CN113124416A - 消烟罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消烟罩，其设置在湿法脱硫的烟囱上。消烟罩包括：内筒，其为筒状结构，内筒的底端与烟囱的顶端可拆卸地连接；外筒，其同轴套设在内筒外，外筒上端高于内筒的上端，外筒与内筒之间形成空气通道，空气通道与环境空气相连通；加热设备，其设置在空气通道中；抽吸组件，其使得环境空气从下至上经过空气通道；以及混合组件，其位于内筒上方。本发明的消烟罩通过内筒和外筒的设计，将间壁式加热和混合式加热相结合，在空气通道中加热设备加热环境空气，经加热的环境空气在上升时为内筒内的烟气加热；随后经加热的环境空气与烟气相接触并逐层与烟气混合，使得烟气始终处于不饱和状态，避免烟气中水蒸汽凝结析出，从而有效消除白烟。

Description

消烟罩

技术领域

本发明涉及湿法脱硫后消除烟气白烟的技术领域，特别涉及一种消烟罩。

背景技术

湿法脱硫后的烟气为饱和湿烟气，从烟囱排出温度约为45~65℃，水汽含量约为10~25%。脱硫烟气外排至大气中，烟气中的水汽在冷空气的作用下，迅速冷凝为微小的水滴，雾滴凝结后来不及扩散，形成可视白烟，影响环境和居民生活。

现行消除白烟常用的方法，从本质上来说，就是让从烟囱外排的烟气在与环境空气的混合、冷却、扩散过程中，烟气始终处于不饱和状态，烟气中的水蒸汽就不会凝结析出，达到消白烟的效果。因此，对烟气进行降温减少烟气中的水汽含量、对烟气进行加热升温以提高烟气的不饱和度，就是消除烟气白烟的基础。

常用的消白烟方法有：（1）烟气冷凝法，就是将湿烟气温度降低到接近环境温度，使烟气中的水汽冷凝为液态水分离出烟气系统，但该方法所需冷量较大，烟气温度较低失去提升力，需额外增加烟气增压机，导致装置投资和运行费用较高。（2）烟气加热升温法，就是将湿烟气进行加热升温，提高烟气的不饱和度后排放，以消除白烟。（3）烟气先冷凝后加热法，对烟气进行降温，使烟气中的水汽冷凝析出凝结水，降低烟气中的绝对湿度，烟气中的水蒸汽含量降低。对冷凝后的烟气进行升温，降低烟气中的相对湿度，提高烟气的不饱和度，消除白色烟羽。

烟气加热主要采用两种方式：一是间壁式加热，烟气与加热介质两流体被固体壁面间隔开，不发生混合，通过间壁进行热量的交换，例如GGH（烟气-烟气再热器）、MGGH（热媒式烟气-烟气再热器）等；二是混合式加热，将热的清洁气体与脱硫后的净化烟气混合后，排至大气，可将烟气温度加热至要求温度，热的清洁气体包括热空气、热二次风、热烟气等。

早期国内电厂湿法脱硫均设置GGH，利用进脱硫塔之前的高温烟气对脱硫塔之后的净烟气进行加热，从而提高排烟温度和烟气抬升高度，但GGH存在腐蚀堵塞导致脱硫装置停工、烟气泄露导致脱硫烟气不达标等问题，GGH压降约为1kPa，装置能耗大幅增加，因而后期湿法脱硫装置均取消GGH，目前应用较广泛的为MGGH，在脱硫塔入口安装降温段，在脱硫塔出口安装升温段，利用水作为热媒，热烟气在降温段对热媒水进行加热，升温后的热媒水在升温段对脱硫塔后的净烟气进行加热，实现脱硫后的净烟气升温，投运初期换热器换热系数高，运行时间增加之后，烟气中的胶体、固体微粒附着于换热器表面，最终致使换热系数大幅降低，烟气温度上不去，烟囱照样冒白烟，同时也还有换热器易堵塞、易损坏、烟气阻力大的不足。

