一种柴油发电机尾气消烟降温装置的制作方法

1.本发明涉及柴油发电机尾气处理技术领域，具体而言，涉及一种柴油发电机尾气消烟降温装置。


背景技术：

2.柴油发电机组运行排出尾气温度高、热负荷大，排烟对排烟口持续加热升温，使排烟口形成显著热红外暴露症候；柴油发电机组启动初期或者负荷突增时，由于柴油不完全燃烧，致使烟气中含有大量不完全燃烧黑烟颗粒，在能见度较高的天气条件下，常造成排烟口形成明显可见光暴露症候。
3.当前对柴油发电机尾气消烟降温装置的研究较少，现有技术中的一些柴油发电机尾气消烟降温装置多采用喷淋消烟降温或换热降温方式，在消烟方面具效果尚可，能够有效消除排烟口可见光暴露征候；但在降温方面效果有限，不能够有效消除排烟口热红外暴露症候；并且耗水量较大，对电站冷却水库较小和缺水的环境不适用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种柴油发电机尾气消烟降温装置，其将能够对柴油发电机排出的高温黑烟进行消烟净化和降温，对空气污染防治起到较好效果，节约了水资源。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.本技术实施例提供一种柴油发电机尾气消烟降温装置，包括与控制系统连接且依次设置的喷淋消烟降温系统、换热式降温除湿系统、高压静电消烟系统以及混风降温系统；
7.喷淋消烟降温系统包括彼此连接的进气舱和喷淋舱，喷淋舱通过多个隔板分割为多个联通的舱室，多个舱室的顶面分别设置有螺旋喷嘴，多个螺旋喷嘴均通过第一管道和循环水泵接入第一储水池，喷淋舱的底面设置有排水件，排水件通过第二管道和排水泵同样接入第一储水池；
8.换热式降温除湿系统包括换热箱以及设置于换热箱内的换热管组，换热管组接入有第二储水池，换热箱的顶部设有排烟口，排烟口设置有排烟管；
9.高压静电消烟系统包括除烟箱和设置于除烟箱的排气管和进气管，进气管通过排烟管与换热箱连接，除烟箱内设置有高压源；
10.混风降温系统包括混风箱和与混风箱连接的进风机、新风机，进风机通过排气管与混风箱连接，混风箱内设置有多个挡板，多个挡板将混风箱分隔分多段风室。
11.在本发明的一些实施例中，上述隔板包括第一隔板和第二隔板，第一隔板与喷淋舱的顶面连接，第一隔板与喷淋舱的底面形成第一通道，第二隔板设置于第一隔板的其中一侧，第二隔板与喷淋舱的底面形成第二通道，与喷淋舱的顶面形成第三通道。
12.在本发明的一些实施例中，上述换热管组为多组，每组包括多根换热管，多组换热管组由上至下设置于换热箱内。
13.在本发明的一些实施例中，上述排气管和进气管均呈方锥形，排气管的出口口径
大于进气管的进口口径。
14.在本发明的一些实施例中，上述混风箱设置于支撑架，支撑架的下侧设置有进风机和新风机。
15.在本发明的一些实施例中，上述喷淋舱设置有液位传感器。
16.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
17.本发明的实施例提供一种柴油发电机尾气消烟降温装置，由喷淋消烟降温系统、换热式降温除湿系统、高压静电消烟系统以及混风降温系统，其运行状态全部由控制系统控制调整。高温度尾气首先通过喷淋消烟降温系统逐级喷淋降温，然后再通过换热式降温除湿系统进一步降温冷却并除湿，如果烟气温度与目标温度温差仍未达标，通过混风降温系统兜底，使排出烟气温度与目标温度温差达到要求。
18.在尾气净化消烟问题上，喷淋消烟降温系统与高压静电消烟系统协同工作，当高温尾气以一定的进气速度进入喷淋舱，烟气中的细小颗粒物先被清洗去除一部分，烟气中的细小颗粒物与螺旋喷嘴射出的水雾相撞，烟气中的细小颗粒被捕获落入循环水中，喷淋消烟过程中柴油发电机排出的高温尾气温度也会降低，循环水可回到第一储水池中供以下次使用，节约了水资源；经过喷淋消烟降温系统处理过的尾气继续经过换热式降温除湿系统，以消除尾气中混入的水汽并进一步给尾气降温，而后进入高压静电消烟系统，利用高压电场捕捉清除烟气中的细小颗粒物，从而做进一步的净化处理。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明实施例整体的控制原理示意图；
