本实用新型涉及烟囱治理及节水、节能技术领域，具体涉及一种湿烟羽消除系统。
背景技术：
由于燃煤电厂烟囱出口排放的为饱和湿烟气，经过烟囱直接排放到大气中，会出现湿烟羽“大白烟”的现象，这会大大降低周围居民对电厂近零排放的认可度，还有部分居民提出了相关的述求，并且部分地方政府如上海市于2016年1月29日发布了《燃煤电厂大气污染物排放标准》(DB31/963-2016)，要求“燃煤发电锅炉应采取烟温控制及其他有效措施消除石膏雨、有色烟羽等现象”。
众所周知，我国是全球水资源最贫乏的国家之一。因此，湿烟气的水资源回收利用不仅符合《煤电节能减排升级与改造行动计划》(发改能源2014 2093号文)提出的燃煤电厂节能降耗政策要求，也符合国务院2015年4月颁布的《水污染防治行动计划》(“水十条”)提出的“提高用水效率，抓好工业节水”的战略需求。
因此，治理燃煤电厂湿烟羽不仅是燃煤电厂环保工作的需要还是迫在眉睫需要解决的问题。
目前，基于对湿烟羽形成机理的探索与研究，总结出了三种湿烟羽的治理办法：冷凝法、冷凝再热法、加热法。
专利号为201520332165.9、专利名称为一种深度余热回收协同脱除烟气中污染物的装置，其技术方案主要包括一级余热回收系统、静电除尘脱汞系统、深度余热回收协同多脱系统、高效脱硫除尘系统、烟气再热系统、烟囱。该技术方案正是采用了加热法的原理，主要是通过安装在脱硫系统前深度余热回收协同多脱系统从原烟气中吸收热量并向烟囱前的净烟气放出热量，达到烟气再热的目的，使烟囱入口处的排烟温度升高至80℃以上。该系统虽然能够减轻或消除烟囱湿烟羽“大白烟”的现象，该系统并没有从烟气获取水份，大量的烟气中携带的水份经过烟囱排向大气，没有降低电厂的耗水量，并且冬季气温低时，无法完全消除烟囱大白烟现象。
专利号为201610583258.8、专利名称为一种烟气冷凝提水系统，其技术方案主要包括烟气冷凝端系统、烟气冷源端系统，烟气冷凝端系统包括脱硫吸收塔、烟气净化冷凝塔以及冷凝蓄水箱，冷源端系统主要由换热塔组成。该技术方案正是采用了冷凝法的原理，主要是通过喷淋水喷淋冷却湿烟气，从而使湿烟气脱除水份，喷淋水通过换热塔进行冷却后，再次进入喷淋塔进行喷淋冷却的循环过程，从而达到烟气冷凝提水的目的。该系统能够减轻烟囱湿烟羽现象，但不能完全消除烟囱湿烟羽现象。
专利号为201610557193.X、专利名称为燃煤烟气深度净化烟羽去除系统，其技术方案主要包括烟道内的冷却相变凝聚器、烟道除雾器和加温器，脱硫塔出口烟气依次经过冷却相变凝聚器、烟道除雾器和加温器处理后经烟囱排放。该系统采用冷凝再热法的原理，采用小幅降温、脱水后再小幅升温的方法，从而达到减轻或部份时段完全消除湿烟羽的目的。由于采用间壁式冷却相变凝聚器，传热系数和传热温压小，因此温度降幅较低，系统的冷凝水较少，而冬天时，需要将烟气冷凝至较低的温度时，再对湿烟气进行再热的作用，才能完全消除湿烟羽。
因此，如何有效从烟气中提水、并能完全消除湿烟羽现象是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种湿烟羽消除系统，能够有效从烟气中提水、并能完全消除湿烟羽现象，净化环境的同时可提高电厂的热效率和用水效率。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种湿烟羽消除系统，其包括依次设于脱硫塔烟气出口和烟囱之间的第一冷却子系统、第二冷却子系统和加热器；所述第一冷却子系统包括第一循环水回路，所述第一循环水回路中设有喷淋装置和循环水箱，所述第二冷却子系统包括与所述喷淋装置连通设置的氟塑料换热器；所述循环水箱与所述第一冷却子系统和所述第二冷却子系统连通，用于收集冷凝水和喷淋水并提供沿所述第一循环水回路循环进入所述喷淋装置的循环水；还包括储水箱，所述储水箱与所述循环水箱的溢流口连通。
