烟道气流分流成沿着引导叶片的前导向面流动的前流和在导向叶片后面流动的逆流，因此烟道气的前流的压力将高于逆流的压力。由于这种压力差，前流的一部分被迫进入冷凝物收集器的入口。由于液滴的重量，无论液滴是仍然包含在部分前流中还是被再次夹带，液滴不能跟随在入口和外壳内的、烟道气行经的路径。因此，液滴将撞击外壳内壁，从而导致额外的沉积和收集。这样收集的冷凝物将从壁上滴落到沟槽中，在沟槽中，冷凝物进一步被收集并与溢出第一部分的顶部边缘的冷凝物膜一起排出。这样，提高了去除效率，并降低了不希望的喷溅的风险。

在优选实施例中，外壳的入口由前导向面的第一部分的上边缘和前导向面的第二部分的下边缘限定。

在有利的实施例中，第二部分的下边缘相对于第一部分的上边缘偏移，从而限定了从前表面直立的间隙。第二部分的偏移下边缘能够防止来自第一部分上的液膜的液滴被携带通过冷凝物收集器的入口到达第二部分，并且确保液膜越过前导向面的第一部分的上边缘流入冷凝物收集器的入口。优选地，导向板的第一部分的上边缘和第二部分的下边缘彼此重叠地隔开，从而进一步降低了来自薄膜的液滴从导向叶片的前导向面的第一部分被带到第二部分的风险。

冷凝物收集器的外壳具有从入口到出口的烟道气流动路径，在该处液滴从烟道气中去除。进入冷凝物收集器的部分烟道气流的流动方向相对于沿前导向面的烟道气的主流方向偏转。这种偏转已经在前导向面中的入口处发生，并且可以通过外壳的设计来进一步支撑。支持从外壳内的烟道气中额外去除液滴的这种流动路径的示例是非线性流动路径。在外壳内的这种非线性流动路径中，入口和出口不能通过一条直线连接。这种非线性流动路径的示例包括波浪形或锯齿形路径。在有利的实施例中，非线性流动路径包括至少一个U形转弯，优选地两个或更多个。

在优选实施例中，冷凝物收集器的外壳包括液滴形成元件，例如板，其下部在与第一部分的背部相距第一距离处，向下延伸超过第一部分的上边缘。上部可以直接连接到第二部分的背部。这种结构围绕第一部分的上边缘形成第一U形转弯，确保烟道气中的液滴撞击液滴形成元件，沉积在液滴形成元件上并流到液滴形成元件的下部，并且滴落到下面的沟槽中。

在本发明的另一优选实施例中，沟槽包括沟槽板，沟槽板的下部附接到第一部分的背部，从而形成用于收集冷凝物的凹槽。凹槽的上部优选地在距第二部分的背部的第二距离处，向上延伸超过液滴形成元件的下端，其中第二距离大于第一距离。这样，形成了流动路径中围绕液滴形成元件的下部的第二U形转弯，以及在第一部分的背部和沟槽板之间的所述凹槽。冷凝物将被收集在凹槽中并从其中排出。此外，间隔开的液滴形成元件和沟槽板形成冷凝物收集器外壳的出口，使得流过外壳的部分烟道气流，沿基本上与烟道气的主流动方向相同的流动方向离开出口进入烟囱管道。因此，分流对主流的任何负面影响，例如湍流，都很小。

为了增强沟槽的排水，沟槽板的底部朝向沟槽板的侧面向下倾斜，优选地，底部从中部朝向沟槽板的两个侧面向下倾斜。

在另一个实施例中，根据本发明的导向叶片的后导向面包括后板，该后板的下端附接到第一部分的下端，并且该后板的上端附接到第二部分的上端，使得导向叶片具有翼形，并且其中冷凝物收集器的出口延伸穿过后导向面。在该实施例中，导向叶片的翼形轮廓增加了导向叶片的前导向面处的入口与后导向面中的出口之间的压力差，从而增加了通过冷凝物收集器的部分气流，并且因此也增加了去除效率。

在另一实施例中，这种后板的下端附接到前导向面的下端，并且其上端与前导向面的上端间隔开地延伸，其中间隔开的上端限定了冷凝物收集器的外壳的出口。在该实施例中，离开出口的部分气流的流动方向基本上平行于烟道气的主流的流动方向，从而减少了对主流的干扰。

