本发明涉及烟气处理技术领域，更具体地说，涉及一种烟气水分收集装置。
背景技术：
目前，世界上大多数电厂直接将脱硫脱硝后的烟气排入大气，进而使烟气中所含的大量水蒸气随之排入环境；而这些水蒸气中含有少量氮氧化物和硫氧化物，随意排放不仅造成了极大的水资源浪费，同时加剧了雾霾。
就现有技术而言，烟气水蒸气收集装置大致可分为两类：一类设计为换热器，即利用冷却水等对烟气进行冷却，使水蒸气凝结，并予以回收，但是该技术较为复杂，运行成本较高；另一类是尚处于研究阶段的膜分离技术，即利用半透膜对烟气中水分进行分离、富集和提纯，该技术虽然能降低成本、提高收集率，但是会使排烟阻力大幅度增加，导致排烟状态恶化、增加其他设备的损耗。
因此，如何在控制排烟阻力的前提下，简化烟气水分回收过程，提高回收效率，是现阶段该领域亟待解决的难题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种烟气水分收集装置，该装置能够在控制排烟阻力的前提下，简化烟气水分回收过程，解决了现阶段该领域的难题。
一种烟气水分收集装置，包括热管，所述热管用于对烟气进行换热，并将烟气的热量散入环境。
优选的，所述的烟气水分收集装置，所述热管包括：
蒸发段，所述蒸发段位于烟囱内，用于吸收烟气的热量；
冷凝段，所述冷凝段位于烟囱外，用于将烟气的热量散入环境；
绝热段，所述绝热段穿过所述烟囱的壁面，用于连接所述蒸发段和所述冷凝段。
优选的，所述的烟气水分收集装置，还包括用于收集烟气中水分的收集器，所述收集器为环状，所述收集器的外边缘与所述烟囱的内壁相贴合，且所述收集器上设有集水孔。
优选的，所述的烟气水分收集装置，还包括与所述集水孔相连通的下降管，所述下降管用于收集烟气中的水分凝结成的液体。
优选的，所述的烟气水分收集装置，所述收集器呈倾斜状设置于所述烟囱内，所述集水孔位于所述收集器地势最低的位置。
优选的，所述的烟气水分收集装置，所述蒸发段的内壁上设有肋片。
优选的，所述的烟气水分收集装置，所述肋片沿烟囱的方向设置于所述蒸发段的内壁。
优选的，所述的烟气水分收集装置，所述肋片为多个，且多个所述肋片呈环状排列于所述蒸发段的内壁。
优选的，所述的烟气水分收集装置，所述肋片呈倒三角状。
优选的，所述的烟气水分收集装置，所述烟气水分收集装置设置在所述烟囱的中部、或者上部。
本发明提出的烟气水分收集装置，包括热管，热管用于对烟气进行换热，并将烟气的热量散入环境。由上述内容可知，该装置的设计较为简单，即通过热管吸收烟气内的热量，进而使烟气内的水蒸气液化以便后续回收；同时，将烟气内的热量通过热管排入环境中。该烟气水分回收过程，能够尽量控制排烟阻力的增加，且装置设计简单。因此，本发明提出的烟气水分收集装置，能够在控制排烟阻力的前提下，简化烟气水分回收过程，提高回收效率，解决了现阶段该领域的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式中热管示意图；
图2为本发明具体实施方式中热管的简易图；
图3为本发明具体实施方式中肋片示意图；
图4为本发明具体实施方式中收集器的示意图。
图1-图4中：
蒸发段—1、冷凝段—2、绝热段—3、收集器—4、下降管—5、肋片—6、蒸汽联管—7、上升管束—8、液体联管—9、气相部分—10、液相部分—11、上联管—12、冷凝管—13、下联管—14。
具体实施方式
本具体实施方式的核心在于提供一种烟气水分收集装置，该装置能够在控制排烟阻力的前提下，简化烟气水分回收过程，解决了现阶段该领域的难题。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