本实用新型所提供的湿烟羽消除系统设于脱硫塔烟气出口和烟囱之间，烟气先通过第一冷却子系统和第二冷却子系统降温，可脱除烟气中的细微颗粒物、二价汞、SO3气溶胶和可溶性盐等污染物，并且从烟气中冷凝出足够量的水存储于储水箱内以供给湿法脱硫系统补水等使用。经过第一冷却子系统和第二冷却子系统两次冷却降温后，烟气的温度及含湿量都降低，再经过加热器加热升温之后，使得烟气湿度达到一定程度的不饱和状态，即可实现消除湿烟羽的现象。
第一冷却子系统通过喷淋水与烟气直接接触的换热方式对烟气进行冷却降温，直接接触的换热方式可避免由于换热设备的换热系数低、冷媒介质水温升低、换热设备腐蚀及磨损等问题(烟气中含有具有腐蚀性的物质及颗粒)，直接接触的换热系数可高达到104～105W/(m3*℃)之间，并且冷媒介质水温能够升高至与烟气的进口温度相接近，即有效提高换热效率，大幅降低烟气的温度，冷凝效果好。
同时，烟气在经过第一冷却子系统时，喷淋装置的喷嘴雾化喷淋水，增加了空间区域的细小液滴浓度，即增加了细小液滴与细微颗粒物的接触概率，使得烟气中大部分的粉尘、雾滴等细微颗粒物伴随着烟气中的水蒸气的冷凝作用和喷淋水的冲洗，凝聚变大，并被喷淋水给捕集而脱除。并且在大量的喷淋水和烟气冷凝水的作用下，部分的二价汞溶于水中被脱除。SO3气溶胶、可溶性盐类等污染物均会被大量的喷淋水洗涤脱除。
氟塑料换热器由许多挠性管组成，管径较小且分布密集，经过喷淋装置喷淋后的烟气内混有雾滴，在经过氟塑料换热器时，各密集分布的挠性管发生轻微抖动，使得烟气中的雾滴及剩余小部分颗粒物在被挠性管的拦截、热泳等作用下，被管壁面粘附脱除。经过两级冷却系统可脱除颗粒物90％以上。同时，大部分大颗粒粉尘在经过喷淋装置时已被脱除，可降低烟气粉尘对氟塑料换热器的磨损，保证系统的安全稳定运行。并且氟塑料换热器的耐腐蚀性好，使用寿命长。即本实用新型所提供的湿烟羽消除系统中，氟塑料换热器可同时起到除雾、降温、除尘的作用，即进一步降低烟气的温度，并去除残留于烟气中的雾滴以及二价汞、SO3气溶胶、可溶性盐等污染物。
另外，根据湿烟羽的形成机理可知，环境温度较低时相对于环境温度较高时更容易形成湿烟羽现象。因此，当环境温度较低时，氟塑料换热器的换热功能开启，在起到除雾、除尘作用的同时，进一步降低烟气的温度，冷凝析出烟气中的水份，以便烟气在经加热器加热后可有效消除湿烟羽的现象；而当环境温度较高时，完全消除湿烟羽所需的烟气冷凝降幅较小、加热温升较小，此时，可无需开启氟塑料换热器的换热功能，即氟塑料换热器仅起到除雾、除尘的作用。也就是说，该氟塑料换热器可对经过喷淋装置的烟气进行除雾、除尘，同时还可以根据环境温度选择性地启闭其换热功能，适用性好。
综上，第一冷却子系统的喷淋装置可大幅降低烟气的温度，使得烟气中的水份冷凝并随喷淋水一起流至循环水箱内，当循环水箱内的水量超过第一循环水回路所需水量时，多余的水将从循环水箱的溢流口进入储水箱中，其中，该多余的水主要来自烟气冷凝的水，即有效提取烟气中的水份，经过第一冷却子系统和第二冷却子系统的烟气温度和水份均降低，在经过加热器加热后能够完全消除湿烟羽现象，同时，大部份的粉尘、二价汞、SO3气溶胶及可溶性盐等污染物，在经过第一冷却子系统和第二冷却子系统后，被冷凝水和喷淋水收集捕获以从烟气中脱除，可达到净化烟气的目的。
可选地，所述第二冷却子系统还包括用于加热锅炉送风的暖风器，所述氟塑料换热器的冷源水和所述暖风器的热源水形成可开闭的第二循环水回路。
可选地，还包括旁路烟道，所述旁路烟道与所述暖风器并联于锅炉送风烟道中，所述旁路烟道设有可开闭的挡门板。
可选地，所述第一循环水回路和所述第二循环水回路内均设有变频水泵和电动流量调节阀。
可选地，还包括设于所述脱硫塔烟气出口和所述加热器之间的冷却器壳体，所述氟塑料换热器设于所述喷淋装置的上方，且二者均位于所述冷却器壳体内，所述循环水箱与所述冷却器壳体的排水口连通。
可选地，所述喷淋装置的喷嘴为玻璃钢喷嘴，且所述冷却器壳体的内壁、所述第一循环水回路的内壁均涂有防腐涂层。
