本发明涉及热管余热回收以及烟气除尘和有机物脱除领域，特别是涉及一种利用热管回收烟气余热并基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘系统及方法。
背景技术：
热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(losalamos)国家实验室的乔治格罗佛(georgegrover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与相变介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。相比于燃煤烟气余热回收中最为常用的管壳式换热器，热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、压力损失小、有利于控制露点腐蚀等优点，在燃煤烟气余热回收利用中更具潜力。
此外，近年来，随着国家对燃煤电厂大气污染物排放要求越来越严格，烟气超净排放技术已经成为燃煤电厂生存和可持续发展的必要选择。静电除尘+湿法脱硫+湿式静电除尘技术是实现烟尘超净排放的重要技术路线，但湿式静电除尘器存在投资成本和运行成本高的缺点，因此，通过优化湿法脱硫装置高效协同脱除颗粒物以替代湿电成为烟尘超净排放的另一选择。但是，此技术路线需要满足前端静电除尘器出口烟尘浓度≤20mg/m3甚至≤10mg/m3，目前电厂普遍采用的干式静电除尘器存在振打清灰容易导致细颗粒二次返混情况难以满足此要求。
针对上述问题，本发明提供了一种新的烟气余热利用热管及其烟气污染物处理系统及其方法，充分利用热源，降低能耗，改善排烟效果。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明在前面发明的基础上进行了改进，提供了一种新的热管结构，同时本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘方法和装置，以湿法脱硫废水作为增湿水，通过对静电场分区增湿，首先利用干电场高效脱除大颗粒，然后通过增湿合理调节末端湿电场除尘区域内的温、湿度场，把电场力、热泳力、浓度梯度力、表面张力等作用应用于微细颗粒的脱除过程，并且利用湿电场集尘板表面布有的均匀水膜实现细颗粒的湿式清灰解决颗粒返混问题，实现末端湿电场高效脱除微细颗粒物，同时实现废水蒸发“零排放”，水蒸汽进入烟气后降低了湿法脱硫塔的蒸发水量，实现水分的循环利用，废水蒸发产物与飞灰颗粒混合一起被输灰装置运走进行资源化利用。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种热管，包括竖直部分、水平部分和竖直管，其中竖直部分的底端连通水平部分，所述水平部分从竖直部分的底端向着远离竖直部分的方向延伸，所述水平部分下部连通多个竖直管，其中竖直管是热管的蒸发端，竖直部分是热管的冷凝端。
作为优选，所述水平部分为扁平管结构，竖直管为圆管结构，水平部分为方形结构；所述的竖直管为多排，其中相邻两排为错列布置；竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形，所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。
作为优选，竖直管的外径为d，同一排的相邻的竖直管圆心之间的距离为l，竖直管的圆心与相邻排的临近的两个竖直管圆心构成等腰三角形的顶角为a，则满足下面要求：
sin（a）=a-b*ln(d/l),其中ln是对数函数，a,b是参数，满足如下要求：
0.095<a<0.105,0.29<b<0.31；0.1<d/l<0.7。
一种基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘系统，所述系统包括干式静电除尘段和湿式静电除尘段，其特征在于，所述干式静电除尘段设置在湿式静电除尘段的前部，在干式静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场；湿式静电除尘段里设置收尘极板并产生静电场，在收尘极板表面上布有水膜。
作为优选，所述湿式静电除尘段内设置布水管路，所述布水管路连接脱硫废水池，布水管路设置在收尘极板的上部。
