用于大气污染治理的减排节水系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于大气污染治理的减排节水系统。

背景技术：

近年来，大气污染治理愈发严峻，特别是雾霾大范围频发，包括PM级细微颗粒物、氮氧化物、硫化物等大气污染物的脱除治理引起了社会广泛关注。作为主要大气污染物主要排放源的燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂等行业，因烟囱出口排放的白色烟羽现象，对周围一定区域造成大气污染影响，成为当前大气污染治理的热点。

石灰石-石膏湿法脱硫技术，因其投资成本低、脱硫效率高等特点被燃煤电厂、钢铁厂、化工厂等行业的锅炉排烟治理所广泛应用；但其耗水量较高，脱硫塔出口烟气温度约为50℃且含有大量的水蒸气，且基本为饱和烟气，烟气中还夹带少量的液态水，烟气直接通过烟囱排入大气，而大气温度远低于烟气温度，在烟囱出口烟气与大气混合后，烟气温度急剧下降导致饱和烟气产生冷凝液滴；这些冷凝液滴结合烟气中夹带的石膏等浆液颗粒以及烟尘，在烟囱一定半径范围内会形成湿烟雨，甚至石膏雨，严重影响周围居民生活环境，在气温较低的地区尤为明显。

另外需特别指出的是对于燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂等行业，用水量巨大，占全国工业总用水量的绝大部分，随着水资源的紧缺，节水越来越受到人们的重视，尤其对于我国北方缺水地区，降低水耗一直是行业面临的重大课题和难题。对于燃煤电厂来说节水不仅节约水资源，还能降低发电成本，因此，节水对燃煤电厂有着重要的意义。大量水汽直接排放到大气中也造成水资源的浪费，以百万机组为例，排烟温度从50℃降至40℃时，大约可以回收140吨/小时的冷凝水。从含湿量很高的烟气中回收水量不仅起到节水作用，并且可以解决白色烟羽问题。目前为了消除白色烟羽问题，主要采用GGH、MGGH等技术措施，对脱硫后烟气进行加热升温，升温后的烟气排出烟囱时，遇到冷空气后也难以达到露点温度，不容易形成液滴，就不会有白烟的现象；或采用冷凝再热，利用蒸汽、高温烟气、二次热风等热源，但这些技术措施都无法降低系统能耗、水耗、以及减少通过烟囱排入大气的污染物总量，而且为了维持系统的正常运行需要另外消耗大量的能耗。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于大气污染治理的减排节水系统，本系统有效回收烟气中的冷凝水，节约水资源，消除白色烟羽排放，避免湿烟雨、石膏雨等对大气的污染，且节省能源。

为解决上述技术问题，本实用新型用于大气污染治理的减排节水系统包括烟囱、水冷冷却塔或设有烟气管道的水冷冷却塔，还包括热管换热管网和冷凝水回收管路，所述热管换热管网包括至少两根热管，所述热管换热管网的热管设于所述烟囱的烟气入口上部或烟气出口处、或水冷冷却塔喷淋层上部或水冷冷却塔顶部、或设有烟气管道的水冷冷却塔的烟气管道出口上部或水冷冷却塔的顶部；所述冷凝水回收管路设于所述烟囱内或水冷冷却塔内并且引出烟囱或水冷冷却塔外部，所述冷凝水回收管路回收经所述热管冷凝的冷凝水。

进一步，所述热管按0～20°角度设置，并且热管的蒸发段位于下部、冷凝段位于上部。

进一步，所述热管换热管网包括上下二层热管换热管网，所述下层热管换热管网的热管蒸发段设于所述烟囱内部或烟囱出口处并与烟气换热，其热源为烟气，所述下层热管换热管网的热管绝热段设于所述烟囱的维修环形通道内，所述下层热管换热管网的热管冷凝段设于所述烟囱外并与大气换热，其冷源为大气；所述上层热管换热管网的热管蒸发段设于所述烟囱的外壁，并沿着烟囱外壁面铺开，其热源为太阳能，所述上层热管换热管网的热管冷凝段设于所述烟囱内部或烟囱出口处并与烟气换热，其冷源为烟气。

进一步，所述热管换热管网包括上下二层热管换热管网，所述下层热管换热管网的热管蒸发段设于所述水冷冷却塔内部或顶部并与水冷冷却塔内的热湿空气换热，其热源为水冷冷却塔内的热湿空气，所述下层热管换热管网的热管冷凝段设于水冷冷却塔外并与大气换热，其冷源为大气；所述上层热管换热管网的热管蒸发段设于所述水冷冷却塔的外壁，并沿着水冷冷却塔外壁面铺开，其热源为太阳能，所述上层热管换热管网的热管冷凝段设于所述水冷冷却塔内部或水冷冷却塔出口处并与热湿空气换热，其冷源为热湿空气。