混合式加热中，烟气与热风/热空气进行混合消白烟。根据国家标准，烟气中污染物排放浓度均需折算成基准氧含量，折算后的污染物排放数值大幅增加。采用热空气与烟气进行混合，混合后烟气进入烟囱排放，烟气中的污染物进行折算后难以满足排放标准的要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种消烟罩，从而改善现有技术中间壁式加热设备易堵塞、易损坏的问题。

本发明的另一目的在于，提供一种消烟罩，从而改善现有技术中混合式加热难以满足排放标准的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种消烟罩，消烟罩设置在湿法脱硫的烟囱上。消烟罩包括：内筒，其为筒状结构，内筒的底端与烟囱的顶端可拆卸地连接；外筒，其同轴套设在内筒外，外筒上端高于内筒的上端，外筒与内筒之间形成空气通道，空气通道与环境空气相连通；加热设备，其设置在空气通道中；抽吸组件，其使得环境空气从下至上经过空气通道；以及混合组件，其设置在外筒内，混合组件位于内筒上方。

进一步，上述技术方案中，抽吸组件为第一旋转叶轮，第一旋转叶轮设置在内筒与混合组件之间，第一旋转叶轮与内筒同轴设置，第一旋转叶轮的半径大于内筒的半径。

进一步，上述技术方案中，第一旋转叶轮由烟囱中的烟气驱动或者由电机驱动。

进一步，上述技术方案中，抽吸组件为多个第二旋转叶轮，多个第二旋转叶轮均匀分布在空气通道的下方。

进一步，上述技术方案中，外筒的横截面为圆形或正多边形。

进一步，上述技术方案中，外筒的横截面积为内筒的横截面积的1.5~9倍。

进一步，上述技术方案中，内筒的底端的形状与烟囱的顶端的形状相同。

进一步，上述技术方案中，混合组件为规整填料层、散装填料层、扰流元件层和旋流元件层中的一层或多层。

进一步，上述技术方案中，规整填料层由波纹填料、格栅填料、脉冲填料中的一种或几种组成；散装填料层由拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍、矩鞍中的一种或几种组成；扰流元件层由圆片、椭圆片、矩形片、V形片、水滴形元件、锥形元件、球形元件、椭球形元件中的一种或几种交错排列而成；旋流元件层由螺旋叶片交错排列而成。

进一步，上述技术方案中，混合组件由多个第三旋转叶轮交错排列而成。

进一步，上述技术方案中，加热设备为间壁式换热器。

进一步，上述技术方案中，间壁式换热器的换热管为光管、翅片管、螺纹管、波纹管、横纹管、缩放管、螺旋槽管或高通量管中的一种或几种。

进一步，上述技术方案中，换热管内的加热介质为热水、蒸汽、热烟气或导热油。

进一步，上述技术方案中，加热介质的进口和出口设置在外筒的侧壁上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1. 通过内筒和外筒的设计，将间壁式加热和混合式加热相结合，在空气通道中加热设备加热环境空气，经加热的环境空气在上升时为内筒内的烟气加热；随后经加热的环境空气与离开内筒的烟气相接触，经混合组件逐层混合，混合后烟气的温度及不饱和度提高，混合后的气体在环境空气中降温扩散过程中始终处于不饱和状态，避免烟气中水蒸汽凝结析出，从而有效消除白烟。

2. 加热设备对高空中的洁净环境空气进行加热，避免加热设备腐蚀、结垢等现象，延长了加热设备的使用寿命，并且加热设备的材质等级也可以适当降低，从而降低制造成本。

3. 混合组件可以为多层多种元件组合结构，形成热空气与烟气逐级混合的效果，实现热空气与烟气的均匀混合，提高烟气的温度及不饱和度，进而消除白烟；通过混合组件的设置，可以实现热空气与烟气的非均匀混合，离开消烟罩的混合气体温度可以呈现中心低周边高的环状梯级分布；通过混合组件的设置，可以实现热空气与烟气的不完全混合，环绕烟气的内层环状热空气与烟气混合以提高烟气的温度和不饱和度，外层环状热空气几乎不与烟气混合，仅仅在混合烟气周围形成环绕混合烟气一周的热空气保护层。

4. 消烟罩设置在烟囱上方，对烟囱排出的污染浓度已经达标的烟气进行消白烟处理，因此不会出现烟气混合式加热所存在的有害气体排放氧含量折算后超标的问题，满足环保排放标准。

