一种烟气消白装置、烟囱及烟气消白方法与流程

1.本发明涉及工业烟气处理技术，特别涉及一种烟气消白装置，还涉及一种包括该烟气消白装置的烟囱及利用上述烟气消白装置的烟气消白方法。


背景技术：

2.电厂锅炉、石化加热炉等排出的烟气含有硫、硝等污染物。为了防止烟气直接排放产生的酸雨等污染事件，当前一般采用适当的方式对烟气进行净化，降低或去除烟气中的污染物。
3.当前，对烟气进行脱硫或脱硝的净化方式常用方式为湿法工艺，即使烟气与含有吸收剂的浆液接触，将烟气中的污染物进行吸收、分离进行无害化处理，净化后的烟气再排放到大气中。
4.烟气经湿法工艺净化时，含水量就比较高，在排入大气时，随着温度下降(通常下降至50～60℃)，烟气的相对湿度也会增加，并达到湿饱和状态，即相对湿度达到100％。此时，低温、高湿状态下的烟气由烟囱排出进入大气过程中，达到湿饱和状态，烟气中的水就会受冷凝结，形成水液滴。凝结形成的小液滴经大气折射、散射，形成肉眼可见的白色烟羽，即出现烟气的白烟现象。
5.为了消除或缓解排出烟气时的白烟现象，当前已经有多种方式，比如可以采用加热法，即将烟气排出之前对烟气进行加热(设置加热器直接使烟气温度升高，或者加入高温气体，使烟气温度升高)，降低烟气的相对湿度，使烟气保持不饱和状态，进而消除白烟现象；还可以采用除湿法，即通过冷凝使水分凝结实现烟气除湿，减少烟气中的水含量，降低烟气绝对含湿量，使烟气排出时保持不饱和状态，消除白烟现象；或者采用除湿再加热法，即先冷凝除湿，降低烟气绝对湿度，再加热烟气，降低烟气的相对湿度；还可以采用溶液除湿法，即液体吸收剂来吸收烟气中的水分，利用液体吸收剂与烟气之间的水蒸汽分压差，使水分在液体吸收剂与烟气之间迁移，完成蒸汽潜热的释放吸收和烟气中水分的回收。
6.现有方法虽然可以在一定程度上消除烟气排放时白烟现象，但均存在成本高，结构复杂的不足。
7.如何更好地消除或缓解排出烟气的白烟，降低成本，简化结构，是当前本领域技术人员的技术难题。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于，提供一种烟气消白装置，利用该烟气消白装置可以更好地消除或缓解排出烟气的白烟，同时保持较低的成本和简单的结构。
9.本发明还提供一种包括烟气消白装置的烟囱及利用烟气消白装置的烟气消白方法。
10.本发明提供的烟气消白装置包括筒体，所述筒体内形成烟气通道，所述筒体形成至少一个连通所述烟气通道及所述筒体外部空间的空气引入通道，以将空气引入所述烟气
通道。利用该烟气消白装置，通过所述空气引入通道将空气引入烟气通道，并与待处理烟气混合。由于空气含水量低，比较干燥，可以使待处理烟气湿度减小，进而保持不饱和状态，避免或减少水分凝结，实现消除或减少烟气白烟现象的目的。
11.利用该烟气消白装置，可以在烟气排空之前，提前使烟气与空气进行混合。与现有技术比，利用该烟气消白装置将烟气与空气的混合或接触分成两个阶段，通过改变烟气与大气混合过程中，烟气参数(温度和湿度)的变化，使烟气变化曲线保持在湿度饱和曲线之外，并保持在不饱和状态，进而减少或消除烟气排空时的白烟现象。
12.本发明提供的烟气消白装置，仅基于筒体上的空气引入通道，提前引入空气就可以实现烟气消白，结构简单、可靠，并保持较低的成本。
13.进一步的技术方案中，在从外向内方向上，使所述空气引入通道竖向倾斜设置，倾斜方向与所述烟气通道中的烟气流动方向相同。这样可使引入的空气具有与烟气流动方向垂直的分量，促进引入空气与待处理烟气的混合，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。同样，在从外向内方向上，所述空气引入通道周向倾斜，可以使引入空气形成旋转流，也可以促进引入空气与待处理烟气的混合，提高混合或接触的均匀性，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
14.进一步的技术方案中，在从外向内方向上，所述空气引入通道的通流截面逐渐增加，这样可以使引入的空气流动速度逐渐降低，使引入的空气与烟气接触更柔和，促进引入空气与待处理烟气的混合均匀性，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
15.可选技术方案中，所述烟气通道形成喉口段，多个所述空气引入通道的内口位于所述喉口段。与上部或下部烟气通道相比，喉口段通流截面较小，基于流体通流原理，喉口段流动速度较快，这样可以促进引入空气与待处理烟气的混合；通过喉口段段后，烟气通道的通流截面增加，流动速度降低，可以促进引入空气与待处理烟气的混合均匀性；这样就提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