21.图2为本发明实施例整体装置的示意图；
22.图3为本发明实施例喷淋消烟降温系统和换热式降温除湿系统的示意图；
23.图4为本发明实施例第一隔板和第二隔板的示意图；
24.图5为本发明实施例换热箱的示意图；
25.图6为本发明实施例排气管和进气管的示意图；
26.图7为本发明实施例混风箱的示意图。
27.图标：1-喷淋舱，110-第一隔板，111-第一通道，120-第二隔板，121-第二通道，122-第三通道，130-第一管道，140-第二管道，150-排水件，2-换热箱，210-换热管组，220-排烟管，3-除烟箱，310-进气管，320-排气管，4-混风箱，401-挡板，410-进风机，420-新风机，430-支撑架。
具体实施方式
28.实施例
29.请参照图1-图7，所示为本发明的实施例。
30.本实施例提供一种柴油发电机尾气消烟降温装置，包括与控制系统连接且依次设
置的喷淋消烟降温系统、换热式降温除湿系统、高压静电消烟系统以及混风降温系统；
31.喷淋消烟降温系统包括彼此连接的进气舱和喷淋舱1，喷淋舱1通过多个隔板分割为多个联通的舱室，多个舱室的顶部分别设置有螺旋喷嘴，多个螺旋喷嘴均通过第一管道130和循环水泵接入第一储水池，喷淋舱1的底面设置有排水件150，排水件150通过第二管道140和排水泵同样接入第一储水池。
32.在本实施例中，隔板将喷淋舱1分为多个舱室，本实施例优选为14个舱室(在其他实施例中不作限制)，利用循环水泵提供喷淋水，供给每个舱室顶部的螺旋喷嘴喷射水雾，采用螺旋喷嘴能够增加喷淋水雾量，提高降温效果。隔板与喷淋舱1之间形成迷宫形式，通过隔板引导烟气流动方向，尽可能使烟雾能够进入14个舱室中充分清洗，延长烟气喷淋降温的次数和时间。
33.上述隔板包括第一隔板110和第二隔板120，第一隔板110与喷淋舱1的顶面连接，第一隔板110与喷淋舱1的底面形成第一通道111，第二隔板120设置于第一隔板110的其中一侧，第二隔板120与喷淋舱1的底面形成第二通道121，与喷淋舱1的顶面形成第三通道122。
34.可以看出，每个舱室的底部与喷淋舱1之间均是连通的，即第一通道111和第二通道121均与喷淋舱1连通，区别仅在于，第一通道111和第二通道121与喷淋舱1底面之间的宽窄程度不同，即第一隔板110的底侧于喷淋舱1的底面之间的距离更大，第一通道111则更宽；第二隔板120的底侧于喷淋舱1的底面之间的距离更小，第二通道121则比第一通道111窄；第一隔板110与喷淋舱1的顶面固定连接，没有通道；而第二隔板120与喷淋舱1的顶面形成让气体流通的第三通道122。
35.喷淋舱1中设置有液位传感器，通过液位传感器和控制系统的配合使用，使得喷淋舱1中的水位能够将第二通道121保持在封闭状态，但该水位不会使得第一通道111封闭，不影响气流从第一通道111正常流通的横截面积。
36.在本实施例中，有两种排水的情形：
37.第一种情形，当水位涨幅至与排水件150齐平时进行自动排水。本实施例中的排水件150为漏斗形状，水位涨幅至一定高度，该高度的水流能够自主流入排水件150并排入第一储水池，并且该水位没有影响第一通道111变窄。
38.第二种情形，当喷淋水流量较大，使得排水件150的排水速度远远小于水位涨幅的速度，且该水位使第一通道111变窄，甚至即将使第一通道111封闭，以致减小了相邻两个舱室之间烟气通道的截面积，影响了烟气正常流通时，液位传感器将数据转化为电信号传递于控制系统，通过控制系统打开排水泵进行强制排水；直至当液位下降至恢复正常，则关闭排水泵停止强制排水，避免液位过低影响第二通道121的液封状态。
39.换热式降温除湿系统包括换热箱2以及设置于换热箱2内的换热管组210，换热箱2的顶部设有排烟口，排烟口设置有排烟管220；
40.换热式降温除湿系统采用水冷换热的方式给尾气进一步降温，该系统同时具有除湿功能，以去除尾气在前端喷淋消烟系统中混入的水蒸气，以免尾气中水蒸气在排风口处形成水雾(尤其是在秋冬季节，气温较低时)。需要说明的是，之所以单独使用第二储水池的水供以换热管组210进行换热的原因是，喷淋舱1中循环水在喷淋消烟过程中吸收热量多，温度较高，回到第一储水池后不适合用于换热管组210进行水冷换热降温除湿。
