CN101769594B - 一种燃气锅炉烟气全热回收的装置 - Google Patents

一种燃气锅炉烟气全热回收的装置 Download PDF

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Abstract

一种燃气锅炉全热回收的装置，属热工领域。本发明利用燃气锅炉排出的烟气通过汽水换热器、混合降温器后降到40℃以下，直接供给空气源热泵热水器产生热水，将烟气中的显热和潜热全部回收，最终排烟温度降至接近环境温度。本发明在在回收燃气锅炉烟气余热的同时解决了空气源热泵热水器在北方因冬季低温结霜和低效的问题，同时也降低了燃气锅炉烟气中有害气体的排放，实现了节能减排。

Description

一种燃气锅炉烟气全热回收的装置
技术领域
本发明涉及一种燃气锅炉烟气全热回收的装置，属热工领域。
背景技术
为减少锅炉烟气对城市大气的污染，许多城市限制燃煤锅炉，大力发展以清洁的天然气为燃料的燃气锅炉。目前燃气锅炉的排烟温度在150度左右，特别是北方的取暖季节，有大量的热能被排入空气而浪费。现有技术采用气-水换热器将烟气热回收后，其排烟温度仍在90℃以上。
空气源热泵热水器是当前节能、环保、能效比高的热水器，在我国的长江以南发展迅速。但是，在北方由于冬季低温导致空气源热水器的蒸发器结霜和热水器的能效比降低的问题制约了该项技术在北方地区的普及和发展。
鉴于在取暖季节燃气锅炉的烟气排热和空气源热泵热水器的需热，在时空上是一致的，因此本发明的重要特征就是将燃气锅炉的烟气排热和空气源热泵热水器的需热结合起来，不但解决了冬季空气源热泵热水器高效运行的问题，而且减少燃气锅炉向大气中排放的有害气体，有利于环境保护。
发明内容
针对在北方的取暖季节燃气锅炉的烟气排热和空气源热泵热水器的需热的问题，本发明提供一种将燃气锅炉烟气通过换热器和空气源热泵进行全热回收产生热水的装置。既能使燃气锅炉的排烟的热能转化为空气源热泵热水器的热源，产生低成本的热水供应生产生活所需，又能减少向大气中排放的有害气体，实现节能减排。
本发明所涉及的一种燃气锅炉烟气全热回收的装置，包括燃气锅炉1、分流烟道2、气一水换热器3、水箱4、混合降温器5、中和剂投放器6、回流管道7、空气源热泵热水器蒸发器8、空气源热泵热水器9。其特征在于所述的燃气锅炉1、分流烟道2、气一水换热器3、混合降温器5、空气源热泵热水器蒸发器8之间用输气管道连接，使得燃气锅炉排出的烟气含的热量(显热和潜热)经过两次降温，被气一水换热器和空气源热泵热水器全部回收利用。
上述的混合降温器的一种形式为独立式，即在混合器内把由气一水换热器3排出的低于90℃的烟气与空气源热泵热水器蒸发器8回流管道7输送的尾气混合使其降温至40℃，直接送入空气源热泵热水器蒸发器8内进行热交换。
上述的混合降温器的的一种形式为包容式，即从气一水换热器3排出的低于90℃的烟气与空气源热泵热水器蒸发器8回流管道7的尾气或新鲜空气混合降温过程与空气源热泵热水器的蒸发器在同一个空间内，混合降温后的烟气直接供给蒸发器进行热交换。所述空间可由房间构成，也可由保温板材隔成。空间内的冷凝水排放处装有pH检测器用以控制中和剂投放器6，当冷凝水呈酸性时，即通过雾化装置向混合降温空间中投放中和剂，以抑制蒸发器的酸腐蚀。
本发明通过热管换热器和空气源热泵热水器的蒸发器两个阶段将燃气锅炉排放的烟气中的显热和潜热全部利用，同时，由于烟气在两次降温的过程中产生的冷凝水吸收了烟气中的大部分CO2和NOx等有害气体，使有害气体的排放量显著地降低，有利于环境保护，实现了节能减排。
附图说明
图1为本发明的流程示意图
图中：1、燃气锅炉，2、分流烟道，3、气一水换热器，4、水箱，4-1、循环泵，5、混合降温器，5-1、冷凝水排放管，6、中和剂投放器，7、回流管道，8、空气源热泵热水器蒸发器，8-1、冷凝水排放管，9、空气源热泵热水器，9-1、循环泵。
具体实施方式
本实施例提供一种将燃气锅炉烟气通过换热器和空气源热泵进行全热回收产生热水的装置，其中的混合降温器的为独立式。
如图1所示，本实例的装置包括燃气锅炉1、分流烟道2、气一水换热器3、水箱4、混合降温器5、中和剂投放器6、回流管道7、空气源热泵热水器蒸发器8、空气源热泵热水器9。其特征在于所述的燃气锅炉1、分流烟道2、气一水换热器3、混合降温器5、空气源热泵热水器蒸发器8之间用输气管道连接，形成一个密闭的流道。燃气锅炉的烟气经过分流烟道进入气一水换热器。
气一水换热器3为热管换热器，也可采用其它材质的换热器。在水侧通过循环泵4一1的循环将水箱4的水加热。气侧通过分流烟道2将燃气锅炉排烟管道内的高温烟气引入气一水换热器3，分流烟道2内装有控制阀门，根据事先设定的水箱内的水的温度和空气源热泵热水器所需要的热量控制进入气一水换热器3的烟气流量。
从气一水换热器排出已经降到90℃以下的烟气输送到混合降温器5内，与从尾气回流管道输送的较低温度的尾气混合，混合降温器利用导流板产生旋流和紊流将两种不同温度的气体充分混合降温，同时将降温过程中产生的冷凝水分离出来通过排水管5一1排到中和池内处理。根据空气源热泵热水器的COP(能效比，即热泵系统的制热量与输入功率的比值)曲线图显示，当环境温度在35℃一40℃时，COP值可以达到5.5-6，是环境温度15℃时的两倍。因此，将混合降温器的出口烟气温度定为40℃，可使空气源热泵热水器在高效率的条件下运行，得到低成本的热水。较好的解决了空气源热泵热水器在北方冬季运行的难题。
由于燃气锅炉的排烟中含有大量的水蒸气，高温烟气在降温时，所携带的物理显热和气化潜热在释放的过程中会产生大量的冷凝水，这些冷凝水吸收了烟气中的大部分CO2和NOx等有害气体而呈弱酸性，使有害气体的排放量显著地降低，高温的冷凝水还可以通过水一水换热器进一步利用来加热水箱中的水。冷凝水须经过中和后再排放。
由于烟气进入空气源热泵热水器蒸发器8内还要进一步降温而产生冷凝水。在连接混合降温器与蒸发器的烟管上装有中和剂投放器6，由装在蒸发器冷凝水排放管处的pH检测器控制，当蒸发器的冷凝水呈酸性时，即向烟气中通过雾化装置投放中和剂，以抑制蒸发器的酸腐蚀。
经过空气源热泵热水器蒸发器的热交换，排放出的尾气可以降低10℃一15℃，如果此温度比室外环境温度高，就要将尾气经回流管道7输送到混合降温器中，如果接近环境温度，可以向混合降温器中引入新风。