本具体实施方式提供的烟气水分收集装置，请参见图1-3；包括热管，该热管用于对烟气进行换热，并将烟气的热量散入环境。由上述内容可知，该装置的设计较为简单，即通过热管吸收烟气内的热量，进而使烟气内的水蒸气液化以便后续回收；同时，将烟气内的热量通过热管排入环境中。该烟气水分回收过程，不会增加烟气的阻力，且装置设计简单；较业内现有的设计，该设计能够尽可能减小会增加的烟阻。因此，本发明提出的烟气水分收集装置，能够在控制排烟阻力的前提下，简化烟气水分回收过程，解决了现阶段该领域的难题。
需要说明的是，热管又称热导管，是一种具有快速均温特性的特殊材料，其为中空的金属管体，具有质轻的特点，且具备快速均温的特性，使其具有优异的热超导性能。典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将热管内抽成1.3×(10-1－10-4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。热管的一端为蒸发段1，另一端为冷凝段2，根据应用需要在两段中间可以设置绝热段3。当高温烟气流过时，热管一端的蒸发段1吸热使吸液芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下，穿过绝热段3流向另一端的冷凝段2，并放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料依靠毛细作用及重力的作用流回蒸发段1。如此循环，将热量由热管的一端传至另一端，即将高温烟气的热量由烟囱内带至烟囱外，并将热量散热环境。
本具体实施方式提供的烟气水分收集装置，热管可以包括：蒸发段1，冷凝段2，绝热段3；其中，蒸发段1位于烟囱内，可以为紧贴烟囱内壁的布置形式，用于吸收烟气的热量；冷凝段2位于烟囱外，用于将烟气的热量散入环境；绝热段3用于连接蒸发段1和冷凝段2，且绝缘段需要穿过烟囱壁面，并可以采用水平的布置形式。另绝热段穿过墙体的部分可以采用水平或者倾斜的布置形式，或者其他能够起到同等效果的布置形式，只是在一般电场中采用水平布置更加便于施工，更贴近实际现场。
如此布置有以下优点：首先，热管式的换热结构简单，系统安全性能够得到保障，即使布置在较高的位置也不易引起严重的安全问题；其次，热管的蒸发段1从烟气中吸热，并通过冷凝段2向大气环境放热，布置在较高的位置可消除散热对地面人员及设备的影响；最后，热管散热表面与空气处于对流状态，烟囱是电厂中距离地面最高的设备，空气离地面越高，气温越低、风速越大，热管表面的对流换热系数就越大，冷凝段2的散热情况较为优越，使热管的冷产量增加、对烟气的冷却效果也就越好，因此，以将热管布置在烟囱较高的位置为益，如烟囱的中部或者上部。
本具体实施方式提供的烟气水分收集装置，还可以包括用于收集烟气中水分的收集器4，用于收集蒸发段1冷凝的高温水蒸气。收集器4为环状、或称其为水槽，收集器4的外边缘与烟囱的内壁相贴合，且收集器4上设有集水孔。在烟囱内部，当烟气通过热管的蒸发段1时，会与高温烟气发生换热，吸收烟气中的热量，使烟气中的水蒸气液化并凝结，并附着于壁面。首先，形成由若干水分子聚集的核，随着蒸汽的不断冷凝和水蒸气在核表面的附着让成核的水蒸气分子团不断生长，长大后形成的水滴具有一定重量，在重力作用下沿着壁面流到收集器4内，在这个过程中大水滴可以带走壁面上附着的一部分小水滴。该设置能够及时收集并汇聚高温水蒸气凝结成的水滴。