41.在工程上换热量公式为δq＝k
·s·
δt
·
δt，其中δq是换热量，k是传热系数，s是换热面积，δt是平均温差，δt换热时间。
42.想要使尾气温度尽量降低，即换热量尽量增大，可以通过提高传热系数、增加传热面积、提高平均温差或增加换热时间来实现。
43.(1)提高传热系数
44.工程上围护结构传热系数公式为：其中r是热阻，λ是材料导热系数，a是平壁面积，δ是材料层厚度。可知换热管应该选择导热系数大的金属，常用金属导热系数从大到小排列为银、铜、金、铝、铁、锡、铅，由于银造价高，又考虑到耐腐蚀、耐氧化等综合因素，设计采用l不锈钢作为换热器换热管材料。从该公式还可得知材料层越薄传热系数越大，但是工程上换热管不是越薄越好，还要考虑机械强度等因素，因此换热器换热管采用机械强度符合要求的薄壁不锈钢管。
45.(2)增加换热面积
46.增加换热面积可以通过增加换热管数量，尽可能增加换热管长度，因此，在本实施例中，上述换热管组210为多组，本实施例优选为组，每组包括根换热管，三组换热管组210由上至下设置于换热箱2内，使烟气依次流经组换热管得到进一步降温和除湿。
47.(3)增加换热时间
48.增加换热时间有两种方法，一是通过减慢换热式降温除湿系统内部尾气流动速度，而减慢尾气的流动速度的同时不能减小柴油发电机排放尾气的流量，因为一旦降低尾气流量会使柴油机排气背压增大，从而降低柴油机的工作效率和使用寿命，并大大增加燃油消耗。
49.根据流量公式可知：q＝a
·
v，其中q是流量，a是截面面积，v是流速。在保持流量不变的情况下，可通过增加换热式降温除湿系统中换热箱2的横截面积来降低尾气在其中的流动速度，内部尾气流动速度降低也就相当于增加了尾气在换热箱2内的换热时间，因此在本实施例中，换热箱2的截面积应比喷淋舱1的截面积更大，在烟气流量不变的情况下增加换热时间，以达到更好的换热降温除湿效果。
50.二是增加换热箱2的纵向长度，即通过增加换热箱2的烟气流通方向上的长度来增加尾气换热降温除湿的时间，但是受工程环境空间限制，也不能无限制延长换热箱2的纵向长度，只能在条件允许的情况下适当延长。
51.综合上述，本发明通过换热式降温除湿系统，能够显著降低尾气温度并对尾气除湿。在不考虑冷却水用水量的情况下，降低尾气温度的效果还受限于冷却水(即冷源)的温度，即该系统中尾气降温存在极限，这个极限就是内部水库中的水温，即尾气温度降低的极限值是降到与水库中水温一致，在工程上喷淋降温和换热降温的效果无法准确定量，且在中实际应用时无法不考虑冷却水的用量，因此该换热式降温除湿系统配合喷淋消烟降温系统无法从根本上确保尾气降温效果达到目标温度值。
52.因此，本发明通过设计混风降温系统，将尾气导入混风降温系统之前先由高压静电消烟系统对烟气再次进行净化处理。
53.高压静电消烟系统包括除烟箱3和设置于除烟箱3的排气管320和进气管310，进气管310通过排烟管220与换热箱2连接，除烟箱3内设置有高压源；该系统利用高压直流电场，
使空气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电颗粒在电场力作用下向自身电荷相反的极板做运动。在电场作用下，空气中的自由离子向两极移动，电压愈高、电场强度愈高、离子的运动速度愈快。由于离子的运动，极间形成了电流。开始时，空气中的自由离子少，电流较少。电压升高到一定数值后，放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，它们撞击空气中的中性原子时，中性原子会分解成正、负离子，这种现象称为空气电离。空气电离后，由于连锁反应，在极间运动的离子数大大增加，表现为极间的电流(称之为电晕电流)急剧增加，空气成了导体，高强电压捕获黑烟颗粒物使其带负电荷，在电场作用下被正极板捕获，以此实现去除烟气中的灰尘作用。
54.在本实施例中，进气管310和排气管320均为方锥形，可使烟气在除烟室流速逐步放慢、均匀扩散，有利于烟气中细小颗粒物被高压静电场捕捉清除；排气管320的出口口径大于进气管310的进口口径，如此可减小烟气流通阻力并降低烟气流速，提升高压静电消烟系统的净烟效果。