前导向面优选地具有从其下端沿其上端方向的弯曲部，通常为90°的圆弧。上端优选地具有笔直部分，一旦安装后，该笔直部分平行于管道的纵向方向延伸。笔直部分减少了管道中烟道气朝向烟囱出口的湍流。冷凝物收集器的入口优选地位于弯曲部(第一部分)到笔直部分(第二部分)的过渡处或附近。

如果存在的话，后板通常具有笔直的端部，在它们之间存在弯曲部分，通常也是90°的圆弧，然而具有比引导板的圆弧部分更小的半径。

在另一实施例中，前导向面，特别是其第一部分，在上述第一冷凝物收集器下方的位置处设有附加冷凝物收集器。例如，附加冷凝物收集器可以如上文针对第一冷凝物收集器所概述的那样来配置。

在优选实施例中，附加冷凝物收集器包括在前导向面的前表面中的凹部和T形轮廓件，该T形轮廓件的支脚延伸到凹部中并且终止于距凹部一定距离处。有利地，形成沟槽的凹部从两个侧面向设置有至排水管的连接件的中部倾斜。

在第二方面，本发明涉及一种尤其用于诸如燃煤电厂等电厂的湿式烟囱，其用于将烟道气排放到大气中，该烟囱包括限定竖直管道的壳体，该竖直管道具有入口和在其上端的出口，该烟囱设置有根据本发明的一个或更多个导向叶片，特别是在管道内与入口相对的位置处。

在本发明的实施例中，多个导向叶片布置成下端彼此等距地间隔。优选地，上端布置成使得由导向叶片和壳体壁界定的流通面积相等。这两个特征都有助于将烟道气流有利地分成多个分流、偏转烟道气流和液滴分离，以及在导向叶片之外合并分流。

通常，根据本发明的工业湿烟囱的高度在50米和400米之间，优选地从100米到175米。尽管管道的横截面(流通面积)的一般形状，例如正方形、矩形、椭圆形不是关键的，但是流通面积通常是圆形，且直径范围为3米到15米。

附图说明

下面通过附图说明本发明，其中：

图1示出了根据本发明的设置有导向叶片的湿烟囱的实施例；

图2是根据本发明的导向叶片的第一实施例；

图3表示根据本发明的导向叶片的第二实施例；

图4a)和图4b)示出了根据本发明的导向叶片的第三实施例；以及

图5是根据本发明设置有多个导向叶片的湿烟囱的另一实施例。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出了湿烟囱10的实施例。立式湿烟囱10包括壳体12，该壳体可设有内衬(未示出)。壳体12限定了用于烟道气的直立管道14。用于引入来自工厂18(例如设有湿法脱硫系统20的(燃煤)发电厂)的烟道气的入口16位于管道14的下部22。管道14的上端26处的出口24将烟道气排放到大气中。在入口16处设置了一个导向叶片28，该导向叶片具有冷凝物收集器，该冷凝物收集器整体上用附图标记30表示。导向叶片28转移通过入口16进入的烟道气，并使烟道气通过管道14向出口24偏转。通常在入口16下方，在管道14中设置有假底板32。后偏转板34可以定位在壳体12的内壁36处，与入口16相对。

在图2-5中更详细地示出了导向叶片28的各种实施例。

图2以剖视的方式示出了根据本发明的导向叶片28的实施例。导向叶片28具有前导向面40和后导向面42。前导向面40包括弯曲的(凹的)第一部分46和(直的)第二部分48，例如由不锈钢板材制成。第二部分48的下端50与第一部分46的上端52偏移并间隔开，从而形成冷凝物收集器30的用于烟道气的部分气流的入口54。间隙形入口54在管道14的整个宽度上延伸直至壳体12的内壁36。如图所示，第一部分46的上端52延伸超过第二部分48的下端50，从而防止冷凝物膜的液滴从第一部分46绕过入口54朝向第二部分48转移。液滴形成元件56(在该实施例中为板)安装在第二部分48的背部58上，并且其自由下端60在第一部分46的上端52的后面且在与该上端52相距一定距离处向下延伸。包含在部分气流中的液滴将撞击液滴形成元件56，并在液滴形成元件上沉积，流向下端60，落入沟槽62中。沟槽62由安装至第一部分46的背部66的沟槽板64构成。在所示的实施例中，沟槽板64成形为使得其上端67在与第二部分48相距第二距离处、平行于第二部分48向上延伸。第二部分的背部58和沟槽板64的上端66之间的间隙是冷凝物收集器30的用于烟道气中的部分气流的出口68，在操作过程中该部分气流流过冷凝物收集器30。第一部分46的上端52、第二部分48的下端50、液滴形成元件56、沟槽板64与壳体12的内壁36的相应部分一起限定了冷凝物收集器30的外壳59。烟道气的部分气流从入口54经过外壳59、经由包括两个U形转弯的流动路径流到出口68，在该处，部分气流在平行于烟道气的主流方向上离开冷凝物收集器30。