本具体实施方式提供的烟气水分收集装置，还可以包括与集水孔相连通的下降管5，下降管5用于将收集的液体由烟囱高处输送至底部，以待处理，以便于尽可能多的将烟气中的水分收集起来，以备后续处理。收集器4可以呈倾斜状设置于烟囱内，集水孔位于收集器4地势最低的位置，以便对凝结液进行收集。需要说明的是，上述需要收集的是烟气中水分凝结汇聚成的液体，即凝结液；此凝结液为混合物，即烟气中一些净化后仍残留的灰颗粒以及二氧化硫和氮氧化物会附着或溶解在水中，形成含有杂质的凝结水。
本具体实施方式提供的烟气水分收集装置，蒸发段1的内壁上可以设有肋片6。紧贴壁面布置的蒸发管束其换热面积有限，即使采用多层布置的结构，但是一部分水蒸气仍会随烟气直接从主流区(即烟囱横截面中心处)掠过，来不及与热管进行换热就流出烟囱。因为烟囱中心处的水蒸汽浓度较高，故在中心增加换热表面不仅能够大幅度增加蒸汽换热的有效面积，还能提高热管管内工质的吸热量(即增加烟气的散热量)、降低烟气温度、提高水蒸气的凝结率。因此，在原设计的基础上可以设置肋片6以增强烟气中水蒸气的凝结效果。进一步，肋片6可以设置在每根蒸发管上，蒸发管即蒸发段1内工质流经的管道，径向布置呈倒三角的形式，也可以在其表面添加纹路，让水滴沿着换热表面向下流动，最终汇聚于水槽中。另肋片的设计不是必须的，其形状亦可以为能够起到相同效果的其他设计。本具体实施方式中的肋片只是以倒三角状为例，这种形状的肋片有利于换热和水分的收集。肋片6的布置形式应该依照实际情况进行布置，可以是其他的形式，其实际效果以能够增加换热表面、增加蒸汽凝结几率、减小烟气阻力为原则。肋片6沿烟囱的方向设置于蒸发段1的壁面上，如图3所示。
本具体实施方式提供的烟气水分收集装置，肋片6为多个，且多个肋片6呈环状排列于蒸发段1的内壁。例如，肋片6可以为薄片且呈倒三角状，在换热和增大蒸气凝结面积的同时能够有效降低烟气的流动阻力，如图2所示。
进一步，分别对热管的蒸发段1、绝热段3及冷凝段2进行详细介绍：蒸发段1
如图2是热管蒸发段1的布置结构，包括上端的蒸汽联管7、周向布置的上升管束8以及下端的液体联管9三部分；其中，蒸发段1管束布置位置相对较低，整个蒸发段1换热面的工质在重力的作用下都保持在液相状态，从而形成持续良好的换热效果。在烟气侧，蒸发段1内部，周向贴壁布置的上升管束8内工质会使靠近壁面附近的水蒸气首先凝结，然后在分压力梯度(即浓度差)的作用下，烟气中的水蒸气会形成从中心向壁面扩散的趋势。虽然烟气主流区中心处的水蒸气周向扩散，但中心处的水蒸气浓度仍最高，通过增加换热面的级数能够实现对烟气水蒸气的逐级回收过程，尽可能多的使水蒸气凝结。
绝热段3
如图2所示，热管的绝热段3是不参与换热的热管管段，其作用是完成蒸发段1和冷凝段2的联通和热管内部工质的输送，绝热段3的管束可分为两个部分：气相部分10和液相部分11。气相部分10连接蒸发段1的蒸汽联管7与冷凝段2的上联管12，使工质蒸汽由蒸发段1进入冷凝段2散热；液相部分11连接蒸发段1的液体联管9与冷凝段2的下联管14，使工质液体由冷凝段2进入蒸发段1吸热。
考虑到实际安装过程的可行性，绝热段3管道需要穿过烟囱以及烟囱的壁面，这些地方的管道可以采用水平布置形式，而高度差上采取垂直管道的形式、布置在烟囱管壁与烟囱混凝土支撑部分间的空隙，尽量减少在烟囱管壁和烟囱上开孔，以保证安全性、减小施工难度。
冷凝段2
如图2所示，热管冷凝段2包括上联管12、冷凝管13和下联管14。工质蒸汽由上联管12分配，在压力差的推动下向下进入冷凝管13束进行降温凝结，再通过下联管14流进热管的绝热段3。因为热管布置的位置较高，因此，冷凝段2换热表面与空气属于高强度的对流换热，换热效果较为理想，冷凝段2的管束可采取弯管的样式使其稍远离烟囱表面，以减少边界层对其的影响,增强散热效果，使管内蒸汽工质迅速凝结成液态。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。