一种消白烟一体化系统的制作方法

本实用新型涉及烟气净化领域，尤其涉及一种消白烟一体化系统，可用于火力发电厂、钢铁厂、造纸厂、玻璃厂、化工厂等尾气处理系统。

背景技术：

现有燃煤发电厂尾气排放时，由于排放的烟气为饱和或者趋于饱和湿烟气，从烟囱排出时，遇冷会析出大量冷凝水，产生大量水蒸气，视觉上感觉是排出了大量的“白烟”，属于一种视觉污染，且烟囱周围会降落水滴，形成“烟囱雨”。给生产现场带来诸多不便条件。

目前解决此类问题的方式基本上是将原烟气引致净烟气区域，用高温烟气加热低温烟气，提高净烟气温度，降低其饱和度，使净烟气升温，从烟囱排出时可以飘散更高更远，且不会在烟囱周围和短时间内遇冷析出水汽。但此种方法存在许多弊端：

1、泄露问题，原烟气和净烟气换热时，会有泄露现象，原烟气泄露至净烟道，使净烟气粉尘、二氧化硫、氮氧化物等污染物超标排出。

2、腐蚀问题，上述换热方式基本上使用金属壳体等容器进行烟气换热，在烟气降温至酸露点时，会使换热器本体发生腐蚀现象。

3、造价高，此方式要制作体积庞大的换热装置及基础，以300MW机组为例，总造价超过2000万人民币甚至更高。

4、设备能耗高，鉴于其体积庞大，需要的风机及其他动力设备较多，运行能耗很大。设备运行不稳定，堵塞结垢问题大。其结构和实施方式，不利于冲洗或者清理，运行一段时间后，除了会遭遇腐蚀问题，设备本体也会产生堵塞结构问题。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种体积小、能耗小、成本低、可靠性高、性能稳定的消白烟一体化系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种消白烟一体化系统，包括：

换热装置和

换热介质控制设备，换热介质控制设备用于向换热装置输送换热介质；

其中，换热装置被配置为能够通过换热介质提升净烟气的温度，从而增加净烟气的不饱和度使净烟气在离开排烟装置(比如烟囱)进入大气时仍处于不饱和状态。这样使得烟气在离开排烟装置后的飘散过程中降温，从而更慢地析出水，达到消除白烟的目的。

进一步地，换热装置包括第一换热装置和第二换热装置，第一换热装置设置在原烟气烟道内，用于使原烟气烟道内的原烟气降温同时将第一换热装置内的换热介质升温，升温后的换热介质被输送到第二换热装置；第二换热装置设置在脱硫吸收塔和/或净烟气烟道内，用于将脱硫吸收塔和/或净烟气烟道内的净烟气升温同时将从第一换热装置输送来的换热介质降温，降温后的换热介质被输送到第一换热装置，如此形成循环。

进一步地，所述换热介质在所述第一换热装置和所述第二换热装置之间的输送通过所述换热介质控制设备来控制。

进一步地，第一换热装置设置在电除尘前方或后方原烟气段，较优地，设置在电除尘后方原烟气段。

较优地，第二换热装置设置在脱硫吸收塔和净烟气烟道内。

进一步地，换热介质在第一换热装置中与原烟气进行热量交换，使原烟气降温，同时使换热介质升温。

进一步地，换热介质在第二换热装置中与净烟气进行热量交换，使净烟气升温，同时使换热介质降温。

本实用新型中，第一换热装置、第二换热装置和换热介质控制设备形成一个循环系统，其好处是一方面有效利用了原烟气自带的高温，将原烟气的能量通过循环系统传递至净烟气，使净烟气升温，而不需要额外地设置使净烟气升温的装置，节约了能源和成本。另一方面，使原烟气降温还可以为燃煤电厂带来大量的水，进一步实现了节能减排。

