CN106996571A - 一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于暖通空调领域的一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统及其方法，该系统包括烟气余热回收专用机组、烟气—水换热器及相应的动力设备；其中烟气余热回收专用机组为热水型吸收式热泵机组，以锅炉出水为驱动热源，产生低温中介水；烟气—水换热器以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔后烟气的热量；动力设备为热网增压泵、驱动热水泵及中介水循环泵，以克服系统阻力。本发明解决了燃煤热水锅炉房内适用于烟气余热回收机组的驱动热源问题，为深度回收燃煤热水锅炉烟气余热提供了新的解决思路。

Description

一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统及其方法
技术领域
本发明涉及暖通空调技术领域，具体为一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统及其方法。
背景技术
燃煤锅炉产生的烟气经过脱硫塔后进入烟囱排放，最终排烟温度在50℃~60℃之间，烟气蕴含大量的潜热，占燃料低位热值的7%左右，直接排放不仅带来了能源的浪费，而且由于湿度较高，会形成烟囱冒“白烟”现象。
一次网回水通过锅炉直接加热，回水温度一般在55℃左右，经过锅炉加热后送往热力站。由于脱硫塔后烟气的温度品味与回水温度品味相当，因此无法利用脱硫塔后的烟气直接加热热网回水。通过在锅炉房增设吸收式热泵机组产生低温冷水，以回收脱硫塔后烟气余热，但吸收式热泵需要高温热源（燃气、蒸汽、高温热水）驱动才能运行。因此，如何利用燃煤锅炉房现有条件，找到合适的驱动热源成为利用吸收式热泵回收烟气余热的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服以上技术困难，提供一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统及其方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，包括锅炉、锅炉脱硫塔、热水型吸收式热泵、烟气—水换热器及动力设备；所述锅炉的烟气管道与锅炉脱硫塔的进气口连接，所述锅炉脱硫塔的出气管道连接烟气-水换热器的进气口，所述烟气-水换热器与热水型吸收式热泵通过中介水循环管路相连；所述热水型吸收式热泵的热水驱动管路与锅炉的出水管路相连接；所述热水型吸收式热泵以锅炉出水为驱动热源，产生低温中介水；所述烟气—水换热器以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔烟气的热量；所述动力设备包括与所述热水驱动管路相连的驱动热水泵及与所述中介水循环管路相连的中介水循环泵。
进一步的，烟气—水换热器为间壁式换热器或直接接触式换热器。
进一步的，热网回水管路与热水型吸收式热泵连通，热网回水管路与锅炉进水口连接提供锅炉进水，热网供水管路与锅炉出水口连接。
进一步的，燃煤锅炉房内只有1台锅炉，热网供水管路和热网出水管路之间设置有热网水旁路调节阀，通过热网水旁路调节阀来调节锅炉出水温度。
进一步的，燃煤锅炉房内有2台以上锅炉，其中一台锅炉用来制取高温热水作为热水型吸收式热泵的驱动热源，其他锅炉用来调节锅炉出水温度。
进一步的，所述动力设备还包括热网增压泵，所述热网增压泵与所述热网回水管路和所述热水型吸收式热泵连接。
进一步的，所述热网回水管路上设置有热网水流量调节阀。
一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收方法，所述方法中使用燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，所述系统包括锅炉、锅炉脱硫塔、热水型吸收式热泵、烟气—水换热器及动力设备；所述锅炉的烟气管道与锅炉脱硫塔的进气口连接，所述锅炉脱硫塔的出气管道连接烟气-水换热器的进气口，所述烟气-水换热器与热水型吸收式热泵通过中介水循环管路相连；所述热水型吸收式热泵的热水驱动管路与锅炉的出水管路相连接；所述热水型吸收式热泵以锅炉出水为驱动热源，产生低温中介水；所述烟气—水换热器以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔烟气的热量；所述动力设备包括与所述热水驱动管路相连的驱动热水泵及与所述中介水循环管路相连的中介水循环泵；热网回水管路与热水型吸收式热泵连通，热网回水管路与锅炉进水口连接提供锅炉进水，热网供水管路与锅炉出水口连接；所述锅炉为1台或多台；当燃煤锅炉房只有1台锅炉，所述锅炉作为驱动热水锅炉制取高温热水以驱动热水型吸收式热泵，且热网供水管路和热网出水管路之间设置有热网水旁路调节阀，通过热网水旁路调节阀来调节锅炉出水温度；当燃煤锅炉房内有2台以上锅炉，其中一台锅炉作为驱动热水锅炉制取高温热水以驱动热水型吸收式热泵，其他锅炉作为用来调节锅炉出水温度的辅助锅炉；
