本發明屬于熱交換技術領域，尤其是涉及一種收集煙氣中水蒸氣的裝置。
背景技術：
現代火力發電機組為提高系統效率和適應環保要求，大部分加裝了脫硫裝置。為降低水蒸氣的排放，需要加裝煙氣換熱器(GGH)，但GGH的運行會產生堵塞問題，許多電廠由于該問題而拆除了GGH，拆除之后，鍋爐排煙中水蒸氣大大增加，大量水汽從煙囪冒出，落在電站周圍，影響環境。尤其對于鋼鐵行業，鐵水熔化以后要通過噴水使其降溫，致使大量水蒸氣冒出。為解決水蒸氣向空排放問題，很多電廠采取措施加熱排煙溫度，這樣不僅浪費了能源，又不能從本質上解決問題。隨著國家對環保要求的提高，水蒸氣的排放問題愈加緊迫。
中國專利CN 202361629U公開了一種高效煙氣冷凝余熱回收裝置，包括依次連接的鍋爐排煙管、靜壓箱式煙氣冷凝水收集箱、高效煙氣-水換熱器、煙氣收集箱、煙氣排放管、冷卻水進水管、冷卻水出水管，該實用新型將鍋爐煙氣中的水蒸氣變成凝結水，回收了煙氣中含有的潛熱和顯熱，煙氣冷卻后產生的凝結水排出，但由于該裝置是整體垂直布置，故需要獨立的支吊架，安裝起來較為復雜且成本較高；該裝置只有一級水蒸氣收集過程，換熱效果較為明顯，但水蒸氣收集效果不是很徹底，鍋爐排煙中依舊存在大量的水蒸氣，水蒸氣大量外排問題沒有得到有效解決。
技術實現要素：
本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種具有更好收集能力、更低成本以及廣泛適應能力的收集煙氣中水蒸氣的裝置。
本發明的目的通過以下技術方案實現：
一種收集煙氣中水蒸氣的裝置，包括換熱單元和水蒸氣收集單元，所述的換熱單元上部設有空氣通道，下部設有煙氣通道，換熱單元與水蒸氣收集單元通過煙氣通道相連接，所述的煙氣通道底部設有多個排水管，所述的水蒸氣收集單元包括多個冷水噴頭和水蒸氣收集器。空氣通道中的低溫空氣與煙氣通道中的高溫煙氣通過換熱單元換熱，煙氣中部分水蒸氣被冷凝為液體，經排水管排出，換熱后的煙氣流向水蒸氣收集單元，經冷水噴頭和水蒸氣收集器進一步冷卻，煙氣中的水蒸氣進一步收集，低溫的煙氣排出。
所述的換熱單元采用熱管換熱管組，所述的熱管為重力熱管或重力輔助熱管。
所述的換熱單元采用低沸點物質作為換熱介質，所述的低沸點物質為三氟二氯乙烷、甲醇或四氯化碳。
所述水蒸氣收集單元的冷水噴頭和水蒸氣收集器上下相間布置。
所述的水蒸氣收集單元從下往上依次設有一級冷水噴頭、一級水蒸氣收集器、二級冷水噴頭、二級水蒸氣收集器和三級冷水噴頭。
所述的空氣通道的上部設有多個鼓風設備。
進一步的，所述的鼓風設備采用電扇。
所述空氣通道中的空氣與煙氣通道中的煙氣進行逆流換熱。
煙氣通道下部平面向排水管位置傾斜，以加強冷凝水的排出。
裝置在具體使用時，具有較高溫度的煙氣經過換熱單元將熱量傳給換熱單元內的低沸點換熱介質，部分水蒸氣冷凝下來，經排水管排出。換熱單元內的低沸點換熱介質受熱蒸發，由液態變為氣態，自然上升，空氣通道中的空氣與氣態的換熱單元中的低沸點換熱介質進行換熱，空氣帶走低沸點換熱介質的熱量，使其冷凝成液態，在重力作用下自然流下。空氣通道中的鼓風設備，可以強化空氣與換熱單元中低沸點換熱介質的對流換熱效果。換熱后的煙氣繼續向前流動，部分在流動過程中冷凝成水，由排水管排出，部分向上經過一級冷水噴頭、一級水蒸氣收集器、二級冷水噴頭、二級水蒸氣收集器和三級冷水噴頭，煙氣進一步減溫，冷凝的水由重力作用自然落下，由排水管排出。