作为优选，所述干式静电除尘段为三级，分别是第一级、第二级和第三级；所述湿式静电除尘段是一级，是第四级。
作为优选，所述系统还包括补水箱，当脱硫废水不够的情况下进行补水。
作为优选，所述系统还包括碱液箱，所述碱液箱连接布水管路，用于调节脱硫废水的ph值。
作为优选，所述干式静电除尘段前部设置余热利用装置，所述余热利用装置是前面所述的热管，所述的竖直部分至少一部分设置在空气通道中；所述竖直管和水平部分设置在烟气管道中。
一种前面所述的装置进行燃煤烟气污染物的脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）燃煤烟气进入干式静电除尘段，干式静电除尘器前前端采用干电场，烟气中的颗粒物在静电除尘段的静电场中被吸附到收尘极板，经过收尘极板表面的清灰装置落入下方的灰斗，被输灰装置带走，干式静电除尘段脱除烟气中大颗粒物，优选为能够高效脱除烟气中直径10μm以上的大颗粒物；
2）烟气从干式静电除尘段出来，进入湿式静电除尘段，湿电场集尘板表面布有一层均匀稳定的水膜，布水管路内布置由脱硫废水池通过水泵引入的脱硫废水，废水雾滴与粉煤灰颗粒碰撞团聚后形成团聚物，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，由于布置脱硫废水流量较小，粘结在柔性纤维布上的颗粒被水膜冲刷到壳体底部，并且烟气温度也较高，因此也选择设置灰斗，被输灰装置带走。
与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：
1）本发明以传统的干式静电除尘器为基础，以脱硫废水处理与静电除尘增效为目的，通过改造末端收尘极使其具有增湿调温、废水蒸发的功能，以此来降低处理脱硫废水的成本，并最终通过电场、湿度场和温度场的协同作用提高静电除尘器对不同粒径微细颗粒脱除的适应性与脱除效率。
2)本发明利用脱硫废水作为增湿水来源，通过在静电场内分区增湿、干湿耦合，实现前端干电场高效脱除大颗粒、末端湿电场高效脱除微细颗粒物，协同废水蒸发处理并且实现脱硫废水的循环利用。能够彻底解决冶金、建材、电厂、轻工等领域静电除尘器的适用性问题，有效提高静电除尘器在不同行业的微细颗粒脱除效率，并且实现脱硫废水的再次利用，降低处理脱硫废水的成本。
3）本发明对余热利用中的热管的蒸发端的结构进行了改进，将热管的蒸发端延伸到更远的方向，在不改变热管的冷凝端体积的情况下，使得热管的蒸发端的吸热面积增加，这样可以扩大热管的吸热范围，可以吸收热源最远端的热量。相对于现有技术中的热管蒸发端和冷凝端保持一致大小。同时减少换热器的体积和占地面积，使得结构紧凑。
4）进行了大量的数值模拟和实验的研究，对热管在余热利用中的分布结构进行了最优的结构，而且通过研究得出热管分布的最优关系式，进一步提高热管的分布，达到最佳的热吸收，降低成本。
附图说明
图1是本发明烟气处理装置结构示意图。
图2为本发明热管结构示意图。
图3为图2从底部观察的示意图。
图4为本发明设置连通管的热管局部结构示意图。
图5为本发明设置在烟道中热管结构示意图。
图6是图3的局部放大标注示意图。
图中：1.工艺水泵；2.高压电源；3.壳体；4.柔性极板；5.水泵；6.脱硫废水箱；7.引风机；8.出口烟气测温装置；9.刚性收尘极板；10.入口烟气温度与流量测控装置；11.灰斗；12.碱液泵；13.振打装置；14.碱液箱；15、工艺水箱；16、放电极；
热管：
101-竖直部分，102-水平部分，103-竖直管，104-管道，105-空气通道，106-烟气管道，107-连通管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
如图1所示，一种基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘系统，所述系统包括干式静电除尘段和湿式静电除尘段，所述干式静电除尘段设置在湿式静电除尘段的前部，在干式静电除尘段里面设置收尘极板并产生静电场；湿式静电除尘段里设置收尘极板并产生静电场，在收尘极板表面上布有水膜。
本发明对原有的静电除尘器进行改造，本发明通过在静电场内分区增湿、干湿耦合，先通过实现前端干电场高效脱除大颗粒、末端湿电场高效脱除微细颗粒物。通过分为两个不同的段，每个段都有针对性的除去不同的污染物，不仅能够很好的实现烟气中大颗粒物的脱除，而且通过超声波对颗粒的凝并团聚作用，可有效脱除细颗粒物，解决原静电除尘器脱除效果不理想的弊端。