循环流程为：
热网回水首先全部进入热水型吸收式热泵，出热泵的热水一部分进入驱动热水锅炉加热至驱动热泵所需温度，剩余部分进入辅助锅炉或通过热网水旁路调节阀回到热网供水管路；热水型吸收式热泵以锅炉制备的高温热水为驱动，产生低温中介水，低温中介水进入烟气—水换热器与烟气换热，升温后的中介水返回热水型吸收式热泵，将热量传递给热网回水后变为低温中介水，完成整个循环。
进一步的，作为热水型吸收式热泵的驱动热源的高温热水的温度不低于100℃。
进一步的，所述烟气—水换热器集成有水处理装置，可对烟气冷凝水进行处理，处理后的烟气冷凝水可用作锅炉脱硫塔补水。
本发明的有益效果是：
1）本发明利用燃煤热水锅炉房现有条件，解决了吸收式热泵的驱动热源问题，为燃煤热水锅炉烟气余热深度回收提供了新的解决思路。
2）本发明所述烟气余热深度回收系统，可深度回收燃煤锅炉脱硫塔后的烟气余热，提高锅炉效率7%-9.5%；同时所用烟气—水换热器可实现烟气二次减排，通过其集成的水处理装置可实现烟气冷凝水的回收利用，最终实现整套系统的节能、减排及节水效益。
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明实施例1的系统示意图；
图2为本发明实施例2的系统示意图；
图3为本发明实施例3的系统示意图；
图4为本发明实施例4的系统示意图；
附图标记：
Ⅰ.锅炉脱硫塔；Ⅱ.烟气—水换热器；Ⅲ1.驱动热水锅炉；Ⅲ2.辅助锅炉；Ⅳ.热水型吸收式热泵；Ⅴ1.热网水流量调节阀；Ⅴ2.热网增压泵；Ⅵ.热网水旁路调节阀；Ⅶ.驱动热水泵；Ⅷ.中介水循环泵。
具体实施方式
如图1~4所示，一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，包括锅炉（驱动热水锅炉Ⅲ1，辅助锅炉Ⅲ2）、锅炉脱硫塔Ⅰ、热水型吸收式热泵Ⅳ、烟气—水换热器Ⅱ及动力设备；所述锅炉的烟气管道与锅炉脱硫塔的进气口连接，所述锅炉脱硫塔的出气管道连接烟气-水换热器的进气口，所述烟气-水换热器与热水型吸收式热泵通过中介水循环管路相连；所述热水型吸收式热泵的热水驱动管路与锅炉的出水管路相连接；所述热水型吸收式热泵以锅炉出水为驱动热源，产生低温中介水；所述烟气—水换热器以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔烟气的热量；所述动力设备包括与所述热水驱动管路相连的驱动热水泵Ⅶ及与所述中介水循环管路相连的中介水循环泵Ⅷ。
烟气—水换热器Ⅱ可以为间壁式换热器或直接接触式换热器。
热网回水管路与热水型吸收式热泵Ⅳ连通，热网回水管路与锅炉进水口连接提供锅炉进水，热网供水管路与锅炉出水口连接。
燃煤锅炉房内如果只有1台锅炉，热网供水管路和热网出水管路之间设置有热网水旁路调节阀Ⅵ，通过热网水旁路调节阀Ⅵ来调节锅炉出水温度。
燃煤锅炉房内如果有2台以上锅炉，其中一台锅炉用来制取高温热水作为热水型吸收式热泵的驱动热源，其他锅炉用来调节锅炉出水温度。
动力设备还可以包括热网增压泵Ⅴ2，所述热网增压泵Ⅴ2与所述热网回水管路和所述热水型吸收式热泵连接。
所述热网回水管路上还可以设置有热网水流量调节阀Ⅴ1。
该系统的循环流程为：
热网回水首先全部进入热水型吸收式热泵Ⅳ，出热泵的热水一部分进入驱动热水锅炉Ⅲ1加热至驱动热泵所需温度，剩余部分进入辅助锅炉Ⅲ2或通过热网水旁路调节阀Ⅵ回到热网供水管路；热水型吸收式热泵Ⅳ以锅炉制备的高温热水为驱动，产生低温中介水，低温中介水进入烟气—水换热器Ⅱ与烟气换热，升温后的中介水返回热水型吸收式热泵Ⅳ，将热量传递给热网回水后变为低温中介水，完成整个循环。
作为热水型吸收式热泵的驱动热源的高温热水的温度不低于100℃。所述烟气—水换热器集成有水处理装置，可对烟气冷凝水进行处理，处理后的烟气冷凝水可用作锅炉脱硫塔补水。
实施例1