5. 本发明的消烟罩结构简单，便于安装和拆卸，无需对脱硫塔本体、烟道或烟囱进行改造，并且无需额外的占地面积，投资改造费用低、运行成本低。

上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的一实施方式的消烟罩的剖面示意图。

图2是根据本发明的一实施方式的第一旋转叶轮的布置示意图，其中外筒的横截面为圆形。

图3是根据本发明的另一实施方式的第一旋转叶轮的布置示意图，其中外筒的横截面为正方形。

图4是根据本发明的另一实施方式的消烟罩的剖面示意图。

图5是根据本发明的另一实施方式的消烟罩的剖面示意图。

图6是根据本发明的另一实施方式的消烟罩的剖面示意图。

图7是根据本发明的另一实施方式的消烟罩的剖面示意图。

图8是根据本发明的一实施方式的第二旋转叶轮的布置示意图，其中外筒的横截面为圆形。

图9是根据本发明的另一实施方式的第二旋转叶轮的布置示意图，其中外筒的横截面为正方形。

图10是根据本发明的另一实施方式的消烟罩的剖面示意图。

图11是根据本发明的另一实施方式的消烟罩的剖面示意图。

图12是根据本发明的又一实施方式的混合组件的布置示意图。

主要附图标记说明：

10-烟囱，20-内筒，21-空气通道，22-安装件，30-外筒，41-加热介质进口，42-加热介质出口，51-第一旋转叶轮，511-固定件，512-第一电机，52-第二旋转叶轮，521-第二电机，61-波纹填料，62-格栅填料，63-水滴形元件，64-第三旋转叶轮，65-圆片，66-V形片，67-球形元件，68-锥形元件，69-旋流元件，691-固定轴，692-螺旋叶片。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向（旋转90度或其他取向）且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

如图1至图11所示，根据本发明具体实施方式的消烟罩设置在湿法脱硫的烟囱10上。消烟罩包括同轴套设的内筒20和外筒30。内筒20为筒状结构，内筒20的底端与烟囱10的顶端可拆卸地连接。外筒30的上端高于内筒20的上端，外筒30与内筒20之间形成空气通道21，空气通道21与环境空气相连通，空气通道21中设有加热设备（图中未示出）。本发明的消烟罩包括能够使得环境空气从下至上经过空气通道21的抽吸组件。混合组件设置在外筒30内并位于内筒20的上方，混合组件能够将通过内筒20上升的烟气和通过空气通道21的环境空气相混合。

结合图1~6所示，在本发明的一个或多个实施方式中，抽吸组件可以为第一旋转叶轮51。第一旋转叶轮51设置在内筒20与混合组件之间，第一旋转叶轮51与内筒20同轴设置，第一旋转叶轮51的半径大于内筒20的半径。示例性地，第一旋转叶轮51可以通过固定件511固定连接在内筒20的上端，本发明并不以此为限。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，如图1和图4所示，第一旋转叶轮51可以由烟囱10中的烟气驱动，烟气自下而上通过第一旋转叶轮51时推动第一旋转叶轮51旋转，并对下方的气体产生抽吸力。可替换地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，如图5和图6所示，第一旋转叶轮51可以由第一电机512驱动，本发明并不以此为限。

结合图7~11所示，在本发明的一个或多个实施方式中，抽吸组件可以为多个第二旋转叶轮52，多个第二旋转叶轮52均匀分布在空气通道21的下方。示例性地，第二旋转叶轮52可以由第二电机521驱动。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，外筒30的横截面可以为圆形，如图2和图8所示。外筒30的横截面也可以为正多边形，例如正方形，如图3和图9所示。应了解的是，本发明的外筒30的横截面的形状并不以此为限。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，外筒30的横截面积为内筒20的横截面积的1.5~9倍。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，内筒20的底端的形状与烟囱10的顶端的形状相同，二者可以通过安装件22可拆卸地安装。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，混合组件可以为规整填料层、散装填料层、扰流元件层和旋流元件层中的一层或多层。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，规整填料层可以由波纹填料、格栅填料、脉冲填料中的一种或几种组成；散装填料层可以由拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍、矩鞍中的一种或几种组成；扰流元件层可以由圆片、椭圆片、矩形片、V形片、水滴形元件、锥形元件、球形元件、椭球形元件中的一种或几种交错排列而成；旋流元件层可以由旋流元件交错排列而成，示例性地，如图12所示，旋流元件69可以为围绕固定轴691的螺旋叶片692，本发明并不以此为限。