进一步，所述热管换热管网包括上下二层热管换热管网，所述下层热管换热管网的热管蒸发段设于所述设有烟气管道的水冷冷却塔的塔内部或塔顶部并与烟气管道的烟气和水冷冷却塔内的热湿空气混合后的热湿混合气体换热，其热源为热湿混合气体，所述下层热管换热管网的热管冷凝段设于水冷冷却塔外并与大气换热，其冷源为大气；所述上层热管换热管网的热管蒸发段设于所述设有烟气管道的水冷冷却塔的外壁，并沿着设有烟气管道的水冷冷却塔外壁面铺开，其热源为太阳能，所述上层热管换热管网的热管冷凝段设于所述设有烟气管道的水冷冷却塔内部或设有烟气管道的水冷冷却塔出口处并与热湿混合气体换热，其冷源为热湿混合气体。

进一步，所述下层热管换热管网的热管蒸发段外表面设有具有强化换热的扩展波纹翅片，所述下层热管换热管网的热管冷凝段外表面为具有强化换热的垂直于热管主体管的平直扩展面；所述上层热管换热管网的热管蒸发段外表面设有太阳能吸收板，所述上层热管换热管网的热管冷凝段外表面为光管或具有强化换热的扩展面。

进一步，所述热管的工作介质在真空状态下的冷凝蒸发温度为20-80℃并可调节。

进一步，所述下层热管换热管网的热管蒸发段的扩展波纹翅片处于垂直位置。

进一步，所述热管的工作介质为单一纯物质或多种物质混合而成的混合物质。

进一步，所述单一纯物质是丙醇或氟利昂R134a，所述混合物质是氟利昂R407C。

由于本实用新型用于大气污染治理的减排节水系统采用了上述技术方案，即本系统包括烟囱、水冷冷却塔或设有烟气管道的水冷冷却塔，还包括热管换热管网和冷凝水回收管路，热管换热管网包括至少两根热管，热管换热管网的热管设于烟囱的烟气入口上部或烟气出口处、或水冷冷却塔喷淋层上部或水冷冷却塔顶部、或设有烟气管道的水冷冷却塔的烟气管道出口上部或水冷冷却塔的顶部；冷凝水回收管路设于烟囱内或水冷冷却塔内并且引出烟囱或水冷冷却塔外部，冷凝水回收管路回收经热管冷凝的冷凝水。本系统有效回收烟气中的冷凝水，节约水资源，消除白色烟羽排放，避免湿烟雨、石膏雨等对大气的污染，且节省能源。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本系统中热管换热管网设于烟囱的烟气入口上部示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本系统中热管换热管网设于烟囱的烟气出口处示意图；

图4为本系统中热管换热管网设于水冷冷却塔喷淋层上部示意图；

图5为本系统中热管换热管网设于水冷冷却塔顶部示意图；

图6为本系统中热管换热管网设于设有烟气管道的水冷冷却塔的烟气管道出口示意图；

图7为本系统中热管换热管网设于设有烟气管道的水冷冷却塔顶部示意图；

图8为本系统中热管换热管网的热管呈0～20°角度设于烟囱的烟气出口示意图。

具体实施方式

实施例如图1至图8所示，本实用新型用于大气污染治理的减排节水系统包括烟囱1、水冷冷却塔2或设有烟气管道31的水冷冷却塔3，还包括热管换热管网4和冷凝水回收管路5，所述热管换热管网4包括至少两根热管41，所述热管换热管网4的热管41设于所述烟囱1的烟气入口上部或烟气出口处、或水冷冷却塔2喷淋层上部或水冷冷却塔2顶部、或设有烟气管道31的水冷冷却塔3的烟气管道31出口上部或水冷冷却塔3的顶部；所述冷凝水回收管路5设于所述烟囱1内或水冷冷却塔2、3内并且引出烟囱1或水冷冷却塔2、3外部，所述冷凝水回收管路5回收经所述热管冷凝的冷凝水。

优选的，所述热管41按0～20°角度设置，并且热管41的蒸发段42位于下部、冷凝段43位于上部。

优选的，所述热管换热管网4包括上下二层热管换热管网44、45，所述下层热管换热管网45的热管蒸发段设于所述烟囱1内部或烟囱1出口处并与烟气换热，其热源为烟气，所述下层热管换热管网45的热管绝热段设于所述烟囱1的维修环形通道11内，所述下层热管换热管网45的热管冷凝段设于所述烟囱1外并与大气换热，其冷源为大气；所述上层热管换热管网44的热管蒸发段设于所述烟囱1的外壁，并沿着烟囱1外壁面铺开，其热源为太阳能，所述上层热管换热管网44的热管冷凝段设于所述烟囱1内部或烟囱1出口处并与烟气换热，其冷源为烟气。