如图1所示，一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，该系统包括驱动热水锅炉Ⅲ1、锅炉脱硫塔Ⅰ、热水型吸收式热泵Ⅳ、烟气—水换热器Ⅱ及相应的动力设备；
热水型吸收式热泵Ⅳ，以驱动热水锅炉Ⅲ1出水为驱动热源，产生低温中介水；
所述烟气—水换热器Ⅱ以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔Ⅰ后烟气的热量；
所述动力设备为驱动热水泵Ⅶ及中介水循环泵Ⅷ，以克服系统阻力；
热网回水首先全部进入热水型吸收式热泵Ⅳ，出热泵的热水一部分进入驱动热水锅炉Ⅲ1加热至驱动热泵所需温度，剩余部分通过热网水旁路调节阀Ⅵ回到热网供水管路。所述热网回水管路上设置有热网水流量调节阀Ⅴ1
热水型吸收式热泵Ⅳ以高温热水为驱动，产生低温中介水，低温中介水进入烟气—水换热器Ⅱ与烟气换热，升温后的中介水返回热水型吸收式热泵Ⅳ，将热量传递给热网回水后变为低温中介水，完成整个循环。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
如图2所示，一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，该系统包括驱动热水锅炉Ⅲ1、辅助锅炉Ⅲ2、锅炉脱硫塔Ⅰ、热水型吸收式热泵Ⅳ、烟气—水换热器Ⅱ及相应的动力设备；
以驱动热水锅炉Ⅲ1出水为驱动热源，产生低温中介水；
所述烟气—水换热器Ⅱ以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔Ⅰ后烟气的热量；
所述动力设备为驱动热水泵Ⅶ及中介水循环泵Ⅷ，以克服系统阻力；
热网回水首先全部进入热水型吸收式热泵机组Ⅳ，出热泵的热水一部分进入驱动热水锅炉Ⅲ1加热至驱动热泵所需温度，剩余部分进入辅助锅炉Ⅲ2，最后回到热网供水管路。所述热网回水管路上设置有热网水流量调节阀Ⅴ1
热水型吸收式热泵Ⅳ以高温热水为驱动，产生低温中介水，低温中介水进入烟气—水换热器Ⅱ与烟气换热，升温后的中介水返回热水型吸收式热泵Ⅳ，将热量传递给热网回水后变为低温中介水，完成整个循环。
实施例3
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
如图3所示，一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，该系统包括驱动热水锅炉Ⅲ1、锅炉脱硫塔Ⅰ、热水型吸收式热泵Ⅳ、烟气—水换热器Ⅱ及相应的动力设备组成；
以驱动锅炉Ⅲ1出水为驱动热源，产生低温中介水；
所述烟气—水换热器Ⅱ以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔Ⅰ后烟气的热量；
所述动力设备为热网增压泵Ⅴ2、驱动热水泵Ⅶ及中介水循环泵Ⅷ，以克服系统阻力；
热网回水首先全部进入热水型吸收式热泵机组Ⅳ，出热泵的热水一部分进入驱动热水锅炉Ⅲ1加热至驱动热泵所需温度，剩余部分通过旁路调节阀Ⅵ回到热网供水管路。
热水型吸收式热泵Ⅳ以高温热水为驱动，产生低温中介水，低温中介水进入烟气—水换热器Ⅱ与烟气换热，升温后的中介水返回热水型吸收式热泵Ⅳ，将热量传递给热网回水后变为低温中介水，完成整个循环。
实施例4
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
如图4所示，一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，该系统包括驱动热水锅炉Ⅲ1、辅助锅炉Ⅲ2、锅炉脱硫塔Ⅰ、热水型吸收式热泵Ⅳ、烟气—水换热器Ⅱ及相应的动力设备组成；
以驱动热水锅炉Ⅲ1出水为驱动热源，产生低温中介水；
所述烟气—水换热器Ⅱ以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔Ⅰ后烟气的热量；
所述动力设备为热网增压泵Ⅴ2、驱动热水泵Ⅶ及中介水循环泵Ⅷ，以克服系统阻力；
热网回水首先全部进入热水型吸收式热泵Ⅳ，出热泵的热水一部分进入驱动热水锅炉Ⅲ1加热至驱动热泵所需温度，剩余部分进入辅助锅炉Ⅲ2，最后回到热网供水管路。
热水型吸收式热泵Ⅳ以高温热水为驱动，产生低温中介水，低温中介水进入烟气—水换热器Ⅱ与烟气换热，升温后的中介水返回热水型吸收式热泵Ⅳ，将热量传递给热网回水后变为低温中介水，完成整个循环。

Claims (10)

