本发明属于烟气净化技术领域，特别涉及一种利用热风掺混消除锅炉烟囱烟羽的热风烟气混合器。
背景技术：
目前，电厂和工业炉窑上普遍采用的是湿法脱硫，虽然湿法脱硫具有效率高、运行成本低的优点，但是其缺点也显而易见，比如烟囱冒白烟(“烟羽”)现象是该技术的缺点之一，因为烟气在经过湿法脱硫塔后，其所含水分已经达到饱和状态，因此当烟气从烟囱中排到大气环境中，与周围温度较低的空气相遇时，温度降低，烟气中饱和蒸汽分压力也随之降低，这样多余的水分就会析出，形成烟囱冒白烟的现象，尤其是冬季环境温度较低，烟气中凝结的水滴会越多，烟囱冒白烟的现象越明显，其拖尾也越长。
随着环保政策执行力度的日益严格，各地已经开始对烟囱冒白烟的现象进行治理，要求城市及其周边电厂做到烟气消除烟羽后达标排放。
消除烟羽最常用的方法包括对烟气进行加热，或者对烟气先冷凝再加热，或者采用热空气对烟气进行稀释等。由于采用热空气对烟气进行稀释的方法具有设备投资低，占地面积小等优势，而受到广泛重视。目前常规的热风烟气混合一般为简单的烟道内混合，由于烟道中往往已经存在析出的水分，这样加入的很多热量被用来蒸发液态水分，使其重新成为水蒸气，降低了热风消除烟羽的有效性。
技术实现要素：
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种利用热风掺混消除锅炉烟囱烟羽的热风烟气混合器，充分利用热风温度高含水量低的特点，实现热风烟气混合以及热风包裹烟气的特点，从而更有效地避免烟气中的水蒸气析出。
本发明专利采用的技术方案是：
本发明提供了一种利用热风掺混消除锅炉烟囱烟羽的热风烟气混合器，包括外烟囱、内烟囱、热空气支管和挡水结构，所述的外烟囱和内烟囱套装在一起形成环形通道，环形通道的底部密封，顶部敞口；且外烟囱侧壁的下部设有热空气进口，所述的热空气支管设置在环形通道内，其一端与内烟囱的内部连通，另一端与所述的环形通道连通；且在所述内烟囱的内壁上还安装有挡水结构；沿着湿烟气流动的方向，所述的挡水结构设置在热空气支管连接口的前端。
使用时，将内烟囱底部与原烟囱相连，从原烟囱出来的湿烟气进入内烟囱，热空气从热空气进口进入内外烟囱环形通道，部分热空气经热空气支管进入内烟囱，与烟气混合；剩余部分热空气则沿内外烟囱环形通道继续上升，并在烟囱出口处与内烟囱出来的烟气相遇，热空气包裹着烟气从烟囱出口流出。在内烟囱上的热空气支管入口之前，沿内烟囱的内壁安装有环状挡水槽，从而将烟气上升过程中携带的液态水或者由于冷却析出的凝结水阻挡下来，在烟囱内壁面上形成较厚的水膜，较厚的水膜受重力影响将沿烟囱内壁往下流动，减少烟气携带的液态水分，避免热空气加入的热量被用来蒸发这部分水分，提高热空气的使用效果。
进一步的，所述的热空气支管设置有多个，多个热空气支管沿着所述的内烟囱外壁圆周方向均匀设置；以提高空气在内烟囱里与烟气混合的均匀性。
进一步的，所述的热空气支管的横截面形状为圆形或者方形。
进一步的，所述的外烟囱和内烟囱之间通过支撑件支撑。
进一步的，所述的热空气进口设置有多个，多个热空气进口沿着所述的外烟囱外壁圆周方向均匀设置；以提高内外烟囱环形通道中烟气流动的均匀性。
进一步的，所述外烟囱的出口采用外扩段，外扩段的扩散角为0～60°。
进一步的，所述挡水结构为一个环状挡水槽，所述的环状挡水槽由一个与内烟囱内壁相连且沿着内烟囱圆周方向设置的水平直板形成或者是由一个与内烟囱内壁相连且沿着内烟囱圆周方向设置的、与水平面呈小于70°夹角的斜板形成。