结合图6所示，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，混合组件可以由多个第三旋转叶轮64交错排列而成。

进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，加热设备可以为间壁式换热器。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，间壁式换热器的换热管为光管、翅片管、螺纹管、波纹管、横纹管、缩放管、螺旋槽管或高通量管中的一种或几种，本发明并不以此为限。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，换热管内的加热介质为热水、蒸汽、热烟气或导热油，本发明并不以此为限。进一步地，在本发明的一个或多个示例性实施方式中，加热介质进口41和加热介质出口42设置在外筒30的侧壁上。

下面以具体实施例的方式更详细地说明本发明，应了解的是，本发明并不以此为限。

实施例1

参考图1和图2所示，本实施例中，消烟罩的内筒20和外筒30为同轴设置的圆筒状结构，外筒30的横截面积为内筒20的横截面积的4倍，外筒30内部由上至下依次设有波纹填料61、第一旋转叶轮51和加热设备（图中未示出）。加热设备的换热管采用螺纹管，加热介质为中压蒸汽，外筒30的外壁上设有加热介质进口41和加热介质出口42。第一旋转叶轮51由转轴和八根叶片组成，第一旋转叶轮51由烟气驱动。

实施例2

参考图3和图4所示，本实施例中，消烟罩的内筒20为圆筒状结构，外筒30的横截面为正方形，外筒30的横截面积为内筒20的横截面积的2倍，外筒30内部由上至下依次设有格栅填料62、第一旋转叶轮51和加热设备（图中未示出）。加热设备的换热管采用翅片管，加热介质为120℃的热水，外筒30的外壁上设有加热介质进口41和加热介质出口42。第一旋转叶轮51由转轴和八根叶片组成，第一旋转叶轮51由烟气驱动。

实施例3

参考图5所示，本实施例中，消烟罩的外筒30的横截面积为内筒20的横截面积的5倍，外筒30内部由上至下依次设有水滴形元件63、第一旋转叶轮51和加热设备（图中未示出）。水滴形元件63交错排列为两层。加热设备的换热管采用高通量管，加热介质为350℃的蒸汽，外筒30的外壁上设有加热介质进口41和加热介质出口42。第一旋转叶轮51由转轴和六根叶片组成，第一旋转叶轮51由第一电机512驱动。

实施例4

参考图6所示，本实施例中，消烟罩的外筒30的横截面积为内筒20的横截面积的5倍，外筒30内部由上至下依次设有第三旋转叶轮64、第一旋转叶轮51和加热设备（图中未示出）。第三旋转叶轮64交错排列为三层，第三旋转叶轮64的半径为第一旋转叶轮51的直径的0.15倍。加热设备的换热管采用翅片管，加热介质为250℃的蒸汽，外筒30的外壁上设有加热介质进口41和加热介质出口42。第一旋转叶轮51由转轴和八根叶片组成，第一旋转叶轮51由第一电机512驱动。

实施例5

参考图7和图8所示，本实施例中，消烟罩的内筒20和外筒30为同轴设置的圆筒状结构，外筒30的横截面积为内筒20的横截面积的6倍，外筒30内部由上至下依次设有圆片65、加热设备（图中未示出）和第二旋转叶轮52。圆片65交错排列为三层，第一层和第三层圆片65与竖直方向的夹角为45°并且以外筒30的轴线为中心对称分布。加热设备的换热管采用光管，加热介质为160℃的热烟气，外筒30的外壁上设有加热介质进口41和加热介质出口42。空气通道21下方设有八组第二旋转叶轮52，第二旋转叶轮52有第二电机521驱动。