在一个具体实施方式中，换热装置包括换热介质流动通道、烟气流动通道和用于换热介质流动通道和烟气流动通道并用于换热介质流动通道和烟气流动通道之间交换热量的间隔部件，间隔部件具有用于收集烟气中尘和/或雾的烟气接触面。

进一步地，换热介质被设置为能够在换热介质流动通道内流动。

进一步地，间隔部件的数量为多个，并组成多个重复的间隔部件组，间隔部件组包括第一间隔部件和第二间隔部件，换热介质流动通道由第一间隔部件和第二间隔部件限定而成，烟气流动通道由相邻的两个间隔部件组限定而成。

进一步地，第一间隔部件和第二间隔部件为一体成型，或者间隔部件组还包括用于连接第一间隔部件和第二间隔部件的连接件，或者间隔部件组还包括用于连接第一间隔部件和第二间隔部件的焊接材料。

进一步地，第一间隔部件和第二间隔部件为板状。

优选地，间隔部件组为中空板，换热介质流动通道由中空板的中空结构限定而成。

进一步地，相邻两个中空板的间距为5～100mm。

进一步地，中空板具有正弦波形截面。

进一步地，中空板的壁面在垂直于正弦波形截面的方向上以直线、折线、曲线或圆弧形状延伸。

进一步地，正弦波形为包括半个或以上波长的正弦波形状。优选地，正弦波形为包括1.0～2.5个波长的正弦波形状。

进一步地，中空板上设置有一个或多个钩部，钩部位于正弦波形的波峰和/或波谷处。优选地，钩部为1～5个。

进一步地，钩部的开口方向与烟气流动方向相反。

进一步地，中空板靠近烟气流动入口的一端和与其相对应的另一端分别具有延伸部。

进一步地，延伸部为实心结构。

进一步地，换热装置包括一个或多个中空板组件，每个中空板组件包括多个相互平行布置的中空板。每个中空板组件中中空板的数量优选为4～60个。

进一步地，多个中空板组件之间采用串联或并联连接。

在另一具体实施方式中，中空板具有弯折形截面。优选地，弯折形包括1～10折。中空板的壁面在垂直于弯折形截面的方向上以直线、折线、曲线或圆弧形状延伸。

在另一具体实施方式中，间隔部件的数量为多个，间隔部件为中空管，烟气流动通道由多个间隔部件的外壁限定而成，冷却介质流动通道由间隔部件的内壁限定而成。

进一步地，相邻两个中空管之间的距离为3～100mm。

进一步地，换热装置包括一个或多个中空管组件，每个中空管组件包括多个中空管。每个中空管组件中中空管的数量优选为4～200个。

进一步地，多个中空管组件之间采用串联或并联连接。

进一步地，第一换热装置设置有一级或多级。

进一步地，多级第一换热装置中，换热介质从第一级流动至最后一级，第一级的第一换热装置设置在烟气下游，最后一级的第一换热装置设置在烟气上游。这样使得最热的换热介质在相对于温度高的烟气处，而稍冷的换热介质在温度相对低的烟气处，以保证热量的充分利用。

进一步地，第一换热装置两端分别设置有换热介质入口和换热介质出口，对于同一级的第一换热装置，换热介质入口的标高低于换热介质出口的标高。这样使得换热介质从低的出口进入从高的出口出来，可以保证换热介质充满第一换热装置。

进一步地，换热介质控制设备通过换热介质入口向第一换热装置提供换热介质，从换热介质出口排出的换热介质被输送到第二换热装置。

进一步地，第二换热装置设置有一级或多级。

进一步地，多级第二换热装置中，换热介质从第一级流动至最后一级，第一级的第二换热装置设置在烟气下游，最后一级的第二换热装置设置在烟气上游。这样使得最热的换热介质在相对于温度高的烟气处，而稍冷的换热介质在温度相对低的烟气处，以保证热量的充分利用。

进一步地，第二换热装置的两端分别设置有换热介质入口和换热介质出口，对于同一级的第二换热装置，换热介质入口的标高低于换热介质出口的标高。这样使得换热介质从低的出口进入从高的出口出来，可以保证换热介质充满第二换热装置。

