本實(shí)用新型涉及煙囪技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置。

背景技術(shù)：

我國300MW以上的火電機(jī)組超過90％采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫(WFGD)技術(shù)，早期WFGD系統(tǒng)都配備有煙氣換熱器(GGH)，使得脫硫后煙氣溫度達(dá)到約80℃以上排放。但是在實(shí)際運(yùn)行中，GGH部件會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕、元件堵塞等問題，影響脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以后期大部分電廠脫硫系統(tǒng)都不上GGH，原有的GGH也開始逐步拆除。在不設(shè)GGH的濕法脫硫系統(tǒng)中，煙氣溫度約為50℃，其中水分接近飽和狀態(tài)，形成“濕煙囪”排放。煙氣在煙囪排除過程中容易凝結(jié)成液滴，同時(shí)，當(dāng)大氣中存在側(cè)風(fēng)時(shí)氣流橫向流過煙囪時(shí)，煙囪下風(fēng)區(qū)域會(huì)出現(xiàn)局部渦流區(qū)并產(chǎn)生負(fù)壓，使煙囪出口的煙羽偏轉(zhuǎn)甚至發(fā)生“煙羽下洗”現(xiàn)象。煙囪筒體與飽和的濕煙氣直接發(fā)生接觸，其結(jié)構(gòu)材料易受到煙氣中酸性液滴的腐蝕。特別是在北方冬季環(huán)境溫度較低時(shí)，酸性冷凝液會(huì)在下風(fēng)向煙囪附近結(jié)冰，當(dāng)風(fēng)向轉(zhuǎn)變或環(huán)境溫度回升時(shí)，冰塊融化，會(huì)對(duì)煙囪周圍人員安全和設(shè)備正常運(yùn)行造成重大隱患。當(dāng)結(jié)冰現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使煙囪側(cè)面重量失衡，引起煙囪在高空的正常搖擺幅度失衡，影響煙囪壽命。

目前我國尚無專門針對(duì)煙囪的煙羽下洗問題進(jìn)行防治的專利，僅有一些專利針對(duì)煙囪結(jié)冰現(xiàn)象進(jìn)行治理，其煙囪防結(jié)冰裝置多為電熱裝置，專利CN201010580644就是提供了一種煙囪口防結(jié)冰電熱裝置，利用電能加熱煙囪周圍區(qū)域，防止結(jié)冰。這種裝置需要外接電纜通至煙囪，這雖然能夠在一定程度上解決結(jié)冰問題，但是存在能耗高、施工維護(hù)費(fèi)用高、檢修難度高、運(yùn)行成本高、壽命短等問題；專利CN201610153810提出了利用電廠的熱水和熱水管道在外筒壁上安裝供熱管網(wǎng)的方法來解決煙囪結(jié)冰問題，這種方法需在煙囪排布熱水管道以均勻散發(fā)熱量，該法相對(duì)于電熱裝置節(jié)約了能源，但是電廠煙囪高度一般在180米至270米，這需要大功率的高壓水泵，能耗不容小覷，也必然存在施工維護(hù)困難和資源耗費(fèi)的問題。

從根本上說，上述專利技術(shù)方案中的電熱裝置或供熱管道只是將裝置產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成了煙氣的內(nèi)能，耗費(fèi)大量的能源避免了煙氣的冷凝和結(jié)冰，然而并不能解決煙羽下洗的問題。由于上述電熱裝置或供熱管道都安裝在煙囪，煙羽下洗導(dǎo)致煙囪外壁結(jié)構(gòu)材料包括安裝的電熱裝置或供熱管道在內(nèi)也會(huì)受到煙氣中酸性液滴的腐蝕，隨著時(shí)間的推移，也將影響煙囪和電熱裝置或供熱管道的性能和壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置，其能夠解決因煙羽下洗造成的煙囪結(jié)冰的問題。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置，包括縮口和若干擋風(fēng)板，所述縮口安裝在煙囪的頂部并且與所述煙囪貫通，所述縮口的頂部?jī)?nèi)徑小于所述縮口的底部?jī)?nèi)徑，若干擋風(fēng)板沿著所述縮口的長(zhǎng)度方向布置在所述縮口的外壁的背風(fēng)側(cè)。