实施例6

参考图9和图10所示，本实施例中，消烟罩的内筒20为圆筒状结构，外筒30的横截面为正方形，外筒30的横截面积为内筒20的横截面积的8倍，外筒30内部由上至下依次设有圆片V形片66、加热设备（图中未示出）和第二旋转叶轮52。V形片66交错排列为三层。加热设备的换热管采用波纹管，加热介质为180℃的热烟气，外筒30的外壁上设有加热介质进口41和加热介质出口42。空气通道21下方设有十二组第二旋转叶轮52，第二旋转叶轮52有第二电机521驱动。

实施例7

参考图11所示，本实施例中，消烟罩的外筒30的横截面积为内筒20的横截面积的9倍，外筒30内部由上至下依次设有球形元件67和锥形元件68、加热设备（图中未示出）和第二旋转叶轮52。球形元件67和锥形元件68交错排列为四层。加热设备的换热管采用翅片管，加热介质为导热油，外筒30的外壁上设有加热介质进口41和加热介质出口42。空气通道21下方设有十二组第二旋转叶轮52，第二旋转叶轮52有第二电机521驱动。

实施例8

本实施例中，混合组件是将实施例4中的第三旋转叶轮64替换为图12中的旋流元件69，其他设置与实施例4相同。旋流元件69包括竖直方向上的固定轴691及围绕固定轴691的螺旋叶片692，多个旋流元件69交错排列为两层构成混合组件。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种消烟罩，其特征在于，所述消烟罩设置在湿法脱硫的烟囱上，所述消烟罩包括：

内筒，其为筒状结构，所述内筒的底端与所述烟囱的顶端可拆卸地连接；

外筒，其同轴套设在所述内筒外，所述外筒上端高于所述内筒的上端，所述外筒与所述内筒之间形成空气通道，所述空气通道与环境空气相连通；

加热设备，其设置在所述空气通道中；

抽吸组件，其使得所述环境空气从下至上经过所述空气通道；以及

混合组件，其设置在所述外筒内，所述混合组件位于所述内筒上方。

2.根据权利要求1所述的消烟罩，其特征在于，所述抽吸组件为第一旋转叶轮，所述第一旋转叶轮设置在所述内筒与所述混合组件之间，所述第一旋转叶轮与所述内筒同轴设置，所述第一旋转叶轮的半径大于所述内筒的半径。

3.根据权利要求2所述的消烟罩，其特征在于，所述第一旋转叶轮由所述烟囱中的烟气驱动或者由电机驱动。

4.根据权利要求1所述的消烟罩，其特征在于，所述抽吸组件为多个第二旋转叶轮，所述多个第二旋转叶轮均匀分布在所述空气通道的下方。

5.根据权利要求1所述的消烟罩，其特征在于，所述外筒的横截面为圆形或正多边形。

6.根据权利要求1所述的消烟罩，其特征在于，所述外筒的横截面积为所述内筒的横截面积的1.5~9倍。

7.根据权利要求1所述的消烟罩，其特征在于，所述内筒的底端的形状与所述烟囱的顶端的形状相同。

8.根据权利要求1所述的消烟罩，其特征在于，所述混合组件为规整填料层、散装填料层、扰流元件层和旋流元件层中的一层或多层。

9.根据权利要求8所述的消烟罩，其特征在于，所述规整填料层由波纹填料、格栅填料、脉冲填料中的一种或几种组成；所述散装填料层由拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍、矩鞍中的一种或几种组成；所述扰流元件层由圆片、椭圆片、矩形片、V形片、水滴形元件、锥形元件、球形元件、椭球形元件中的一种或几种交错排列而成；所述旋流元件层由螺旋叶片交错排列而成。

10.根据权利要求1所述的消烟罩，其特征在于，所述混合组件由多个第三旋转叶轮交错排列而成。

11.根据权利要求1所述的消烟罩，其特征在于，所述加热设备为间壁式换热器。

12.根据权利要求11所述的消烟罩，其特征在于，所述间壁式换热器的换热管为光管、翅片管、螺纹管、波纹管、横纹管、缩放管、螺旋槽管或高通量管中的一种或几种。

13.根据权利要求12所述的消烟罩，其特征在于，所述换热管内的加热介质为热水、蒸汽、热烟气或导热油。

14.根据权利要求13所述的消烟罩，其特征在于，所述加热介质的进口和出口设置在所述外筒的侧壁上。

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