本發(fā)明屬于電廠節(jié)能技術領域，具體涉及一種自循環(huán)煙氣除塵冷卻塔及方法。

背景技術：

隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，電力的需求也越來越多，我國目前發(fā)電大多還是依靠以原煤為燃料的鍋爐，而鍋爐內原煤燃燒所排放的污染物對大氣環(huán)境帶來了很大的危害，使我國環(huán)境治理面臨很大的挑戰(zhàn)，因此對于煙氣中顆粒物的回收和處理技術也越來越重要。而煙氣中成分很復雜，煙塵中往往包含燃料的灰分、煤粒、油滴以及高溫裂解產物等，對環(huán)境的污染是多種毒物的復合污染，對人體為危害很大。

除塵裝置能夠將粉塵從煙氣中分離出來，因此在煙氣除塵中得到了越來越多的應用。按捕集機理除塵方法可以分為機械除塵、電除塵、過濾除塵和洗滌除塵等。其中機械除塵利用機械力將粉塵從氣流中除去，成本低但除塵效率較低；電除塵利用靜電力是粉塵與氣流分離，除塵效率高但成本較高；過濾除塵通過濾料使粉塵與氣體分離，對于高溫煙氣不適用；洗滌除塵通過粉塵與液滴或液膜的碰撞使粉塵與氣體分離，運行費用較高。

目前電力行業(yè)中一般會使用自然通風逆流式冷卻塔。其工作原理是：熱水流入塔的配水系統(tǒng)，配水系統(tǒng)將熱水噴灑在填料頂面上，經過填料與填料下的進風空間落入集水池，進一步空氣在填料區(qū)與熱水發(fā)生熱交換，空氣吸熱，溫度升高，密度變小，與塔外的空氣密度形成密度差，在塔內產生抽力，向塔筒上方運動至塔出口進入大氣，新的空氣從進風口經過人字柱，在經過雨區(qū)，最后補進填料區(qū)。這一類冷卻塔根據電力行業(yè)冷卻水流量大這一需求，具有處理能力大、運行費用低等特點。其中鋼筋混凝土殼體的自然通風逆流式冷卻塔最小的淋水面積為600m²，最大的已達到13000m²以上，處理水量少的每小時幾千噸，多的達到每小時10萬t以上，如此巨大的水流量從上而下所產生的的勢能能夠產生很強的動力。

因此，一種利用冷卻塔水流及勢能的自循環(huán)煙氣除塵冷卻塔亟待出現。

技術實現要素：

針對上述現有技術存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種充分利用冷卻塔水流勢能和沖刷力，與煙氣除塵相結合，在保證冷卻塔正常運行的前提下，實現無功耗除塵，同時保證煙氣熱量不受損失以及循環(huán)水不被污染的自循環(huán)煙氣除塵冷卻塔及煙氣除塵方法。

為達到上述目的，本發(fā)明的冷卻塔包括冷卻塔本體以及設置在冷卻塔本體上的塔筒，在塔筒內由上而下依次布置收水器、配水管、噴頭和填料，填料下端設置有帶有冷卻塔進風口和人字柱，在冷卻塔本體的底部設置有集水池，在冷卻塔內沿冷卻塔圓周陣列布置的若干組上端與人字柱相連通，下端與集水池相連通的除塵單元，所述的除塵單元包括殼體以及設置在殼體一側上、下端的帶有煙氣出口支路閥的煙氣出口支路和帶有煙氣進口支路閥的煙氣進口支路，在殼體另一側上、下端分別設置有與人字柱及集水池相連通的流體入、出口，所述的各除塵單元的煙氣進口支路與煙氣出口支路分別通過煙氣進口分配管路、煙氣出口分配管路與帶有煙氣進口閥的煙氣進口、帶有煙氣出口閥的煙氣出口相連通，且在殼體中心位置設置有中心軸，除塵葉輪以中心軸為圓心圓周陣列分布于殼體內，除塵葉輪的葉片末端與殼體內壁緊密接觸，在殼體內位于除塵葉輪的下端傾斜放置有濾網，在濾網底部的上端殼體上開設有帶有凝塵出口閥的凝塵出口。