进一步地，从第一换热装置输送来的换热介质通过换热介质入口进入第二换热装置，从换热介质出口排出的换热介质被输送回到换热介质控制设备。

进一步地，换热介质为水或油。

进一步地，换热介质控制设备为循环系统。

进一步地，换热装置的上游和/下游设置有冲洗和/吹扫设备，以确保换热装置的清洁运行。

进一步地，换热装置采用耐高温塑料材质。

在实用新型的一个较佳实施方式中，消白烟一体化系统还包括除尘除雾装置，除尘除雾装置设置在第一换热装置和第二换热装置之间，除尘除雾装置用于收集烟气中的尘和/或雾。

进一步地，除尘除雾装置设置在脱硫吸收塔内，并位于第二换热装置的上游位置，也即烟气上游位置。

本实施方式中，换热装置和除尘除雾装置结合使用，烟气进入吸收塔后，先进行脱硫，烟气成为饱和湿烟气，并携带大量雾滴和粉尘。为了使第二换热装置的有效换热和稳定运行，烟气先经过除尘除雾装置进行除尘和除雾，且由于除尘除雾装置具有冷凝除尘作用，会使净烟气有一定的降温，析出部分冷凝水，使后续烟气升温更容易，并降低了烟囱排放冷凝现象，减少白烟产生。

进一步地，除尘除雾装置与冷却介质供应设备相连，冷却介质供应设备用于向除尘除雾装置提供冷却介质。

进一步地，除尘除雾装置包括冷却介质流动通道、烟气流动通道和用于间隔冷却介质流动通道和烟气流动通道并用于冷却介质流动通道和烟气流动通道之间交换能量的间隔部件，间隔部件具有用于收集烟气中尘和/或雾的烟气接触面。

进一步地，间隔部件的数量为多个，并组成多个重复的间隔部件组，间隔部件组包括第三间隔部件和第四间隔部件，冷却流动通道由第三间隔部件和第四间隔部件限定而成，烟气流动通道由相邻的两个间隔部件组限定而成。

进一步地，第三间隔部件和第四间隔部件为板状。

进一步地，间隔部件组为中空板，冷却流动通道由中空板的中空结构限定而成。

进一步地，中空板具有正弦波形截面。

进一步地，中空板的壁面在垂直于正弦波形截面的方向上以直线、折线、曲线或圆弧形状延伸。

进一步地，中空板上设置有一个或多个钩部；钩部位于正弦波性的波峰和/或波谷处。

进一步地，间隔部件的数量为多个，间隔部件为中空管，烟气流动通道由多个间隔部件的外壁限定而成，冷却介质流动通道由间隔部件的内壁限定而成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型的消白烟一体化系统能够适应更高的烟气流速，减少吸收塔和烟道扩容工作量，降低建设成本。

2.本实用新型的消白烟一体化系统投资小，比现有的烟气-烟气换热技术至少低30％以上。

3.运行能耗低，符合国家节能减排发展战略。

4.先通过高效除尘除雾装置的冷凝方式，从烟气中截取大量的水，不但不需要额外的水，还能为燃煤电厂带来大量的水。

5.换热装置最优地采用耐高温塑料材质，可靠性高，避免了化学和电化学腐蚀现象。

6.布置合理，均匀，适合冲洗及吹扫清洁，避免了堵塞结垢现象。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的消白烟一体化系统的结构示意图；