16.可选技术方案中，所述空气引入通道中设置有旋转叶片轮。旋转叶片轮缓冲由于外部环境变化导致引入空气的不均匀，可以提高烟气参数的可控性，提高消白效果。比如，所述空气引入通道中还可以设置有用于驱动所述旋转叶片轮旋转的驱动装置，这样通过驱动装置可以控制旋转叶片的转速，进而可以控制引入空气的数量，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
17.可选技术方案中，烟气消白装置还包括均散内筒，所述均散内筒位于所述筒体内，且与所述空气引入通道的内口相对，这样以使空气更加均匀进入烟气通道中。所述均散内筒可以设置有均散孔，这样可以使引入的空气与烟气混合更加柔和，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
18.可选技术方案中，所述烟气通道中，位于所述均散内筒上端部分形成缩径混合段，所述缩径混合段的通流截面小于所述均散内筒的内径，以促进引入空气与烟气的接触和混合。进一步，所述均散内筒上端形成延伸引导段，所述延伸引导段伸入所述缩径混合段，以引导空气与烟气的混合，提高混合或接触的均匀性。
19.本发明提供的烟囱包括烟气引入口和烟气排空口，还包括上述任种烟气消白装置，待处理烟气通过所述烟气引入口、所述烟气消白装置的烟气通道和所述烟气排空口后，排入大气。由于具有上述烟气消白装置，该烟囱也有相应的技术效果。
20.本发明提供的烟气消白方法，利用上述任一种烟气消白装置，在待处理烟气在排空之前，通过所述空气引入通道引入空气，使待处理烟气与空气进行第一次混合，使待处理烟气的相对湿度减小；然后，再将相对湿度减小的待处理烟气进行排空。基于相同的原因，也可以减少或消除烟气排放时的白烟现象。
附图说明
21.图1为本发明一个实施例提供的烟气消白装置剖视结构示意图。
22.图2为图1中a-a截面结构示意图。
23.图3为烟气含湿量与温度变化轨迹示意图，包括烟气排空的理论轨迹线、烟气正常排空时轨迹线、本发明混合空气后烟气轨迹线。
24.图4为本发明另一个实施例提供的烟气消白装置的竖向半剖结构示意图。
25.图5为本发明一个实施例提供的烟气消白装置的横向截面结构示意图。
26.图6为本发明一个实施例提供的烟气消白装置的竖向剖视结构示意图。
27.图7为本发明另一个实施例提供的烟气消白装置的竖向剖视结构示意图。
28.图8为本发明另一实施例中，烟气消白装置的竖向剖视结构示意图。
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明具体实施方式进行具体描述。
30.需要说明的是：
31.1、本文件中，“上”、“下”、“内”和“外”等方位词，以烟气消白装置或烟囱具体应用场景为参考。
32.2、“消白”根据本领域技术人员的理解，除了消除白烟现象，还包括减少白烟现象的情形。
33.请参考图1和图2，图1为本发明一个实施例提供的烟气消白装置剖视结构示意图，其中，烟气通道110在垂向方向延伸，以使烟气从下向上流动。图2为图1中a-a截面结构示意图。
34.该实施例提供的烟气消白装置包括筒体100，所述筒体100内形成烟气通道110，所述筒体100形成至少一个连通所述烟气通道110及所述筒体100外部空间的空气引入通道120，以将空气引入所述烟气通道110。
35.利用该烟气消白装置，通过所述空气引入通道120将空气引入烟气通道110，并与待处理烟气混合。
36.请参考图3，图3为烟气含湿量与温度变化轨迹示意图，含湿量为气态形式存在的水分含量。该图中，示意了烟气排空的理论轨迹线、烟气正常排空时轨迹线、本专利混合空气后烟气轨迹线。根据烟气排空的理论轨迹线(湿饱和线)，随着温度下降，烟气的含湿量也在下降，即烟气中绝对含水量随温度减少；过多的水分将会凝结形成水滴。在烟气正常排空时，其变化轨迹会与理论轨迹线相交，交点为a和b，在烟气参数位于a和b之间时，烟气的水分将会以过饱和状态存在，部分水分会凝结为水滴，即出现白烟现象。利用本发明提供的烟气消白装置，使烟气在烟气消白装置中与空气提前接触，适当控制空气与烟气比例，可以使烟气参数沿y-h线变化。在通过烟气消白装置之后，再进行排空，排空过程，使烟气沿h-c线
变化，进而，使烟气状态位于理论轨迹线(湿饱和线)之上，即避免烟气中的水分凝结，进而避免出现白烟现象，或减少白烟现象。
37.本发明提供的烟气消白装置，仅基于筒体100上的空气引入通道120，提前引入空气就可以实现烟气消白，结构简单、可靠，并保持较低的成本。
38.空气引入通道120可以设置多个，多个空气引入通道120可以均匀设置。根据位置及所在地气候、风向，也可以不均匀设置，以保证引入空气与烟气的混合和接触。当然，也可以使空气引入通道120在烟气流动方向上顺序设置，以使烟气在排空之前二次、三次或更多次接触，以改变烟气参数变化轨迹，使使烟气状态位于理论轨迹线(湿饱和线)之上，保持不饱和状态，避免出现白烟现象，或减少白烟现象。