图3示出了导向叶片28的另一个实施例，导向叶片28具有与图2的导向叶片相似的结构。与图2的实施例相似的、导向叶片28的实施例的部件由相同的附图标记表示。在图的实施例中，沟槽板64没有笔直的直立上端。取而代之，盖板70安装在第二部分48上。盖板70和沟槽板64之间的间隙是在导向叶片28的后导向面42处的冷凝物收集器30的出口68。

由于在导向叶片的前导向面处的入口与在导向叶片的顶端处或在其后导向面处的出口之间的压力差，一部分烟道气被吸入冷凝物收集器的入口中作为部分气流，在冷凝物收集器中收集流过第一部分的顶端的冷凝物膜，以及沉积在冷凝物收集器内的其他液滴。

该压力差可通过提供作为后导向面42的后板72来增加，该后板在其下端74处附接到前导向面40的下端，且其顶端76附接到沟槽板64。后板72弯曲，使得导向叶片28具有翼形结构，从而导致压力差增加(与前导向面和后导向面由单个板提供的导向叶片相比)，与沿前导向面40流动的烟道气相比，沿后板72流动的烟道气的一部分行进的距离更长。

图4示出了导向叶片28的又一实施例，该导向叶片包括在前导向面42的下部处的附加冷凝物收集器80。顶部冷凝物收集器30可设计成如图2和3所示。附加冷凝物收集器80包括位于导向叶片28的前导向面42中的凹部82。T形轮廓元件84部分地安装在凹部82中，其支脚86与凹部底部88相距一定距离。T形轮廓元件84的顶部支脚90在邻近凹部82的前表面42上延伸，从而形成用于沿前表面流动的部分烟道气流的入口和出口。在所示的实施例中，凹部82在前视图中具有V形，使得收集在凹部82中的冷凝物将流向与排水管(均未示出)连接的中部。

顶部冷凝物收集器30的沟槽62可以以类似的方式设计。通常，V形件的支脚之间的角度会大得多。在一种替代方式中，沟槽和/或凹部具有倒V形，这样使得冷凝物将从导向叶片的中部流到导向叶片的侧面，在那里经由连接件将冷凝物排放到排水管中。

图5示出了根据本发明设置有多个导向叶片的湿烟囱的实施例。在所示的实施例中，3个导向叶片28位于入口16处。每个导向叶片28均设有冷凝物收集器30，例如根据前面图2-4中所示的结构，特别是根据图3所示的结构。每个导向叶片28具有弯曲的前表面40，特别是具有圆弧形状的(第一)部分100和与管道14的纵向轴线平行的笔直顶部(第二)部分102。每个导向叶片28还具有作为后导向面42的后板72，该后板包括第一(下部)笔直部分104和第二(上部)笔直部分106以及中间弯曲部分108，特别是半径小于前引导面40的相应弯曲部分的半径的圆弧部分。导向叶片28定位成使得上游端(在入口处)彼此等间距，并且其下游端与内壁36(在适用的情况下)一起限定几乎相等的流通面积(flow througharea)。

Claims (17)

1.一种用于使湿烟囱(10)中的烟道气偏转的导向叶片(28)，包括前导向面(40)和相对的后导向面(42)以及用于从烟道气中去除液滴的冷凝物收集器(30)，其中，冷凝物收集器(30)包括：