图2是本实用新型的一个较佳实施例的消白烟一体化系统中的循环系统图；

图3是本实用新型的一个较佳实施例的换热介质流向示意图；

图4是本实用新型的一个较佳实施例的消白烟一体化系统中的另一种循环系统图；

图5是本实用新型的一个较佳实施例的另一种换热介质流向示意图；

图6是半正弦波型中空板沿烟气流方向的截面图；

图7是三弯带钩型中空板沿烟气流方向的截面图；

图8是多弯多钩型中空板沿烟气流方向的截面图；

图9示出了直线型中空板沿换热介质流动方向的截面图；

图10示出了折线型中空板沿换热介质流动方向的截面图；

图11示出了曲线型中空板沿换热介质流动方向的截面图；

图12示出了圆弧型中空板沿换热介质流动方向的截面图；

图13是弯折型中空板沿烟气流方向的截面图；

图14是多级弯折型中空板沿烟气流方向的截面图；

图15是中空板式第一换热装置在原烟气烟道内的安装俯视截面图；

图16是中空板式第二换热装置在吸收塔内的安装图；

图17是中空板式第二换热装置在净烟气烟道内的安装图；

图18示出了串联连接的中空板组件；

图19示出了并联连接的中空板组件；

图20是中空管式第一换热装置在原烟气烟道内的安装俯视截面图；

图21是中空管式第二换热装置在吸收塔内的安装图；

图22是中空管式第二换热装置在净烟气烟道内的安装图。

具体实施方式

如图1～22所示，本实用新型的一个较佳实施例提供了一种消白烟一体化系统，本实用新型提供了一种消白烟一体化系统，包括换热装置和换热介质控制设备400，换热介质控制设备400用于向换热装置提供换热介质。其中，换热装置被配置为能够通过换热介质提升净烟气的温度，从而增加净烟气的不饱和度使净烟气在离开排烟装置(比如烟囱)进入大气时仍处于不饱和状态。这样使得烟气在离开排烟装置后的飘散过程中降温，从而更慢地析出水，达到消除白烟的目的。

具体地，如图1和2所示，换热装置包括第一换热装置1和第二换热装置2，第一换热装置1设置在原烟气烟道100内，更具体地，第一换热装置1设置在电除尘前方或后方原烟气段，较优地，设置在电除尘后方原烟气段。第二换热装置2设置在脱硫吸收塔200和/或净烟气烟道内。

如图2和3所示，在原烟气烟道100内，通过换热介质控制设备400输送来的换热介质在第一换热装置1中与原烟气进行热量交换，使原烟气降温，同时使换热介质升温。升温后的换热介质通过换热介质控制设备400输送到脱硫吸收塔200和/或净烟气烟道300内的第二换热装置2。通过换热介质控制设备400从第一换热装置1输送来的升温后的换热介质在第二换热装置2中与净烟气进行热量交换，使净烟气升温，同时使换热介质降温，降温后的换热介质又通过换热介质控制设备400输送到第一换热装置1，如此形成循环。本实施例中，较优地，第二换热装置2同时设置在脱硫吸收塔200和净烟气烟道300内。

图1中的箭头4表示烟气的流动方向。图2中的箭头5表示换热介质的流动方向。

图4和图5显示了另一种反映介质流向的循环系统。与图2和图3的区别在于，由于换热介质控制设备所处的位置不同，通过换热介质控制设备的是升温后的换热介质，而图2和图3中，通过换热介质控制设备的是降温后的换热介质。通常，第一换热装置设置在地面位置，第二换热装置设置在相对高的位置。由于重力作用，高空下来的换热介质具有势能，因此采用图4和图5中的设置可以利用该势能，起到了节能的作用。但由于运行第高温介质，会造成运行困难。而图2和图3中的循环系统中，运行的是低温介质，相对来说更安全。

换热装置的上游和/下游设置有冲洗和/吹扫设备3，以确保换热装置的清洁运行。图1显示了原烟气烟道100内第一换热装置1的下游设置了冲洗和/吹扫设备3。在吸收塔200出口段，如图1所示，第二换热装置2的下游设置了冲洗和/吹扫设备3，在净烟气烟道300内，第二换热装置2的下游设置了冲洗和/吹扫设备3。