冷水噴頭的噴水量和水蒸氣收集器的數量可根據煙氣量進行調整，以確保最后排出的煙氣中基本沒有水蒸氣。三級噴水設置不僅具有降溫作用，還作為裝置的清洗使用，具有雙重功效。噴水量的大小、風扇運行臺數和功率、低沸點換熱介質的種類、水蒸氣收集器的層數和每層數量根據實際運行情況可進行調節，以適用不同運行工況。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
1、本發明裝置簡單，設備成本較低，可以連續不間斷運行，回收煙氣效果好。本發明通過設置換熱單元和水蒸氣收集實現了深度回收煙氣中水蒸氣的目的，高溫煙氣首先與低溫空氣進行換熱，通過低沸點換熱介質，將高溫煙氣中的余熱得到了回收，同時煙氣中的水蒸氣得以冷凝，除去了大部分水蒸氣；之后又通過多個冷水噴頭和水蒸氣收集器，進一步收集煙氣中的水蒸氣，使得煙氣中水蒸氣回收充分。
2、本發明裝置適應性、通用性強，本裝置可在火電、鋼鐵等領域廣泛應用，可廣泛用于收集這一類排放煙氣中水蒸氣的回收，具有很大的經濟和社會效益。
3、本發明裝置收集煙氣中水蒸氣，使排煙溫度不受水蒸氣含量限制，可大大降低運行成本，提高經濟性，本裝置解決了水蒸氣的排放問題，有助于提高環保水平。
4、本發明裝置采用了熱管技術與多級噴水冷卻相結合的方式冷凝煙氣中的水蒸汽，冷卻效果更佳。另外，充分考慮了水蒸氣收集器的清洗問題，運行將更為可靠。
附圖說明
圖1為本發明裝置的結構示意圖；
圖中：1-空氣通道；2-鼓風設備；3-煙氣通道；4-換熱單元；5-排水管；6-一級冷水噴頭；7-一級水蒸氣收集器；8-二級冷水噴頭；9-二級水蒸氣收集器；10-三級冷水噴頭。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
實施例1
一種收集煙氣中水蒸氣的裝置，如圖1所示，包括換熱單元4和水蒸氣收集單元，換熱單元4上部設有空氣通道1，下部設有煙氣通道3，換熱單元4與水蒸氣收集單元通過煙氣通道3相連接，煙氣通道3底部設有多個排水管5，水蒸氣收集單元從下往上依次設有一級冷水噴頭6、一級水蒸氣收集器7、二級冷水噴頭8、二級水蒸氣收集器9和三級冷水噴頭10。換熱單元4采用換熱管組，采用的熱管為重力熱管或重力輔助熱管，換熱管組內采用低沸點物質作為換熱介質，低沸點物質可以采用三氟二氯乙烷、甲醇、四氯化碳，本實施例采用三氟二氯乙烷，空氣通道1的上部設有多個鼓風設備2，本實施例采用電扇，煙氣通道3下部平面向排水管5位置傾斜，以加強冷凝水的排出。
具體使用時，空氣通道1中的空氣(圖中白色箭頭)與煙氣通道3中的煙氣(圖中黑色箭頭)進行逆流換熱，具有較高溫度的煙氣經過換熱單元4將熱量傳給換熱單元內的低沸點換熱介質，部分水蒸氣冷凝下來，經排水管排出，換熱單元4內的低沸點換熱介質受熱蒸發，由液態變為氣態，自然上升，空氣通道1中的空氣與氣態的換熱單元中的低沸點換熱介質進行換熱，空氣帶走低沸點換熱介質的熱量，使其冷凝成液態，在重力作用下自然流下。空氣通道1中的鼓風設備2，可以強化空氣與換熱單元4中低沸點換熱介質的對流換熱效果。換熱后的煙氣繼續向前流動，部分在流動過程中冷凝成水，由排水管5排出，部分向上經過一級冷水噴頭6、一級水蒸氣收集器7、二級冷水噴頭8、二級水蒸氣收集器9和三級冷水噴頭10，煙氣進一步減溫，冷凝的水由重力作用自然落下，由排水管5排出。