Claims (1)

1.一种燃气锅炉烟气全热回收的装置，包括燃气锅炉(1)、分流烟道(2)、气-水换热器(3)、水箱(4)、混合降温器(5)、中和剂投放器(6)、回流管道(7)、空气源热泵热水器蒸发器(8)、空气源热泵热水器(9)，其特征在于所述的燃气锅炉(1)、分流烟道(2)、气-水换热器(3)、混合降温器(5)、空气源热泵热水器的蒸发器(8)之间用输气管道连接，回收利用燃气锅炉(1)排出的烟气中所含的显热和潜热，降低烟气温度，当最终排放的尾气温度比室外环境温度高时，将尾气经回流管道(7)输送到混合降温器中，如果接近环境温度，可以向混合降温器中引入新风；所述的气-水换热器(3)为热管换热器，锅炉烟气通过气-水换热器(3)从150℃降到90℃以下，气-水换热器(3)的水侧通过循环泵(4-1)的循环将水箱(4)的水加热；所述的混合降温器(5)为独立式，通过回流管道(7)与空气源热泵热水器的蒸发器(8)连接，在混合降温器内把由气-水换热器(3)排出的低于90℃的烟气与空气源热泵热水器的蒸发器(8)通过回流管道(7)回流的尾气混合使其降温至40℃以下，直接送入空气源热泵热水器的蒸发器(8)进行热交换；所述中和剂投放器(6)安装在连接混合降温器与空气源热泵热水器的蒸发器的烟管上，在空气源热泵热水器的蒸发器(8)冷凝水排放管处装有pH检测器，由pH检测器控制中和剂投放器(6)，当冷凝水呈酸性时，即向烟气中投放中和剂，以抑制冷凝水对蒸发器的酸腐蚀。
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