可选地，所述冷却器壳体内还设有湍流装置，所述湍流装置位于所述喷淋装置的下方。
可选地，所述第一冷却子系统还包括空冷塔，所述空冷塔内设有翅片换热管和风机，所述喷淋装置、所述翅片换热管和所述循环水箱形成所述第一循环水回路。
可选地，所述循环水箱内设有用于调节循环水酸碱度的加药装置。
可选地，所述加热器为热二次风加热器、烟气换热器或蒸汽加热器。
附图说明
图1是本实用新型实施例所提供的湿烟羽消除系统的结构示意图；
图2是湿烟羽消除的原理图。
附图1-2中，附图标记说明如下：
1-进烟口；2-排烟口2；31-喷淋装置，32-循环水箱，321-进水口，322-出水口，323-溢流口，33-第一循环水回路，34-加药装置，35-空冷塔，351-翅片换热管，352-风机；41-氟塑料换热器，42-暖风器，43-第二循环水回路，431-补水入口，44-变频水泵，45-电动流量调节阀，46-流量计；5-加热器；6-储水箱；7-冷却器壳体；8-湍流装置；9-旁路烟道；91-挡门板。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1是本实用新型实施例所提供的湿烟羽消除系统的结构示意图；图2是湿烟羽消除的原理图。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种湿烟羽消除系统，其包括依次设于脱硫塔烟气出口和烟囱之间的第一冷却子系统、第二冷却子系统和加热器5。其中，第一冷却子系统包括第一循环水回路33，该第一循环水回路33中设有喷淋装置31和循环水箱32，第二冷却子系统包括与喷淋装置31连通设置的氟塑料换热器41。循环水箱32与第一冷却子系统和第二冷却子系统连通，用于收集冷凝水和喷淋水并提供沿第一循环水回路33循环进入喷淋装置31的循环水；还包括储水箱6，该储水箱6与循环水箱32的溢流口323连通。
如图1所示，脱硫塔烟气出口排出的烟气经进烟口1进入该湿烟羽消除系统内，通过第一冷却子系统和第二冷却子系统降温，可脱除烟气中的粉尘、二价汞、SO3气溶胶和可溶性盐等污染物，并且从烟气中冷凝出足够量的水存储于储水箱6内以供给湿法脱硫系统补水等使用。经两次降温冷凝后的烟气经加热器5加热后通过排烟口2至烟囱并最终排放到大气中时，可有效消除湿烟羽现象。
如图2所示，其中曲线代表湿饱和曲线，A点为湿法脱硫出口烟气的温度，B点为烟气通过直接加热的方法到达的温度，D点为烟气经过第一冷却子系统和第二冷却子系统冷却之后的温度，E点为D点烟气经过加热之后的温度，C点为当地环境温度，从图中可以明显的看出，虽然直接加热法(A-C)也能达到完全消除湿烟羽的目的，即B点向环境C点扩散的过程和E点向环境C点扩散的过程均与曲线无交点(烟气湿度未达到饱和)，但本实施例中对烟气进行降温后再加热，在能保证消除湿烟羽现象的同时，可降低加热温度，进而降低能耗，并且该系统可有效从烟气中脱除水份并用于湿法脱硫系统补水，减少电厂用水。
第一冷却子系统包括喷淋装置31，即该第一冷却子系统通过喷淋水与烟气直接接触的换热方式对烟气进行冷却降温，直接接触的换热方式可避免由于换热设备的换热系数低、冷媒介质水温升小、换热设备腐蚀及磨损等问题(烟气中含有具有腐蚀性的物质及颗粒)，直接接触的换热系数可高达到104～105W/(m3*℃)之间，并且冷媒介质水温能够升高至与烟气的进口温度相接近，即有效提高换热效率，大幅降低烟气的温度，冷媒介质流量小，冷凝效果好。同时，烟气在经过第一冷却子系统时，喷淋装置31的喷嘴雾化喷淋水，增加了空间区域的细小液滴浓度，即增加了细小液滴与粉尘的接触概率，使得烟气中大部分的细微颗粒物、雾滴等细微颗粒物伴随着烟气中的水蒸气的冷凝作用和喷淋水的冲洗，凝聚变大，并被喷淋水给捕集而脱除。并且在大量的喷淋水和烟气冷凝水的作用下，部分的二价汞溶于水中被脱除。SO3气溶胶、可溶性盐类等污染物均会被大量的喷淋水洗涤脱除。