所述的冷卻塔本體中心位置垂直設置有中央豎井，在中央豎井的周圍均勻分布有垂直于冷卻塔下側且與集水池底部相連支撐柱。

所述的填料采用s波填料、斜交錯填料、臺階式梯形斜波填料、差位式正弦波填料、點波填料、六角蜂窩填料、雙向波填料或斜折波填料。

所述的殼體包括設置有流體出、入口的內測殼體和設置有煙氣出口支路和煙氣進口支路外側殼體，內側殼體為漸縮漸擴結構，其由上至下漸縮于中心軸水平方向并與除塵葉輪貼合，沿中心軸水平方向由上至下為漸擴結構。

所述的煙氣出口支路為漸縮結構，其沿煙氣流動方向逐步收縮。

所述的煙氣進口支路為漸擴結構，其沿煙氣流動方向逐步擴張。

所述的除塵葉輪采用具有固體顆粒吸附功能的多孔結構的陶瓷絕熱材料制成；

所述的所述濾網采用具有顆粒補集作用的纖維織物或濾紙制成。

所述的煙氣出口支路閥、煙氣進口支路閥、凝塵出口閥、煙氣進口閥和煙氣出口閥采用自動閥、動力驅動閥或手動閥。

一種采用上述冷卻塔的自循環(huán)煙氣除塵方法，其特征在于：

步驟s100：熱水分配：熱水流入冷卻塔的配水管，配水管通過噴頭將熱水噴灑在填料頂面上，經過填料與填料下的進風空間流向除塵區(qū)，進一步空氣在填料區(qū)與熱水發(fā)生熱交換，空氣吸熱，溫度升高，密度變小，與塔外的空氣密度形成密度差，在塔內產生抽力，向塔筒上方運動至塔出口進入大氣，新的空氣從進風口經過人字柱，在經過雨區(qū)，最后補進填料區(qū)；

步驟s200：葉輪旋轉：填料區(qū)的水由上而下流經除塵區(qū)內側殼體經過濾網流向集水池，在水流動過程中，由勢能帶動除塵葉輪順時針旋轉；

步驟s300：煙氣除塵：打開煙氣進口閥、煙氣進口支路閥、煙氣出口閥和煙氣出口支路閥，煙氣流經煙氣進口閥通過煙氣進口分配管路分配到各除塵單元，進一步由下而上由煙氣進口支路管道流入除塵區(qū)外側殼體，其中除塵葉輪的轉動會帶動煙氣向上流動，煙氣在除塵區(qū)外側殼體內流動過程中污染物顆粒被除塵葉輪吸附得到清潔氣體，清潔氣體由除塵區(qū)外側殼體流出經煙氣出口支路匯集精油煙氣出口分配管路與煙氣出口管道排出，由于除塵葉輪采用隔熱材料，除塵過程中并未發(fā)生熱交換；

步驟s400：粉塵處理：吸附有污染物顆粒的除塵葉輪順時針由煙氣側進入水側，水勢能做功由上而下流動，對吸附有污染物顆粒的除塵葉輪進行沖刷并帶走污染物顆粒，帶有污染物顆粒的水流經濾網過濾流出清潔的水進一步流入集水池參與汽輪機水循環(huán)，而過濾留下的凝塵則通過傾斜的濾網流向凝塵出口閥，打開凝塵出口閥經由凝塵出口排出凝塵，同時水的流動繼續(xù)帶動除塵葉輪旋轉做功，由此實現除塵裝置的持續(xù)除塵作用。

本發(fā)明通過冷卻塔內下行水的勢能做功帶動除塵葉輪順時針旋轉并帶動煙氣上行，通過葉輪中多孔結構吸附煙氣中的顆粒污染物，帶有顆粒污染物的葉輪旋轉至水側通過流體沖刷實現除塵功能，該方法依次循環(huán)實現了裝置自循環(huán)清灰功能。