優(yōu)選的，所述擋風(fēng)板包括第一豎板和第二豎板，所述第一豎板和所述第二豎板相互垂直連接；所述第二豎板沿著所述縮口的長(zhǎng)度方向布置在所述縮口的外壁上，且所述第一豎板與所述縮口的外壁平行，所述第一豎板和所述第二豎板的橫截面構(gòu)成“T”型結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述縮口和所述擋風(fēng)板的高度為1m-10m，所述擋風(fēng)板距離所述縮口外壁的距離為100mm-300mm，相鄰的所述擋風(fēng)板的間距為2m-3m。

優(yōu)選的，本裝置還包括加固板，所述加固板設(shè)置在所述縮口的頂部并且沿著所述縮口的頂部向內(nèi)彎折。

優(yōu)選的，所述縮口和所述擋風(fēng)板由玻璃纖維增強(qiáng)塑料或聚丙烯塑料板制成，且所述擋風(fēng)板為一體成型結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述縮口由模塊組裝而成，所述模塊為一體成型結(jié)構(gòu)，所述模塊通過沿長(zhǎng)度方向布置的立向安裝邊固定連接，且所述立向安裝邊之間通過橡膠墊片密封。

優(yōu)選的，若干擋風(fēng)板并列地固定在所述立向安裝邊上。

優(yōu)選的，一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置還包括環(huán)向安裝邊，所述環(huán)向安裝邊設(shè)置在所述縮口外壁的底部且位于相鄰的所述立向安裝邊之間，并且，所述環(huán)向安裝邊上設(shè)有加強(qiáng)筋。

優(yōu)選的，所述縮口的底部設(shè)有一圈排水孔。

本實(shí)用新型不需要消耗能源，提供的縮口能提高煙氣的出口速度；提供的擋風(fēng)板能提高縮口外壁局部垂直風(fēng)速，兩者結(jié)合有效抬高煙羽高度，防止煙羽下洗現(xiàn)象發(fā)生，避免煙氣與煙囪本體發(fā)生接觸，消除煙囪結(jié)冰隱患。

采用模塊化設(shè)計(jì)和制造的縮口以及擋風(fēng)板，有效地降低了高空作業(yè)的難度，減少了額外的能源耗費(fèi)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)，條件良好的情況下，本裝置壽命可達(dá)20年，符合節(jié)能環(huán)保和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

本實(shí)用新型適用于火力發(fā)電廠混凝土單筒、磚套筒、鋼套筒、玻璃鋼等各種煙囪，同樣也適用于鋼鐵廠、造紙廠等小型工業(yè)鍋爐煙囪。

本實(shí)用新型已成功應(yīng)用于某電廠2×600MW燃煤機(jī)組，解決了煙囪煙羽下洗問題，運(yùn)行良好，冬季運(yùn)行時(shí)煙囪沒有結(jié)冰現(xiàn)象，施工安裝過程也極為方便和簡(jiǎn)單。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；

圖2是圖1的A-A截圖；

圖3是圖1的B向圖；

圖4a是本實(shí)用新型的擋風(fēng)板的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖4b是本實(shí)用新型的擋風(fēng)板的橫截面圖；

圖5是本實(shí)用新型的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；

圖6是本實(shí)用新型的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；

圖7是圖6的A-A截圖。

圖中，1-縮口；2-擋風(fēng)板；3-螺栓；4-膨脹螺栓；5-立向安裝邊；6-加強(qiáng)筋；7-環(huán)向安裝邊；8-煙囪內(nèi)筒；9-煙囪混凝土壓頂；10-煙囪外筒；11-排水孔；12-橡膠墊片；13-立向筋板；14-環(huán)向筋板；15-加強(qiáng)箍；16-隔熱層；17-超細(xì)玻璃棉；18-砌筑內(nèi)襯；19-雨罩板。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行如下說明，其包括以下步驟：