-外壳(59)，所述外壳具有在所述导向叶片(28)的前导向面(40)中的用于烟道气进入的入口(54)和用于烟道气离开的出口(68)，以及

其中，所述外壳(59)限定了烟道气从所述入口(54)到所述出口(68)的流动路径，

其中所述入口(54)由所述前导向面(40)的第一部分(46)的上边缘(52)以及所述前导向面(40)的第二部分(48)的下边缘(50)限定，其中所述第二部分(48)的下边缘(50)相对于所述第一部分(46)的上边缘(52)偏移，从而限定了从所述前导向面(40)直立的间隙，

以及

-用于收集从所述烟道气分离的液滴的沟槽(62)，所述沟槽(62)被布置在所述外壳(59)的最下部。

2.根据权利要求1所述的导向叶片，其中用于烟道气的所述流动路径包括非线性流动路径。

3.根据权利要求1所述的导向叶片，其中所述前导向面(40)的第一部分(46)的上边缘(52)与所述第二部分(48)的下边缘(50)彼此重叠地间隔开。

4.根据权利要求1所述的导向叶片，其中所述外壳(59)包括液滴形成元件(56)，所述液滴形成元件具有下部(60)，所述下部在距所述第一部分(46)的背部的第一距离处，向下延伸超过所述第一部分(46)的上边缘(52)。

5.根据权利要求4所述的导向叶片，其中，所述沟槽(62)包括沟槽板(64)，所述沟槽板的下部附接到所述第一部分(46)的背部(66)，从而形成凹槽。

6.根据权利要求5所述的导向叶片，其中，所述沟槽板(64)的上部(67)在距所述第二部分(48)的背部的第二距离处，向上延伸超过所述液滴形成元件(56)的下部(60)，其中，所述第二距离大于所述第一距离。

7.根据权利要求5所述的导向叶片，其中，所述沟槽板(64)的底部朝向所述导向叶片(28)的侧面向下倾斜。

8.根据权利要求7所述的导向叶片，其中所述底部从所述导向叶片的中部朝向两个侧面向下倾斜。

9.根据权利要求1所述的导向叶片，其中，所述第一部分(46)具有下端，并且所述第二部分(48)具有上端，其中所述后导向面(42)包括具有下端(74)和上端(76)的后板(72)，所述后板(72)的下端(74)附接至所述第一部分(46)的下端，并且所述后板的上端(76)附接至所述第二部分(48)的上端，以使所述导向叶片(28)具有翼形，并且其中所述外壳的出口(68)延伸穿过所述后导向面(42)。

10.根据权利要求1所述的导向叶片，其中所述第一部分(46)具有下端，并且所述第二部分(48)具有上端，其中所述后导向面(42)包括具有下端(74)和上端(76)的后板(72)，所述后板(72)的下端(74)附接至所述第一部分(46)的下端，并且所述后板的上端(76)与所述第二部分(48)的上端间隔地延伸，其中间隔的上端限定了所述外壳(59)的出口(68)。

11.根据权利要求1所述的导向叶片，其中具有下端和上端的所述前导向面(40)具有从其下端朝向上端的弯曲部(100)。

12.根据权利要求1所述的导向叶片，其中所述前导向面(40)在所述冷凝物收集器(30)下方的位置处设置有附加冷凝物收集器(80)。

13.根据权利要求12所述的导向叶片，其中所述附加冷凝物收集器(80)包括凹部(82)和T形轮廓件(84)，所述凹部在所述前导向面(40)中，所述T形轮廓件的支脚(86)延伸至所述凹部(82)中并且在距所述凹部一定距离处终止。

14.根据权利要求5所述的导向叶片，其中，所述沟槽(62)具有V形形状，使得所收集的冷凝物朝向其中心流动。

15.一种湿烟囱(10)，特别是用于发电厂，用于将烟道气排放到大气中，所述烟囱包括壳体(12)，所述壳体限定了竖直管道(14)，所述竖直管道具有入口(16)和位于所述竖直管道的上端(26)处的出口(24)，所述竖直管道设置有一个或更多个根据权利要求1所述的导向叶片(28)。

16.根据权利要求15所述的湿烟囱，其中，多个导向叶片(28)以其下端彼此等距间隔的方式来布置。

17.根据权利要求15所述的湿烟囱，其中，所述上端布置成使得由所述导向叶片(28)和所述壳体内壁(36)限定的流通面积相等。

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