进一步的，所述环形挡水槽为一个倒扣的槽钢或者角钢，所述的槽钢或者角钢与内烟囱内壁相连且沿着内烟囱圆周方向设置，以提高其挡水的效果。
进一步的，所述内烟囱和热空气支管的材料采用耐腐蚀材料。
进一步的，所述耐腐蚀材料采用玻璃钢、不锈钢或者加有防腐内衬的普通碳钢。
上述装置的工作原理如下：
热空气经热空气进口进入所述的内外烟囱环形通道内，在该通道内，部分热空气经热空气支管进入内烟囱，与沿内烟囱上升的饱和湿烟气混合，利用热空气温度高含湿量少的特点，将烟气加热，并稀释烟气，使其成为欠饱和烟气；剩余的部分热空气则沿内外烟囱环形通道继续上升，并在烟囱出口处与内烟囱出来的烟气相遇，热空气包裹着烟气从烟囱出口流出。由于从内烟囱出来的烟气本身即经过热空气加热和掺混，已经不再是饱和烟气，所以即使烟气温度有所降低也不会立刻析出水分，同时上升烟气外围包裹着热空气层，所以烟气首先接触到的是热空气，而非环境冷空气，延迟了烟气与周围环境冷空气的混合时间，降低了烟气遇冷后析出水分的可能性；同时，包裹在烟气外部的热空气对烟气也有加热和掺混作用，同样可以起到降低烟气的相对湿度的作用，从而避免了烟囱出口冒白烟的现象；随着烟气和热空气的上升，其扩散的范围越来越大，周围环境的空气对烟气进行稀释，从而避免了远处烟气中的水分的析出，最终解决烟囱冒白烟的现象。
本发明的有益效果为：
充分利用了热空气的加热和掺混降低湿烟气的饱和度，同时利用热空气对烟囱出口的烟气进行包裹，延迟了烟气与周围环境冷空气的混合时间，更有效地利用了热空气加热掺混的作用，消除了烟囱冒白烟的现象。
本发明特别适合于对电厂锅炉或工业炉窑烟囱消除烟羽，解决锅炉或工业炉窑烟囱冒白烟的现象。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为采用圆形热空气支管的热风烟气混合器的正面剖视图。
图2为采用圆形热空气支管的热风烟气混合器的俯视图。
图3为采用方形热空气支管的热风烟气混合器的正面剖视图。
图4为采用方形热空气支管的热风烟气混合器的俯视图。
图5为外烟囱出口带外扩段的热风烟气混合器的正面剖视图。
图6为环形挡水板带角度时的剖面图。
图7为环形挡水板为角钢时的剖面图。
图中：1、热空气进口，2、环状挡水槽，3、热空气支管，4、支撑件，5、外烟囱，6、内烟囱。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“顶部”“下部”“底部”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本申请的一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，在图1和图2所示的实施例1中，一种利用热风掺混消除锅炉烟囱烟羽的热风烟气混合，所述热风烟气混合器由外烟囱5、内烟囱6、热空气进口1、环状挡水槽2、位于内外烟囱环形通道中的热空气支管3以及相应的支撑件4构成；内烟囱6与原烟囱(未画出)相连；外烟囱5和内烟囱6套装在一起形成环形通道，环形通道的底部密封，顶部敞口；且外烟囱5侧壁的下部设有热空气进口1，所述的热空气支管设置在环形通道内，其一端与内烟囱的内部连通，另一端与所述的环形通道连通；且在所述内烟囱6的内壁上还安装有环状挡水槽2；沿着湿烟气流动的方向，所述的环状挡水槽设置在热空气支管连接口的前端。