本發(fā)明相對于現有技術，具有如下優(yōu)點及效果：

(1)本發(fā)明充分利用冷卻塔內水的勢能做功由上而下流動，進一步帶動了除塵葉輪順時針旋轉，無需額外做功，實現了本裝置自循環(huán)功能；

(2)本發(fā)明充分利用冷卻塔內水的沖刷作用，能夠起到很好地除塵作用；

(3)本發(fā)明除塵葉輪的旋轉過程所產生的壓差對煙氣自下而上流動有一定的帶動作用，降低了煙氣流動的泵功；

(4)本發(fā)明煙氣中污染物顆粒的吸附與沖刷分開進行，大大提升了除塵效率；

(5)本發(fā)明除塵葉輪使用隔熱材料，同時葉輪末端與殼體緊密相連，利用煙氣與水反向流動帶動除塵葉輪的順時針轉動，避免了煙氣與清潔流體直接接觸，避免了在除塵過程中煙氣余熱的損失，同時避免了除塵過程阻礙煙氣流動，更大程度的降低了除塵過程中的功耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的俯視圖。

圖中，1-塔筒，2-收水器，3-配水管，4-噴頭，5-填料，6-支撐柱，7-煙氣出口支路閥，8-除塵區(qū)內測殼體，9-除塵區(qū)外側殼體，10-除塵葉輪，11-中心軸，12-煙氣進口支路閥，13-濾網，14-凝塵出口，15-凝塵出口閥，16-煙氣進口，17-煙氣進口閥，18-集水池，19-中央豎井，20-煙氣出口分配管路，21-煙氣出口閥，22-煙氣出口，23-煙氣出口支路，24-冷卻塔進風口，25-人字柱，26-煙氣進口支路，27-煙氣進口分配管路。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

參見圖1，2，本發(fā)明包括冷卻塔本體以及設置在冷卻塔本體上的雙曲線外形的塔筒1，在塔筒1內由上而下依次布置收水器2、配水管3、噴頭4和填料5，填料5應具有增加散熱量、延長冷卻水停留時間、增加換熱面積、增加換熱量、均勻布水等功能，應包括s波填料、斜交錯填料、臺階式梯形斜波填料、差位式正弦波填料、點波填料、六角蜂窩填料、雙向波填料、斜折波填料。填料5下端設置有帶有冷卻塔進風口24和人字柱25，在冷卻塔本體的底部設置有集水池18，冷卻塔本體中心位置垂直設置有中央豎井19，在中央豎井19的周圍均勻分布有垂直于冷卻塔下側且與集水池18底部相連支撐柱6，在冷卻塔內沿冷卻塔圓周陣列布置的若干組上端與人字柱25相連通，下端與集水池18相連通的除塵單元，所述的除塵單元包括殼體以及設置在殼體一側上、下端的帶有煙氣出口支路閥7的煙氣出口支路23和帶有煙氣進口支路閥12的煙氣進口支路26，在殼體另一側上、下端分別設置有與人字柱25及集水池18相連通的流體入、出口，所述的各除塵單元的煙氣進口支路26與煙氣出口支路23分別通過煙氣進口分配管路27、煙氣出口分配管路20與帶有煙氣進口閥17的煙氣進口16、帶有煙氣出口閥21的煙氣出口22相連通，且在殼體中心位置設置有中心軸11，采用具有固體顆粒吸附功能的多孔結構的陶瓷絕熱材料制成的除塵葉輪10以中心軸11為圓心圓周陣列分布于殼體內，除塵葉輪10的葉片末端與殼體內壁緊密接觸，在殼體內位于除塵葉輪10的下端傾斜放置有具有顆粒補集作用的纖維織物或濾紙制成的濾網13，在濾網13底部的上端殼體上開設有帶有凝塵出口閥15的凝塵出口14。

本發(fā)明的殼體包括設置有流體出、入口的內測殼體8和設置有煙氣出口支路23和煙氣進口支路26外側殼體9，內側殼體8為漸縮漸擴結構，其由上至下漸縮于中心軸11水平方向并與除塵葉輪10貼合，沿中心軸11水平方向由上至下為漸擴結構。