优选的，所述热管换热管网4包括上下二层热管换热管网44、45，所述下层热管换热管网45的热管蒸发段设于所述水冷冷却塔2内部或顶部并与水冷冷却塔2内的热湿空气换热，其热源为水冷冷却塔2内的热湿空气，所述下层热管换热管网45的热管冷凝段设于水冷冷却塔2外并与大气换热，其冷源为大气；所述上层热管换热管网44的热管蒸发段设于所述水冷冷却塔2的外壁，并沿着水冷冷却塔2外壁面铺开，其热源为太阳能，所述上层热管换热管网44的热管冷凝段设于所述水冷冷却塔2内部或水冷冷却塔2出口处并与热湿空气换热，其冷源为热湿空气。

优选的，所述热管换热管网4包括上下二层热管换热管网44、45，所述下层热管换热管网45的热管蒸发段设于所述设有烟气管道31的水冷冷却塔3的塔内部或塔顶部并与烟气管道31的烟气和水冷冷却塔3内的热湿空气混合后的热湿混合气体换热，其热源为热湿混合气体，所述下层热管换热管网45的热管冷凝段设于水冷冷却塔3外并与大气换热，其冷源为大气；所述上层热管换热管网44的热管蒸发段设于所述设有烟气管道31的水冷冷却塔3的外壁，并沿着设有烟气管道31的水冷冷却塔3外壁面铺开，其热源为太阳能，所述上层热管换热管网44的热管冷凝段设于所述设有烟气管道31的水冷冷却塔3内部或设有烟气管道31的水冷冷却塔3出口处并与热湿混合气体换热，其冷源为热湿混合气体。

优选的，所述下层热管换热管网45的热管蒸发段外表面设有具有强化换热的扩展波纹翅片，所述下层热管换热管网45的热管冷凝段外表面为具有强化换热的垂直于热管主体管的平直扩展面；所述上层热管换热管网44的热管蒸发段外表面设有太阳能吸收板，所述上层热管换热管网44的热管冷凝段外表面为光管或具有强化换热的扩展面。

优选的，所述热管的工作介质在真空状态下的冷凝蒸发温度为20-80℃并可调节，其中冷凝蒸发温度为40℃为最佳。

优选的，所述下层热管换热管网45的热管蒸发段的扩展波纹翅片处于垂直位置。热管蒸发段所冷凝下来的水容易被高流速的烟气带出去，同时扩展波纹翅片具有挡水板的作用，因此需要保持扩展波纹翅片与烟气排放出烟囱时的流动方向平行，还可以减少阻力。

优选的，所述热管的工作介质为单一纯物质或多种物质混合而成的混合物质。

优选的，所述单一纯物质是丙醇或氟利昂R134a，所述混合物质是氟利昂R407C。

热管换热管网中的热管是对密闭的管子（可以有扩展翅片）抽成真空状态，然后注入工作介质，不同的工作介质有不同的冷凝蒸发温度，可以应用于不同的温度场合；高温流体与热管的蒸发段换热，蒸发段的液态工作介质吸收热量后汽化，蒸汽工作介质流动到冷凝段与低温流体换热，蒸汽工作介质放热后变成液态工作介质；工作介质的整个流动过程动力是对于垂直安装的为蒸汽密度差和重力作用，对于水平安装（也可一定角度）的为热管内部设置的毛细吸液芯，或者两种动力都兼有。

本系统由热管组成的热管换热管网，以一定角度安装在烟囱上（或水冷塔，或烟塔合一），其中蒸发段与烟囱内一定流速（12-30米每秒）的高温烟气换热，冷凝段与烟囱外的低温自然风进行自然对流换热（由于烟囱较高，一般60万机组的烟囱240米高，烟囱外的大气流速至少可达到8米每秒以上），巧妙的利用了烟气流速和大气风速作为动力。

烟囱内的烟气与热管换热管网换热后，烟气被冷却出大量的冷凝水，从而干燥了烟气，烟气再从烟囱排放到大气中后就不会有白色烟羽出现。（因为原来烟囱排放的烟气是饱和湿烟气，含有大量的水汽，当烟气从烟囱排出后遇到高空中的冷空气，温度急剧下降，甚至到露点温度，从而析出大量的液滴，形成白色烟气。）被冷凝出来的大量冷凝水设置一个收集的水路系统进行收集，经过适当的水处理后再利用于生产，从而节约水资源。设于水冷冷却塔或设有烟气管道的水冷冷却塔的热管工作原理与上述相同。同时本系统中热管换热管网可为单层，也可设为上下两层，提高减排节水效率及应用的灵活性。

本系统实现冷凝水回收，节约水资源；消除了白色烟羽排放，避免了石膏雨的环境污染现象，减少烟气中的可溶盐、灰尘等排放；且整个系统运行动力利用天然能源和科学原理，基本不消耗额外的能耗，节省了用于环境污染治理的能耗。