其中，如图1和2所示热空气支管的形状为圆形，热空气支管设置有多个，多个热空气支管沿着所述的内烟囱外壁圆周方向均匀设置；以提高空气在内烟囱里与烟气混合的均匀性。优选的，热空气进口可以是4～12个。
热空气进口设置有多个，多个热空气进口沿着所述的外烟囱外壁圆周方向均匀设置；以提高内外烟囱环形通道中烟气流动的均匀性；优选的，所述热空气进口可以是2～8个。
如图6所示，环状挡水槽由一个与内烟囱内壁相连且沿着内烟囱圆周方向设置的水平直板形成；
进一步的，环状挡水槽还可以是由一个与内烟囱内壁相连且沿着内烟囱圆周方向设置的、与水平面呈小于70°夹角的斜板形成。
进一步的，外烟囱和内烟囱之间通过支撑件4支撑，支撑架4设置在环形通道内。
进一步的，所述的外烟囱5的顶部延伸到内烟囱6外，即外烟囱5比内烟囱6长度要长一些；目的是使部分热空气沿内外烟囱环形通道继续上升，并在烟囱出口处与内烟囱出来的烟气相遇，热空气包裹着烟气从烟囱出口流出。
具体工作原理是：热空气经热空气进口进入所述的内外烟囱环形通道内，在该通道内，部分热空气经热空气支管进入内烟囱，与沿内烟囱上升的饱和湿烟气混合，利用热空气温度高含湿量少的特点，将烟气加热，并稀释烟气，使其成为欠饱和烟气；剩余的部分热空气则沿内外烟囱环形通道继续上升，并在烟囱出口处与内烟囱出来的烟气相遇，热空气包裹着烟气从烟囱出口流出。由于从内烟囱出来的烟气本身即经过热空气加热和掺混，已经不再是饱和烟气，所以即使烟气温度有所降低也不会立刻析出水分，同时上升烟气外围包裹着热空气层，所以烟气首先接触到的是热空气，而非环境冷空气，延迟了烟气与周围环境冷空气的混合时间，降低了烟气遇冷后析出水分的可能性；同时，包裹在烟气外部的热空气对烟气也有加热和掺混作用，同样可以起到降低烟气的相对湿度的作用，从而避免了烟囱出口冒白烟的现象；随着烟气和热空气的上升，其扩散的范围越来越大，周围环境的空气对烟气进行稀释，从而避免了远处烟气中的水分的析出，最终解决烟囱冒白烟的现象。
实施例2
如图3和图4所示，热空气支管的形状采用方形支管，其余的内容与实施例1相同。
实施例3
如图5所示，外烟囱带外扩段出口，可提高热空气和烟气的扩散速率；优选的，外扩段的扩散角为0～60°。
实施例4
如图7所示：所述环形挡水槽2为一个倒扣的槽钢或者角钢，所述的槽钢或者角钢与内烟囱内壁相连且沿着内烟囱圆周方向设置，以提高其挡水的效果。这里所述的“倒扣”，是沿着湿烟气流动方向而言的；其余的内容与实施例1或者实施例2相同。
进一步优选的，实施例1-实施例3中的所述内烟囱和热空气支管的材料采用耐腐蚀材料。进一步的优选的实施方式，所述耐腐蚀材料采用玻璃钢、不锈钢或者加有防腐内衬的普通碳钢。
上述三个实施例中，内烟囱6与原烟囱(未画出)相连，从原烟囱出来的烟气进入内烟囱6，热空气从热空气进口1进入于内外烟囱环形通道，在该环形通道内，部分热空气经热空气支管3进入内烟囱，与烟气混合；剩余部分热空气则沿外烟囱5和内烟囱6构成的环形通道继续上升，并在烟囱出口处与内烟囱出来的烟气相遇，热空气包裹着烟气从烟囱出口流出。内烟囱和外烟囱之间由支撑件2固定。在内烟囱热空气支管入口之前，沿内烟囱的内壁安装有环状挡水槽2，从而将烟气上升过程中携带的液态水或者由于冷却所析出的凝结水阻挡下来，在烟囱内壁面上形成较厚的水膜，较厚的水膜受重力影响将沿烟囱内壁往下流动，从而减少烟气携带的液态水分，避免热空气代入的热量被用来蒸发这部分水分，提高热空气的使用效果。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。