煙氣出口支路23為漸縮結構，其沿煙氣流動方向逐步收縮，煙氣進口支路26為漸擴結構，其沿煙氣流動方向逐步擴張。

本發(fā)明采用漸擴結構能夠使煙氣更好的充滿除塵葉輪一側，從而增大煙氣與葉輪的接觸面積，一方面提升除塵效率，另一方面能夠更好的利用清潔流體勢能從而帶動除塵葉輪旋轉；減縮結構能夠更好地將充滿葉輪一側的煙氣收集并排出。

本發(fā)明的煙氣出口支路閥7、煙氣進口支路閥12、凝塵出口閥15、煙氣進口閥17和煙氣出口閥21采用自動閥、動力驅動閥或手動閥。

如圖1-2，本發(fā)明的自循環(huán)煙氣除塵冷卻塔工作方法包括以下步驟：

步驟s100：熱水分配：熱水流入冷卻塔的配水管3，配水管3通過噴頭4將熱水噴灑在填料5頂面上，經過填料5與填料5下的進風空間流向除塵區(qū)，進一步空氣在填料5區(qū)與熱水發(fā)生熱交換，空氣吸熱，溫度升高，密度變小，與塔外的空氣密度形成密度差，在塔內產生抽力，向塔筒上方運動至塔出口進入大氣，新的空氣從進風口經過人字柱25，在經過雨區(qū)，最后補進填料5區(qū)；

步驟s200：葉輪旋轉：填料5區(qū)的水由上而下流經除塵區(qū)內側殼體8經過濾網13流向集水池18，在水流動過程中，由勢能帶動除塵葉輪10順時針旋轉；

步驟s300：煙氣除塵：打開煙氣進口閥17、煙氣進口支路閥12、煙氣出口閥21和煙氣出口支路閥7，煙氣流經煙氣進口閥17通過煙氣進口分配管路27分配到各除塵單元，進一步由下而上由煙氣進口支路26管道流入除塵區(qū)外側殼體9，其中除塵葉輪10的轉動會帶動煙氣向上流動，煙氣在除塵區(qū)外側殼體9內流動過程中污染物顆粒被除塵葉輪10吸附得到清潔氣體，清潔氣體由除塵區(qū)外側殼體9流出經煙氣出口支路23匯集精油煙氣出口分配管路20與煙氣出口22管道排出，由于除塵葉輪10采用隔熱材料，除塵過程中并未發(fā)生熱交換；

步驟s400：粉塵處理：吸附有污染物顆粒的除塵葉輪10順時針由煙氣側進入水側，水勢能做功由上而下流動，對吸附有污染物顆粒的除塵葉輪10進行沖刷并帶走污染物顆粒，帶有污染物顆粒的水流經濾網13過濾流出清潔的水進一步流入集水池18參與汽輪機水循環(huán)，而過濾留下的凝塵則通過傾斜的濾網13流向凝塵出口閥15，打開凝塵出口閥15經由凝塵出口14排出凝塵，同時水的流動繼續(xù)帶動除塵葉輪10旋轉做功，由此實現除塵裝置的持續(xù)除塵作用。

本發(fā)明中充分利用冷卻塔內水的勢能做功由上而下流動，進一步帶動了除塵葉輪順時針旋轉，無需額外做功，實現了本裝置自循環(huán)功能；充分利用冷卻塔內水的沖刷作用，能夠起到很好地除塵作用；除塵葉輪的旋轉過程所產生的壓差對煙氣自下而上流動有一定的帶動作用，降低了煙氣流動的泵功；煙氣中污染物顆粒的吸附與沖刷分開進行，大大提升了除塵效率；除塵葉輪使用隔熱材料，同時葉輪末端與殼體緊密相連，利用煙氣與水反向流動帶動除塵葉輪的順時針轉動，避免了煙氣與清潔流體直接接觸，避免了在除塵過程中煙氣余熱的損失，同時避免了除塵過程阻礙煙氣流動，更大程度的降低了除塵過程中的功耗。