第二冷却子系统包括与喷淋装置31连通设置的氟塑料换热器41，该氟塑料换热器41由许多的挠性管组成，管径较小且分布密集，烟气在经过氟塑料换热器41时，各密集分布的挠性管发生轻微抖动，使得烟气中剩余小部分颗粒物在被挠性管的拦截、热泳等作用下，被管壁面水膜粘附脱除。经过两级冷却系统可脱除颗粒物90％以上。同时，大部分大颗粒粉尘在经过喷淋装置31时已被脱除，可降低烟气对氟塑料换热器41的磨损，保证系统的安全稳定运行。并且氟塑料换热器41的耐腐蚀性好，使用寿命长。即本实用新型所提供的湿烟羽消除系统中，氟塑料换热器41可同时起到除雾、降温、除尘的作用，即进一步降低烟气的温度，并去除残留于烟气中的雾滴以及二价汞、SO3气溶胶、可溶性盐等污染物。
如图2所示，根据湿烟羽的形成机理可知，环境温度较低时相对于环境温度较高时更容易形成湿烟羽现象。因此，当环境温度降低时，氟塑料换热器41的换热功能开启，在起到除雾、除尘作用的同时，进一步降低烟气的温度，冷凝析出烟气中的水份，以便烟气在经加热器加热后可有效消除湿烟羽的现象；而当环境温度较高时，完全消除湿烟羽所需的烟气冷凝降幅较小、加热温升较小，此时，可无需开启氟塑料换热器41的换热功能，即氟塑料换热器41仅起到除雾、除尘的作用。也就是说，该氟塑料换热器41可对经过喷淋装置31的烟气进行除雾、除尘，同时还可以根据环境温度选择性地启闭其换热功能，适用性好。
综上，第一冷却子系统的喷淋装置31可大幅降低烟气的温度，使得烟气中的水份冷凝并随喷淋水一起流至循环水箱32内，当循环水箱32内的水量超过第一循环水回路所需水量时，多余的水将从循环水箱32的溢流口进入储水箱6内，其中，该多余的水主要来自烟气冷凝的水，即有效提取烟气中的水份，经过第一冷却子系统和第二冷却子系统的烟气温度和水份均降低，在经过加热器5加热后能够完全消除湿烟羽现象，同时，大部分的粉尘、二价汞、SO3气溶胶及可溶性盐等污染物，在经过第一冷却子系统和第二冷却子系统后，被冷凝水和喷淋水收集捕获以从烟气中脱除，可达到净化烟气的目的。
在上述实施例中的第二冷却子系统中还包括暖风器42，该暖风器42用于加热锅炉送风，其中，氟塑料换热器41的冷源水和暖风器42的热源水形成第二循环水回路43。其中氟塑料换热器41通过冷源水为湿烟气进行冷却，暖风器42通过热源水为锅炉送风进行加热，上述冷源水和热源水形成第二循环水回路43，该第二循环水回路43为闭式循环系统，且内部循环水质干净无杂质，可免除管路造成腐蚀、结垢等风险，因此，对暖风器42的结构、材质均不做限制，如可采用普通碳钢材质的间壁式换热器即可。
当环境温度降低时，氟塑料换热器41的换热功能开启，第二循环水回路43正常循环，烟气经氟塑料换热器41进行二次冷却，以降至更低温度，锅炉送风经暖风器42加热，以提高锅炉效率，此时，氟塑料换热器41在起到除雾、除尘作用的同时，还结合暖风器42起到回收烟气余热提高锅炉效率的作用，经过第一冷却子系统和第二冷却子系统两次冷却降温后，烟气的温度及含湿量都降低，再经过加热器5加热升温之后，使得烟气处于一定程度的不饱和状态，即可实现消除湿烟羽的现象。而当环境温度较高时，氟塑料换热器41的换热功能无需开启，锅炉送风也无需加热，关闭第二循环水回路43，此时，氟塑料换热器41起到除雾、除尘的作用，即进一步去除残留于烟气中的二价汞、SO3气溶胶、可溶性盐等污染物。也就是说，本系统可根据环境温度等条件选择性的开闭第二循环水回路43，在保证可消除湿烟羽的现象的同时，保证最大经济性。
在上述实施例中，该湿烟羽消除系统还包括旁路烟道9，该旁路烟道9与暖风器42并联于锅炉送风烟道中，当外界环境温度较低时，该挡门板91关闭，即旁路烟道9关闭，锅炉送风经过暖风器42加热，而当外界环境温度较高时，暖风器42无需进行换热，开启该挡门板91即打开旁路烟道9，此时，锅炉送风从旁路烟道9通过，可减小锅炉送风阻力。其中，挡门板91可以是电动挡门板91，可实现远程操作。