步驟1，搜集相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，包括但不限于：煙囪結(jié)構(gòu)布置、煙氣量、煙氣溫度、煙氣密度、大氣密度，多年氣象數(shù)據(jù)、風(fēng)速等，建立濕煙囪三維數(shù)學(xué)模型，通過CFD流體模擬預(yù)測(cè)煙羽下洗發(fā)生的可能性。

步驟2，在確定煙囪的頂部發(fā)生煙羽下洗現(xiàn)象后，通過CFD流體動(dòng)力學(xué)仿真模擬確定煙羽下洗的精確的軌跡及影響范圍；然后通過模擬確定縮口的尺寸以及擋風(fēng)板的尺寸和安裝位置，保證不會(huì)再發(fā)生煙羽下洗現(xiàn)象。

步驟3，根據(jù)縮口及擋風(fēng)板的尺寸，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)和制作。根據(jù)煙囪類型的不同，縮口和擋風(fēng)板采用不同的材料制作：當(dāng)煙囪為單筒混凝土煙囪、磚套筒或玻璃鋼煙囪時(shí)，縮口和擋風(fēng)板采用玻璃纖維增強(qiáng)塑料或聚丙烯塑料制作；當(dāng)煙囪為鋼內(nèi)筒或鈦鋼復(fù)合板內(nèi)筒時(shí)，縮口和擋風(fēng)板采用與內(nèi)筒材質(zhì)一致的金屬材料制作。

步驟4，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，首先在原煙囪的頂部的表面找平，縮口和擋風(fēng)板根據(jù)材質(zhì)的不同選擇不同的固定方式，玻璃纖維增強(qiáng)塑料或聚丙烯塑料板裝置通過膨脹螺栓固定到煙囪的頂部表面上，各模塊之間采用鎳基合金螺栓或聚丙烯螺栓連接；金屬裝置通過焊接或膨脹螺栓固定到煙囪的底部表面上，各模塊之間通過焊接或螺栓連接；

步驟5，施工完成后進(jìn)行安裝面的防腐處理。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中煙囪類型為磚內(nèi)筒煙囪，煙囪外筒為鋼筋混凝土材質(zhì)，煙囪內(nèi)筒由耐酸磚組成。煙囪內(nèi)筒高210m，出口直徑7.5m，機(jī)組100％負(fù)荷下煙氣處理量3624074m³/h，機(jī)組最低運(yùn)行負(fù)荷為45％，煙囪內(nèi)筒出口風(fēng)速取8.7m/s，煙氣密度為1.025kg/m³,空氣密度為1.17kg/m³。

首先，根據(jù)以上參數(shù)，建立濕煙囪三維數(shù)學(xué)模型，通過CFD流體模擬預(yù)測(cè)出本煙囪的機(jī)組負(fù)荷75％以下，就會(huì)有煙羽下洗情況發(fā)生。

接著，通過CFD流體動(dòng)力學(xué)仿真模擬確定最低運(yùn)行負(fù)荷時(shí)煙羽下洗的軌跡及影響范圍；進(jìn)一步的，通過模擬確定本裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證不會(huì)再發(fā)生煙羽下洗現(xiàn)象，設(shè)計(jì)包括縮口、擋風(fēng)板以及配套裝置，縮口和擋風(fēng)板均為模塊化組件。