在本实施例中，换热装置(第一换热装置1和第二换热装置2)包括换热介质流动通道、烟气流动通道和用于换热介质流动通道和烟气流动通道并用于换热介质流动通道和烟气流动通道之间交换热量的间隔部件，间隔部件具有用于收集烟气中尘和/或雾的烟气接触面。换热介质被设置为能够在换热介质流动通道内流动。

间隔部件的数量为多个，并组成多个重复的间隔部件组，间隔部件组包括第一间隔部件和第二间隔部件，换热介质流动通道由第一间隔部件和第二间隔部件限定而成，烟气流动通道由相邻的两个间隔部件组限定而成。第一间隔部件和第二间隔部件为一体成型，或者间隔部件组还包括用于连接第一间隔部件和第二间隔部件的连接件，或者间隔部件组还包括用于连接第一间隔部件和第二间隔部件的焊接材料。

第一间隔部件和第二间隔部件为板状。本实施例中，如图6～12所示，间隔部件组为中空板，换热介质流动通道由中空板的中空结构限定而成。相邻两个中空板的间距为5～100mm。中空板具有正弦波形截面。其中，正弦波形为包括半个或以上波长的正弦波形状，图6显示了半正弦波型中空板。优选地，正弦波形为包括1.0～2.5个波长的正弦波形状。中空板上设置有一个或多个钩部6，钩部6位于正弦波形的波峰和/或波谷处。优选地，钩部为1～5个。钩部6的开口方向与烟气流动方向(箭头4所示)相反。图7显示了三弯带钩型中空板，包括一个钩部；图8显示了多弯多钩型中空板，包括多个钩部。中空板的壁面在垂直于正弦波形截面的方向上以直线(见图9)、折线(见图10)、曲线(见图11)或圆弧形状(见图12)延伸。

在其它实施例中，如图13和14所示，中空板具有弯折形截面。优选地，弯折形包括1～10折。图13显示了具有1折的弯折型中空板，图14显示了具有多折的弯折型中空板。中空板的壁面在垂直于弯折形截面的方向上以直线、折线、曲线或圆弧形状延伸。

如图6～14所示，中空板靠近烟气流动入口的一端和与其相对应的另一端分别具有延伸部7。延伸部7为实心结构。图6～14中，箭头4表示烟气的流动方向，箭头5表示换热介质的流动方向。

本实施例中，第一换热装置设置有一级或多级。如图15所示，多级第一换热装置中，换热介质从第一级流动至最后一级，第一级的第一换热装置11设置在烟气下游，最后一级的第一换热装置12设置在烟气上游。这样使得最热的换热介质在相对于温度高的烟气处，而稍冷的换热介质在温度相对低的烟气处，以保证热量的充分利用。其中第一换热装置为中空板式换热装置。第一换热装置两端分别设置有换热介质入口和换热介质出口，对于同一级的第一换热装置，换热介质入口的标高低于换热介质出口的标高。这样使得换热介质从低的出口进入从高的出口出来，可以保证换热介质充满第一换热装置。换热介质控制设备通过换热介质入口向第一换热装置提供换热介质，从换热介质出口排出的换热介质被输送到第二换热装置。

第二换热装置设置有一级或多级。如图16和17所示，在吸收塔内或净烟气烟道内，多级第二换热装置中，换热介质从第一级流动至最后一级，第一级的第二换热装置21设置在烟气下游，最后一级的第二换热装置22设置在烟气上游。这样的设置使得最热的换热介质在相对于温度高的烟气处，而稍冷的换热介质在温度相对低的烟气处，以保证热量的充分利用。其中第二换热装置为中空板式换热装置。第二换热装置的两端分别设置有换热介质入口和换热介质出口，对于同一级的第二换热装置，换热介质入口的标高低于换热介质出口的标高。这样使得换热介质从低的出口进入从高的出口出来，可以保证换热介质充满第二换热装置。从第一换热装置输送来的换热介质通过换热介质入口进入第二换热装置，从换热介质出口排出的换热介质被输送回到换热介质控制设备。