1.一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，其特征在于：包括锅炉、锅炉脱硫塔、热水型吸收式热泵、烟气—水换热器及动力设备；所述锅炉的烟气管道与锅炉脱硫塔的进气口连接，所述锅炉脱硫塔的出气管道连接烟气-水换热器的进气口，所述烟气-水换热器与热水型吸收式热泵通过中介水循环管路相连；所述热水型吸收式热泵的热水驱动管路与锅炉的出水管路相连接；所述热水型吸收式热泵以锅炉出水为驱动热源，产生低温中介水；所述烟气—水换热器以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔烟气的热量；所述动力设备包括与所述热水驱动管路相连的驱动热水泵及与所述中介水循环管路相连的中介水循环泵。
2.根据权利要求1所述的燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，其特征在于：烟气—水换热器为间壁式换热器或直接接触式换热器。
3.根据权利要求1所述的燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，其特征在于：热网回水管路与热水型吸收式热泵连通，热网回水管路与锅炉进水口连接提供锅炉进水，热网供水管路与锅炉出水口连接。
4.根据权利要求3所述的燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，其特征在于：燃煤锅炉房内只有1台锅炉，热网供水管路和热网出水管路之间设置有热网水旁路调节阀，通过热网水旁路调节阀来调节锅炉出水温度。
5.根据权利要求3所述的燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，其特征在于：燃煤锅炉房内有2台以上锅炉，其中一台锅炉用来制取高温热水作为热水型吸收式热泵的驱动热源，其他锅炉用来调节锅炉出水温度。
6.根据权利要求3所述的燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，其特征在于：所述动力设备还包括热网增压泵，所述热网增压泵与所述热网回水管路和所述热水型吸收式热泵连接。
7.根据权利要求3所述的燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，其特征在于：所述热网回水管路上设置有热网水流量调节阀。
8.一种燃煤热水锅炉烟气余热深度回收方法，其特征在于：所述方法中使用燃煤热水锅炉烟气余热深度回收系统，所述系统包括锅炉、锅炉脱硫塔、热水型吸收式热泵、烟气—水换热器及动力设备；所述锅炉的烟气管道与锅炉脱硫塔的进气口连接，所述锅炉脱硫塔的出气管道连接烟气-水换热器的进气口，所述烟气-水换热器与热水型吸收式热泵通过中介水循环管路相连；所述热水型吸收式热泵的热水驱动管路与锅炉的出水管路相连接；所述热水型吸收式热泵以锅炉出水为驱动热源，产生低温中介水；所述烟气—水换热器以低温中介水为媒介，回收锅炉脱硫塔烟气的热量；所述动力设备包括与所述热水驱动管路相连的驱动热水泵及与所述中介水循环管路相连的中介水循环泵；热网回水管路与热水型吸收式热泵连通，热网回水管路与锅炉进水口连接提供锅炉进水，热网供水管路与锅炉出水口连接；所述锅炉为1台或多台；当燃煤锅炉房只有1台锅炉，所述锅炉作为驱动热水锅炉制取高温热水以驱动热水型吸收式热泵，且热网供水管路和热网出水管路之间设置有热网水旁路调节阀，通过热网水旁路调节阀来调节锅炉出水温度；当燃煤锅炉房内有2台以上锅炉，其中一台锅炉作为驱动热水锅炉制取高温热水以驱动热水型吸收式热泵，其他锅炉作为用来调节锅炉出水温度的辅助锅炉；
循环流程为：
热网回水首先全部进入热水型吸收式热泵，出热泵的热水一部分进入驱动热水锅炉加热至驱动热泵所需温度，剩余部分进入辅助锅炉或通过热网水旁路调节阀回到热网供水管路；热水型吸收式热泵以锅炉制备的高温热水为驱动，产生低温中介水，低温中介水进入烟气—水换热器与烟气换热，升温后的中介水返回热水型吸收式热泵，将热量传递给热网回水后变为低温中介水，完成整个循环。
9.根据权利要求8所述的燃煤热水锅炉烟气余热深度回收方法，其特征在于：作为热水型吸收式热泵的驱动热源的高温热水的温度不低于100℃。
10.根据权利要求8所述的燃煤热水锅炉烟气余热深度回收方法，其特征在于：所述烟气—水换热器集成有水处理装置，可对烟气冷凝水进行处理，处理后的烟气冷凝水可用作锅炉脱硫塔补水。
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