55.混风降温系统包括混风箱4和与混风箱4连接的进风机410、新风机420，进风机410通过排气管320与混风箱4连接，混风箱4内设置有多个挡板401，多个挡板401将混风箱4分隔分多段风室，以实现尾气和新风充分混合进行热对流和热传导降温。
56.在本实施例中，为了减小整个装置尺寸、节省的占地面积，将混风箱4置于支撑架430上，支撑架430的下方布置进风机410和新风机420。在混风箱4与除烟箱3之间接入进风机410，将烟气抽入混风箱4中，同时在喷淋降温消烟系统、换热式降温除湿系统以及高压静电消烟系统内部之间形成负压，防止烟气流通不畅增加柴油发电机的背压。
57.在本实施例中，可在喷淋消烟降温系统和混风降温系统中增加温度传感器，如在进风机410出口处安装温度传感器，测量喷淋降温及换热降温后的烟气温度，且称为混风前温度，将混风前温度比目标温度对比，如果还没有达到目标温度值，控制系统则启动混风降温系统进行混风降温。
58.在混风箱4中安装温度传感器，测得温度值控制变频器调节新风机420转速以此调整混风量，以实现混风降温的目标。
59.除此以外，还可根据使用需要在其他任何部位增加温度传感器，如在柴油发电机组尾部设置温度传感器，以测得排出尾气的实时初始温度；在整体装置末端设置温度传感器以得到经全程过程处理后排出的尾气最终实时温度。
60.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种柴油发电机尾气消烟降温装置，其特征在于，包括与控制系统连接且依次设置的喷淋消烟降温系统、换热式降温除湿系统、高压静电消烟系统以及混风降温系统；所述喷淋消烟降温系统包括彼此连接的进气舱和喷淋舱，所述喷淋舱通过多个隔板分割为多个联通的舱室，多个所述舱室的顶面分别设置有螺旋喷嘴，多个所述螺旋喷嘴均通过第一管道和循环水泵接入第一储水池，所述喷淋舱的底面设置有排水件，所述排水件通过第二管道和排水泵同样接入所述第一储水池；所述换热式降温除湿系统包括换热箱以及设置于所述换热箱内的换热管组，所述换热管组通过管道接入有第二储水池，所述换热箱的顶部设有排烟口，所述排烟口设置有排烟管；所述高压静电消烟系统包括除烟箱和设置于所述除烟箱的排气管和进气管，所述进气管通过所述排烟管与所述换热箱连接，所述除烟箱内设置有高压源；所述混风降温系统包括混风箱和与所述混风箱连接的进风机、新风机，所述进风机通过所述排气管与所述混风箱连接，所述混风箱内设置有多个挡板，多个挡板将所述混风箱分隔分多段风室。2.根据权利要求1所述的柴油发电机尾气消烟降温装置，其特征在于，所述隔板包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板与所述喷淋舱的顶面连接，所述第一隔板与所述喷淋舱的底面形成第一通道，所述第二隔板设置于所述第一隔板的其中一侧，所述第二隔板与所述喷淋舱的底面形成第二通道，与所述喷淋舱的顶面形成第三通道。3.根据权利要求1所述的柴油发电机尾气消烟降温装置，其特征在于，所述换热管组为多组，每组包括多根换热管，多组所述换热管组由上至下设置于所述换热箱内。4.根据权利要求1所述的柴油发电机尾气消烟降温装置，其特征在于，所述排气管和所述进气管均呈方锥形，所述排气管的出口口径大于所述进气管的进口口径。5.根据权利要求1所述的柴油发电机尾气消烟降温装置，其特征在于，所述混风箱设置于支撑架，所述支撑架的下侧设置有所述进风机和所述新风机。6.根据权利要求1所述的柴油发电机尾气消烟降温装置，其特征在于，所述喷淋舱设置有液位传感器。

技术总结
本发明提出了一种柴油发电机尾气消烟降温装置，涉及柴油发电机尾气处理技术领域。包括与控制系统连接且依次设置的喷淋消烟降温系统、换热式降温除湿系统、高压静电消烟系统以及混风降温系统；其将能够对柴油发电机排出的高温黑烟进行消烟净化和降温，对空气污染防治起到较好效果，节约了水资源。节约了水资源。节约了水资源。


技术研发人员：王启武 于丽鹏 王玉科 薛建高 李玉森 郝孟超 高淑祥 郭石宇
受保护的技术使用者：中国人民解放军火箭军士官学校
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/5/30