39.空气引入通道120可以是与烟气通道110中心垂直的通过孔，还可以具有相应的倾斜角度。如图4所示，该图是本发明另一个实施例提供的烟气消白装置的竖向半剖结构示意图。在从外向内方向上，可以使所述空气引入通道120竖向倾斜设置，倾斜方向与所述烟气通道110中的烟气流动方向相同。这样可使引入的空气具有与烟气流动方向垂直的分量，促进引入空气与待处理烟气的混合，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。该实施例中，在从外向内方向上，可以使所述空气引入通道120的通流截面逐渐增加，这样可以使引入的空气流动速度逐渐降低，使引入的空气与烟气接触更柔和，促进引入空气与待处理烟气的混合均匀性，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。当然，根据实际需要，可以使空气引入通道120的通流截面具有适合的通流截面或者适当形状的通流截面，以满足实际需要。
40.另外，如图5所示本发明一个实施例提供的烟气消白装置的横向截面结构示意图。在从外向内方向上，可以使所述空气引入通道120在周向倾斜，进而通过多个空气引入通道120使引入空气形成旋转流，也可以促进引入空气与待处理烟气的混合，提高混合或接触的均匀性，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
41.如图6所示，该图为本发明一个实施例提供的烟气消白装置的竖向剖视结构示意图，该烟气消白装置中，所述烟气通道110形成喉口段111，即形成一个通流截面相对较小的部分，其上部的通流截面和下部的通过流截面均大于该部分的通流截面。喉口段1111)最小通流截面积为上部通流截面的40％-85％，下部通流截面可以与上部通流截面相等。其中，多个所述空气引入通道120的内口位于所述喉口段111，优选的方案中，多个所述空气引入通道120的内口均位于喉口段111最小通流截面积之处。基于流体通流原理，喉口段111通流截面较小，烟气流动速度较快，压力较低，这样可以促进引入空气与待处理烟气的混合；通过喉口段111段后，烟气通道110的通流截面增加，流动速度降低，可以促进引入空气与待处理烟气的混合均匀性；这样就提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
42.优选技术方案中，所述空气引入通道120中设置有旋转叶片轮。在外部大气压力突然增加时，旋转叶片轮可以克服外部空气流动而旋转，进而具有缓冲作用；在外部大气压力突然减小时，由于旋转叶片轮惯性作用，可以产生抽吸作用，进而提高引入空气均匀性，进而提高烟气参数的可控性，提高消白效果。比如，所述空气引入通道120中还可以设置有用于驱动所述旋转叶片轮旋转的驱动装置，这样通过驱动装置可以控制旋转叶片的转速，进而可以控制引入空气的数量，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
43.如图7所示，该图为本发明另一个实施例提供的烟气消白装置的竖向剖视结构示意图。该烟气消白装置中，烟气消白装置还包括均散内筒200，所述均散内筒200位于所述筒
体100内，且与所述空气引入通道120的内口相对，这样以使通过空气引入通道120引入空气通过均散内筒200的外壁与筒体100的内壁之间的间隙进入烟气通道中，并在均散内筒200上端360度范围内与烟气混合，进而更加均匀进入烟气通道110中。所述均散内筒200可以设置有均散孔，这样可以使引入的空气通过均散孔与烟气混合更加柔和，提高烟气参数的可控性，提高消白效果。
44.如图8所示再一种烟气消白装置的竖向剖视结构示意图，该烟气消白装置的烟气通道110中，位于所述均散内筒200上端部分形成缩径混合段112，所述缩径混合段112的通流截面小于所述均散内筒200的内径，以促进引入空气与烟气的接触和混合。均散内筒200上端可以形成延伸引导段300，所述延伸引导段300伸入所述缩径混合段，以引导空气与烟气的混合，提高混合或接触的均匀性。
45.本发明提供的烟囱包括烟气引入口和烟气排空口，还包括上述任种烟气消白装置，待处理烟气通过所述烟气引入口、所述烟气消白装置的烟气通道110和所述烟气排空口后，排入大气。由于具有上述烟气消白装置，该烟囱也有相应的技术效果。烟气消白装置的筒体100可以烟囱一体成型，也可以通过安装与烟囱组装。
46.本发明提供的烟气消白方法，可以利用上述任一种烟气消白装置，在待处理烟气在排空之前，通过所述空气引入通道120引入空气，使待处理烟气与空气进行第一次混合，使待处理烟气的相对湿度减小；然后，再将相对湿度减小的待处理烟气进行排空，即使烟气与空气进行两次或多次混合和接触，使烟气的参数保持温度饱和轨迹线之上，即保持不饱和状态，进而减少或消除烟气排放时的白烟现象，具体原理不再赘述。
47.以上对本发明所提供具体实施进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。