如圖1-4所示，一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置包括縮口1和若干擋風(fēng)板2，縮口1安裝在煙囪的頂部并且縮口1與煙囪貫通，縮口1的頂部?jī)?nèi)徑小于縮口1的底部?jī)?nèi)徑，若干擋風(fēng)板2沿著縮口1的長(zhǎng)度方向布置在縮口1的外壁的一側(cè)?？s口1的頂部?jī)?nèi)徑小于縮口1的底部?jī)?nèi)徑說明縮口1內(nèi)部的通孔自下而上是漸縮結(jié)構(gòu)?？s口1與煙囪貫通，一般都認(rèn)為縮口1的底部?jī)?nèi)徑與煙囪的頂部?jī)?nèi)徑相等。本實(shí)用新型通過在煙囪的頂部加裝縮口1，并配備獨(dú)有的擋風(fēng)板2，讓煙氣通過縮口1排出，提高煙氣出口流速，同時(shí)配備的擋風(fēng)板2能提高縮口1外壁局部垂直風(fēng)速，兩者結(jié)合有效抬高煙羽高度，防止煙羽下洗現(xiàn)象發(fā)生，避免煙氣與煙囪本體發(fā)生接觸，消除煙囪結(jié)冰隱患。

擋風(fēng)板2包括第一豎板和第二豎板，第一豎板和第二豎板相互垂直連接；第二豎板沿著縮口1的長(zhǎng)度方向布置在縮口1的外壁上，且第一豎板與縮口1的外壁平行，第一豎板和第二豎板的橫截面構(gòu)成“T”型結(jié)構(gòu)。第一豎板和第二豎板與縮口1外壁之間形成相對(duì)獨(dú)立的空間區(qū)域，即“大氣通道”，有助于提高縮口1外壁局部垂直風(fēng)速，從而抬高煙羽高度，防止煙羽下洗現(xiàn)象發(fā)生。第一豎板和第二豎板采用平板結(jié)構(gòu)的原因在于其設(shè)計(jì)、制造和安裝比較簡(jiǎn)單和方便，但不限于此。

擋風(fēng)板2的設(shè)置是根據(jù)煙羽下洗的范圍來確定，煙羽下洗接觸不到的地方不需設(shè)置擋風(fēng)板2。通過收集電廠當(dāng)?shù)氐亩嗄隁庀筚Y料，通過分析確定常年或冬季最大風(fēng)頻的下風(fēng)向，即背風(fēng)側(cè)，獲得煙囪煙羽的大致軌跡方向，然后通過CFD模擬確定煙羽下洗精確的軌跡及影響范圍，進(jìn)而確定擋風(fēng)板2的布置位置。

縮口1和擋風(fēng)板2的高度為1m-10m，擋風(fēng)板2距離縮口1外壁的距離為100mm-300mm，相鄰的擋風(fēng)板2的間距為2m-3m。該設(shè)計(jì)參數(shù)與具體的煙囪和工況有關(guān)，如煙囪的直徑、最大煙氣量、最惡劣環(huán)境溫度、風(fēng)頻、最惡劣風(fēng)速等，不同的情況設(shè)置不同，上述參數(shù)范圍是根據(jù)多種工況和不同煙囪類型的反復(fù)測(cè)試獲得的。最終需要根據(jù)CFD流體動(dòng)力學(xué)仿真模擬測(cè)試獲得運(yùn)用于具體項(xiàng)目的最經(jīng)濟(jì)適用的布置，如縮口1尺寸、擋風(fēng)板2間距離、擋風(fēng)板2的數(shù)量等。

本實(shí)施例還包括加固板，加固板設(shè)置在縮口1的頂部并且沿著縮口1的頂部向內(nèi)彎折。該設(shè)計(jì)中，加固板一方面起到加固作用，另一方面還有進(jìn)一步的提高煙氣出口速度的作用(加固板向內(nèi)彎折使得煙氣出口截面變小，煙速增加)；一定程度上將煙氣集中在煙囪出口中部排放，減少與煙囪接觸的機(jī)會(huì)；如有冷凝液，可以有效地?fù)踝‰S著煙氣向上流的冷凝液，防止冷凝液沖出煙囪產(chǎn)生煙囪雨現(xiàn)象等。