在上述实施例中，在第一循环水回路33和第二循环水回路43内均设有变频水泵44和电动流量调节阀45，以便根据具体使用情况或环境的因素对第一循环水回路33及第二循环水回路43进行开闭或流量控制的操作。同时，变频水泵44和电动流量调节阀45便于实现远程控制。同时，第一循环水回路33和第二循环水回路43中还可以设有流量计46，以便监控水流量情况。当监控到第二循环水回路43中的水流量较小，则可从补水入口431补入净水。
在上述实施例中，该试验与消除系统还包括冷却器壳体7，其连通于脱硫塔烟气出口和加热器5之间，氟塑料换热器设于喷淋装置31的上方，且二者均位于该冷却器壳体7内，也就是说，进烟口1为冷却器壳体7的唯一烟气入口，脱硫塔烟气出口排出的烟气从进烟口1进入该冷却器壳体7内，经喷淋装置31和氟塑料换热器41两次降温后经加热器5加热，最终从烟囱排至外界环境中。此时，循环水箱32与该冷却器壳体7的排水口连接，即可同时收集第一冷却子系统和第二冷却子系统的冷凝水以及喷淋装置31的喷淋水。
在上述实施例中，喷淋装置31的喷嘴为玻璃钢喷嘴，且冷却器壳体7的内壁、第一循环水回路33的内壁均涂有防腐涂层，由于喷淋水在对烟气进行降温清洗后，其内部混有SO3气溶胶和可溶性盐等污染物，其可能造成管路结构或堵塞的问题，玻璃钢喷嘴的耐腐蚀性较好，同时防腐涂层可对设备起到保护作用，延长使用寿命。
在上述实施例中，冷却器壳体7内还设有湍流装置8，该湍流装置8位于喷淋装置31的下方，即位于喷淋装置31朝向气流上游的一侧，烟气流经该湍流装置8后，气流均匀、稳定，可使得喷淋水与烟气接触均匀，进而提升降温除尘效果。
在上述实施例中，第一冷却子系统还包括换热塔，喷淋装置31、换热塔和循环水箱32形成第一循环水回路33，循环水箱32设有进水口321、出水口322和溢流口323，其中，进水口321与冷却器壳体7的出水口连通，出水口322连通于第一循环水回路33中，溢流口323与储水箱6连通，并且出水口322低于溢流口323。喷淋装置31的喷淋水在对烟气进行降温后其温度会升高，具有较高温度的喷淋水进入循环水箱32内并在经过换热塔冷却后重新用作喷淋水对烟气进行喷淋。当运行一段时间后，喷淋水的水量一定，循环水箱32内的水位将随着烟气中的冷凝水的增多而上升，当水位上升至溢流口323时，即可流出并进入储水箱6内存储。该储水箱6内的水可用于湿法脱硫系统补水，当出水量大于湿法脱硫系统补水的耗水量时，还可将该储水箱6内的水经相应的处理后供电厂其余耗水处，以节约电厂用水。在夏季炎热的高温环境下，当储水箱6中不能满足稳定供给湿法脱硫的水量时，可往储水箱6中补充供给水，使得储水箱6能够达到稳定供给湿法脱硫系统补水的作用。
在上述实施例中，换热塔为空冷塔35，即内部的循环水与外界环境空气发生热交换进而实现降温，在空冷塔35内设置翅片换热管351和风机352，其中，翅片换热管351连通于第一循环水回路33中，风机352用于加速降温翅片换热管351内的循环水，换热实现方式较为简单。当然，也可以将该循环水的热量进行回收利用，如将换热塔设为通过为其它系统提供热量以实现对循环水进行降温的效果。
在上述实施例中的循环水箱32内还设有用于调节循环水酸碱度的加药装置34。循环水箱32主要起到调节水质、平衡水位的作用，通过加药装置34检测循环水箱32中的水质状态，调节加药装置34的加药量维持整个系统的水质，以满足使用需求。
在上述实施例中，加热器5为热二次风加热器、烟气换热器或蒸汽加热器等，具体不做限制，可根据电厂的实际情况进行设置。
本系统不仅能够消除烟囱湿烟羽现象，还能从烟气中脱出水份，作为湿法脱硫系统的补充水份，达到脱硫系统零耗水的目标，解决缺水西北地区的电厂湿法耗水问题，并且还能协同脱除湿烟气中细微颗粒物、二价汞、SO3气溶胶和可溶性盐等多种污染物，有效净化环境。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。