对于同一级的换热装置(比如第一换热装置或第二换热装置)，本实施例的换热装置还可以包括一个或多个中空板组件8，每个中空板组件8包括多个相互平行布置的中空板。每个中空板组件8中中空板的数量优选为4～60个。多个中空板组件8之间采用串联连接(见图18)或并联连接(见图19)。图中箭头4表示烟气的流动方向，箭头5表示换热介质的流动方向，箭头51表示换热介质的进入方向，箭头52表示换热介质的排出方向。

在其它实施例中，间隔部件采用中空管，烟气流动通道由多个间隔部件的外壁限定而成，冷却介质流动通道由间隔部件的内壁限定而成。相邻两个中空管之间的距离为3～100mm。图20显示了多级中空管式的第一换热装置在原烟气烟道内的布置，换热介质从第一级流动至最后一级，第一级的第一换热装置11设置在烟气下游，最后一级的第一换热装置12设置在烟气上游。图21和22分别是多级中空管式的第二换热装置在吸收塔内或净烟气烟道内的布置，换热介质从第一级流动至最后一级，第一级的第二换热装置21设置在烟气下游，最后一级的第二换热装置22设置在烟气上游。

换热装置还可以包括一个或多个中空管组件，每个中空管组件包括多个中空管。每个中空管组件中中空管的数量优选为4～200个。多个中空管组件之间采用串联或并联连接。

本实施例的换热介质为水或油。换热装置采用耐高温塑料材质。

本实施例的换热介质控制设备为循环系统。

如图1和2所示，在本实用新型的较佳实施例中，消白烟一体化系统还包括除尘除雾装置500，除尘除雾装置500设置在第一换热装置和第二换热装置之间，除尘除雾装置500用于收集烟气中的尘和/或雾。具体地，除尘除雾装置500设置在脱硫吸收塔内，并位于第二换热装置的上游位置，也即烟气上游位置。除尘除雾装置500与冷却介质供应设备相连，冷却介质供应设备用于向除尘除雾装置500提供冷却介质。

本实施例中，换热装置和除尘除雾装置500结合使用，烟气进入吸收塔后，先进行脱硫，烟气成为饱和湿烟气，并携带大量雾滴和粉尘。为了使第二换热装置的有效换热和稳定运行，烟气先经过除尘除雾装置500进行除尘和除雾，且由于除尘除雾装置500具有冷凝除尘作用，会使净烟气有一定的降温，析出部分冷凝水，使后续烟气升温更容易，并降低了烟囱排放冷凝现象，减少白烟产生。

本实施例的除尘除雾装置500包括冷却介质流动通道、烟气流动通道和用于间隔冷却介质流动通道和烟气流动通道并用于冷却介质流动通道和烟气流动通道之间交换能量的间隔部件，该间隔部件具有用于收集烟气中尘和/或雾的烟气接触面。间隔部件的数量为多个，并组成多个重复的间隔部件组，间隔部件组包括第三间隔部件和第四间隔部件，冷却流动通道由第三间隔部件和第四间隔部件限定而成，烟气流动通道由相邻的两个间隔部件组限定而成。具体地，第三间隔部件和第三间隔部件为板状。间隔部件组优选为中空板，冷却流动通道由中空板的中空结构限定而成。中空板具有正弦波形截面。中空板的壁面在垂直于正弦波形截面的方向上以直线、折线、曲线或圆弧形状延伸。中空板上设置有一个或多个钩部；钩部位于正弦波性的波峰和/或波谷处。本实施例的除尘除雾装置500中的中空板式间隔部件组的结构可以参考上述换热装置中的中空板式间隔部件组的结构。

在其它实施例中，除尘除雾装置500中的间隔部件为中空管，烟气流动通道由多个间隔部件的外壁限定而成，冷却介质流动通道由间隔部件的内壁限定而成。具体结构可以参考上述换热装置中的中空管式间隔部件的结构。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。