縮口1和擋風(fēng)板2由玻璃纖維增強(qiáng)塑料或聚丙烯塑料板制成，且擋風(fēng)板2一體成型。

縮口1由模塊組裝而成，各個(gè)模塊之間通過沿長(zhǎng)度方向布置的立向安裝邊5固定連接，且立向安裝邊5之間通過橡膠墊片12密封。橡膠墊片12保證了模塊化組裝的縮口1的氣密性，而縮口1采用模塊化設(shè)計(jì)，一體成型結(jié)構(gòu)，分片制作，方便高空施工。

若干擋風(fēng)板2并列地固定在立向安裝邊5上。

本實(shí)施例包括立向安裝邊5、環(huán)向安裝邊7和加強(qiáng)筋6；立向安裝邊5均預(yù)先設(shè)置有安裝孔，第二豎板上設(shè)有均布的螺栓孔，第二豎板與立向安裝邊5通過螺栓3固定連接；環(huán)向安裝邊7安裝在縮口1外壁的底部且位于相鄰的立向安裝邊5之間；環(huán)向安裝邊7上設(shè)有加強(qiáng)筋6，加強(qiáng)筋6用來加強(qiáng)環(huán)向安裝邊7的強(qiáng)度。

原煙囪包括煙囪內(nèi)筒8、煙囪外筒10和煙囪混凝土壓頂9。本裝置中，環(huán)向安裝邊7與煙囪混凝土壓頂9通過膨脹螺栓4固定連接。

本實(shí)用新型通過CFD模擬確定本裝置的縮口1的底部直徑與煙囪內(nèi)筒8的直徑相同，頂部出口直徑為6.4米，縮口1和擋風(fēng)板2的高度為7.7米。需要注意的是，出口內(nèi)徑不宜過小，防止煙氣速度過大帶出煙囪內(nèi)筒8壁面的冷凝液?？s口1的底部設(shè)置一圈排水孔11，使縮口1的底部積液及時(shí)排入煙囪內(nèi)筒8，避免酸液滲入縮口1與煙囪的內(nèi)部。

實(shí)施例2

圖5是本實(shí)施例的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；其A-A截面圖同圖2。

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本裝置應(yīng)用在單筒混凝土煙囪上，煙囪包括砌筑內(nèi)襯18、隔熱層16、煙囪外筒10和煙囪混凝土壓頂9。

實(shí)施例3

圖6是本實(shí)施例的一種用于煙囪的防煙羽下洗的裝置的安裝示意圖；圖7是圖6的A-A截面圖。

本實(shí)施例與前兩個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于：

(1)本裝置應(yīng)用在鋼內(nèi)筒煙囪上，鋼內(nèi)筒煙囪包括煙囪內(nèi)筒8、煙囪外筒10、超細(xì)玻璃棉17和雨罩板19。煙囪外筒10為鋼筋混凝土筑成，煙囪內(nèi)筒8為鋼內(nèi)筒。

(2)本實(shí)施例的縮口1和擋風(fēng)板2的材質(zhì)與前兩個(gè)實(shí)施例的不同，本實(shí)施例中，縮口1和擋風(fēng)板2采用鋼內(nèi)筒的材質(zhì)；模塊化組件之間通過焊接連接，縮口1與鋼內(nèi)筒通過焊接固定，擋風(fēng)板2與縮口1通過焊接固定。

(3)本實(shí)施例中采用立向筋板13、環(huán)向筋板14和加強(qiáng)箍15，其中加強(qiáng)箍和縮口之間并未采用一體成型的設(shè)計(jì)。立向筋板13用來加強(qiáng)縮口1的軸向強(qiáng)度，環(huán)向筋板14用來增加縮口1的徑向強(qiáng)度，加強(qiáng)箍15起到加固的作用，提高裝置整體強(qiáng)度。加強(qiáng)箍15與縮口1通過焊接固定，若是焊接在縮口1內(nèi)側(cè)，煙氣在沖刷時(shí)裝置整體強(qiáng)度存在一定風(fēng)險(xiǎn)，因此優(yōu)選焊接在縮口1外壁。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。