本发明通过这两个阶段先后顺序的合理的搭配，避免了颗粒对除尘效果的影响，使得除尘效果达到最佳。相反，通过大量的实验发现，如果将两个阶段的顺序不按照本申请进行排列，则污染物排出的效果明显的不好。
作为优选，所述湿式静电除尘段内设置布水管路4，所述布水管路连接脱硫废水池6，布水管路4设置在收尘极板的上部。
本发明的主要发明点之一是利用脱硫废水作为增湿水来源，通过在静电场内分区增湿、干湿耦合，实现前端干电场高效脱除大颗粒、末端湿电场高效脱除微细颗粒物，协同废水蒸发处理并且实现脱硫废水的循环利用。能够彻底解决冶金、建材、电厂、轻工等领域静电除尘器的适用性问题，有效提高静电除尘器在不同行业的微细颗粒脱除效率，并且实现脱硫废水的再次利用，降低处理脱硫废水的成本。
作为优选，如图1所示，所述系统包括四级除尘，其中所述干式静电除尘段为三级，分别是第一级、第二级和第三级；所述湿式静电除尘段是一级，是第四级。
作为优选，干式静电除尘段第一级、第二级和第三级的电场强度不同。进一步优选，所述第二级的电场强度小于第一级的电场强度，第三级的电场强度小于第二级的电场强度。主要是因为通过前一级的除尘，烟气中含有的大颗粒下降，因此通过减少电场强度，可以使得在采用较少能源的情况下达到基本相同的效果。
作为优选，所示每级设置多个收尘极板，所述收尘极板相互平行；收尘极板之间均匀布置若干放电极16；收尘极板表面设有清灰装置13，清除极板表面的灰尘，落于壳体下方的灰斗11，被输灰装置带走。
作为优选，所述放电级与高压电源相连，与收尘极板2之间建立电场。
优选，所述高压电源的高压是不超过80kv（单位）。
作为优选，所述系统还包括控制器，干式静电除尘段入口设置pm10粉尘检测仪，用于检测入口位置的pm10浓度，pm10粉尘检测仪与控制器数据连接，所述控制器根据检测的pm10浓度自动控制电场的强度。
如果检测的pm10浓度变高，则控制器自动增强电场的强度，如果检测的pm10浓度变低，则控制器自动降低电场的强度。
控制器通过控制向放电级的供电功率的大小来控制电场的大小。
通过上述的智能控制，自动根据颗粒物浓度来控制电场的大小，从而实现系统的智能化操作，而且还可以达到节约能源的要求，进一步提高烟气的污染物脱除效果。
作为优选，所述第一级入口、第二级入口和第三级入口分别设置pm10粉尘检测仪，所述控制器根据第一级入口、第二级入口和第三级入口的pm10粉尘检测仪检测的数据分别独立控制第一级、第二级和第三级内的电场强度。
作为优选，所述系统还包括补水箱15，补水箱15通过管路与布水管4的入口管路连通。当脱硫废水不够的情况下，通过补水箱进行补水。
作为优选，所述系统还包括碱液箱14，所述碱液箱连接布水管4，用于调节脱硫废水的ph值。
一种前面所述的装置进行燃煤烟气污染物的脱除方法，包括以下步骤：
1）燃煤烟气进入干式静电除尘段，干式静电除尘器前前端采用干电场，烟气中的颗粒物在静电除尘段的静电场中被吸附到收尘极板，经过收尘极板表面的清灰装置落入下方的灰斗，被输灰装置带走，干式静电除尘段脱除烟气中大颗粒物；作为优选，大颗粒物直径是10μm以上。
2）烟气从干式静电除尘段出来，进入湿式静电除尘段，湿电场集尘板表面布有一层均匀稳定的水膜，布水管路内布置由脱硫废水池通过水泵引入的脱硫废水，废水雾滴与粉煤灰颗粒碰撞团聚后形成团聚物，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，由于布置脱硫废水流量较小，粘结在柔性纤维布上的颗粒被水膜冲刷到壳体底部，并且烟气温度也较高，因此也选择设置灰斗，被输灰装置带走。
下面结合图1进一步描述。一种基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘方法和装置，包括壳体3，所述壳体的前后端分别设有热烟气流入口和出口，壳体中由前至后依次设有若干串联的收尘极板。
所述收尘极板，前端采用干电场，收尘极采用刚性极板、振打清灰，粘附在收尘极表面的颗粒通过振打清除后落入设置于壳体下方的灰斗，被输灰装置带走；末端采用湿电场，为保证布水均匀，采用柔性纤维作集尘极，收尘极板上布置多根等压布水管，把脱硫废水喷在集尘板上形成均匀稳定的水膜，通过废水蒸发调节收尘区域温度场，改善细颗粒荷电特性；脱硫废水蒸发产物与粉煤灰颗粒粘结成块，在液膜与重力作用下从极板剥离，实现湿式清灰。
所述末端收尘极板输水管路内为经过沉淀后的脱硫废水，并可根据需要补充其它工艺废水。废水蒸发增湿促进细颗粒脱除效率，并且实现脱硫废水的循环利用，减少处理脱硫废水的成本。
所述脱硫废水通过添加碱性物质提高ph值后，可脱除烟气中的so2，进一步提高本装置对多污染物的协同脱除能力。
所述废水入口处设有温度与测量控制装置；所述壳体前后端的热烟气入口和出口处分别设有温度与流量测量装置，所述热烟气出口与风机相连。
基于脱硫废水处理的分区增湿干湿耦合的静电除尘方法，包括：
1）含有大量颗粒物的热烟气通过气流入口进入静电除尘器壳体3中；
2）静电除尘器前三级采用干式静电除尘，主要脱除烟气中大颗粒，粘附在收尘板9表面的颗粒通过振打装置13清除后落入灰斗11，被输灰装置带走；
3）静电除尘器末级采用湿式静电除尘，湿电场集尘板表面布有一层均匀稳定的水膜，布水管路4内布置由脱硫废水池6通过水泵5引入的脱硫废水，废水雾滴与粉煤灰颗粒碰撞团聚后形成团聚物，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，使得颗粒粒径进一步增大，颗粒荷电后更被集尘板捕集，由于布置脱硫废水流量较小，粘结在收尘极板上。作为优选，柔性纤维布作为收尘极板4。
作为优选，柔性纤维布直接作为收尘极，通过上下固定杆拉紧。
上的颗粒被水膜冲刷到壳体底部，并且烟气温度也较高，因此也选择设置灰斗，被输灰装置带走。
4）用于静电除尘器末级的脱硫废水量由入口温度与流量测量装置10和出口烟气测温装置通过测定入口及出口的测量入口烟气温度与流量、测量出口烟气温度数据进行控制，
如果废水量不满足要求，可由工艺水泵1从工艺水箱15泵送工艺水补充；
为保证柔性极形成均匀稳定液膜，同时避免布水量过大导致收集的灰湿度过大难以处理，因此，根据入口烟气温度与流量、出口烟气温度确定所需水量。如果水量不满足要求，通过工艺水补充，如果水量过大，则只抽取需要的水量，多余废水通过暂存池储存。
5）如果ph值<7，还可通过碱液泵12从碱液箱14添加碱液到脱硫废水中，调节脱硫废水ph值为碱性，实现对烟气中so2的协同脱除；脱硫产物与粉煤灰后一起利用；
6）根据微细颗粒物的自身性质，例如根据细颗粒物比电阻与粒径，调节高压电源2的输出电压，实现电场、湿度场和温度场的协同作用，以有效提高静电除尘器对不同领域微细颗粒脱除的适应性与脱除效率。
如果颗粒物电阻增大，则增加输出电压，如果电阻降低，则降低输出电压。
如果颗粒物李静增大，则增加输出电压，如果粒径降低，则降低输出电压。
作为优选，干式静电除尘段前部设置余热利用装置，所述余热利用装置是热管余热利用装置。
如图2、5所示，所述余热利用装置包括热管，所述热管包括竖直部分101、水平部分102和竖直管103，其中竖直部分101的底端连通水平部分102，所述水平部分102从竖直部分101的底端向着远离竖直部分101的方向延伸，所述水平部分102下部连通多个竖直管103，其中竖直管103是热管的蒸发端，竖直部分101是热管的冷凝端。所述的竖直部分至少一部分设置在空气通道中，所述竖直管和水平部分设置在烟气管道106中
本发明热管在运行中，通过竖直管103从烟气中吸收热量，然后竖直管103中的流体进行蒸发，通过水平部分进入到竖直部分，然后在竖直部分将热量释放给空气，流体进行冷凝，依靠重力的作用再进入竖直管103。
本发明对热管的通过设置热管的蒸发端的结构进行了改进，将热管的蒸发端延伸到更远的方向，在不改变热管的冷凝端体积的情况下，使得热管的蒸发端的吸热面积增加，这样可以扩大热管的吸热范围，可以吸收热源最远端的热量。相对于现有技术中的热管蒸发端和冷凝端保持一致大小，能够提高45%以上的换热效率。同时减少冷凝端的体积和占地面积，使得结构紧凑。
此外，本发明通过设置多个竖直管103作为热管的蒸发端，使得每个竖直管103作为一个个独立的吸热管加入热量的吸收，也增加了整体热管蒸发端的吸热面积。
作为优选，所述水平部分102为扁平管结构，竖直管103为圆管结构。通过设置水平部分为扁平管结构，可以增加竖直管103的分布，进一步提高热量的吸收。
进一步优选，水平部分102为方形结构。
作为优选，如图3所示，所述的竖直管103为多排，其中相邻两排为错列布置。通过错列布置，可以进一步提高热管的吸热量。
作为优选，竖直管103位于相邻排的相邻竖直管103的圆心连接线段的中线的延长线上。即竖直管103的圆心与相邻排的临近的两个竖直管103圆心构成等腰三角形，所述竖直管的圆心位于等腰三角形顶角的点的位置。
作为优选，如图4所示，至少两个相邻的竖直管103之间设置连通管107。在研究中发现，在竖直段吸热的过程中，会出现不同位置的吸热管的吸收热量不同，导致竖直管103之间的压力或者温度不同，这样会导致部分竖直管103受热过高，造成寿命缩短，一旦一个竖直管103出现问题，可能导致整个热管出现无法使用的问题。本发明通过大量的研究，在相邻的竖直管设置连通管107，可以在竖直管受热不同而导致压力不同的情况下，可以使得压力大的竖直管103内的流体快速的流向压力小的竖直管103，从而保持整体压力均衡，避免局部过热或者过冷。
作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，相邻的竖直管103之间设置多个连通管107。通过设置多个连通管，能够使得流体在吸热蒸发过程中不断的均衡压力，保证整个竖直管内的压力均衡。
作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，相邻连通管107之间的距离不断减小。此目的是为了设置更多的连通管，因为随着流体的向上流动，流体不断的受热，随着流体不断的受热，不同集热管内的受热越来越不均匀，因此通过上述设置，能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡。
作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，相邻连通管之间的距离不断减小的幅度越来越大。通过实验发现，上述设置，能够保证在流体流动过程中更优更快的达到压力均衡。这也是通过大量的研究压力分布变化规律而得来的最佳的连通方式。
作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，连通管107的直径不断增加。此目的是为了设置保证更大的连通面积，因为随着流体的向上流动，流体不断的受热，随着流体不断的受热，不同集热管内的受热越来越不均匀，因此通过上述设置，能够保证在流体流动过程中尽快的达到压力均衡。
作为优选，从竖直管103下部向竖直管103上部，连通管107的直径不断增加的幅度越来越大。通过实验发现，上述设置，能够保证在流体流动过程中更优更快的达到压力均衡。这也是通过大量的研究压力分布变化规律而得来的最佳的连通方式。
通过数值模拟和实验发现，竖直管103之间的距离，包括同一排的距离和相邻排之间的距离不能过小，过小会导致热管分布过多，导致每根热管的吸热量不足，过大会导致热管分布太少，导致热管过热，因此本申请通过大量的数值模拟和实验，总结出来热管竖直管103分布的最优化的分布，使得热管既不能吸热量不足，又不能吸热量过大。
如图6所示，竖直管103的外径为d，同一排的相邻的竖直管103圆心之间的距离为l，竖直管103的圆心与相邻排的临近的两个竖直管103圆心构成等腰三角形的顶角为a，则满足下面要求：
sin（a）=a-b*ln(d/l),其中ln是对数函数，a,b是参数，满足如下要求：
0.095<a<0.105,0.29<b<0.31；
进一步优选，所述a=0.1016,b=0.3043。
作为优选，随着d/l的逐渐变小，a越来越大,b越来越大。
作为优选，15°<a<80°。
进一步优选，20°<a<40°。
0.1<d/l<0.7，进一步优选，0.2<d/l<0.5。
上述经验公式是通过大量数值模拟和实验得到，通过上述关系式得到的结构，能够实现最优化的热管结构，而且经过试验验证，误差基本上在3%以内。
热管的吸热能力900－1100w，进一步优选为1000w；
烟气的温度90－110摄氏度，进一步优选为100℃。
图2所示的热管水平部分优选为正方形，边长为400－600毫米，进一步优选为500毫米。
竖直管103外径ｄ为9－12毫米，进一步优选为11mm。
作为优选，如图3所示，所述系统中包括了两个热管，所述两个热管的水平部分102分别朝向相对的方向延伸.通过设置两个对称的热管，可以在不同方向上吸热，满足换热的需求。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。