CN108105795A - 压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其包括有压缩式热泵、开式吸收式热泵，开式吸收式热泵包括有吸收塔、再生装置；吸收塔的外壁面设有烟气进口、烟气出口、浓溶液进口、稀溶液出口，吸收塔内包括有喷液区、储液区，压缩式热泵包括有蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀，冷凝器、压缩机、蒸发器和节流阀之间依次相互连通并形成闭合回路；冷凝器的外壁面设有第一进液口、第一出液口，蒸发器的外壁面设有第二进液口、第二出液口，再生装置的外壁面设有稀溶液进口、浓溶液出口，吸收塔、压缩式热泵和再生装置之间相连通并形成有溶液回路。本发明实现烟气余热的高效回收与利用，并深度净化产生环保效益，运行安全可靠；利于消除白雾。

Description

压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备

技术领域

本发明涉及一种压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备。

背景技术

为响应国家节能减排政策，政府与企业各司其职，积极研发与推进相关科研成果转化为生产力，为可持续发展道路提供技术支撑。目前，环保措施与余热回收利用，可再生能源开发得到了迅猛发展。

垃圾焚烧发电即是一项变废为宝的重大举措，湿法脱硫的环保方法也因其低成本与高效率环保效果而获得广泛应用。其中垃圾焚烧发电回收余热的方式，常为增设余热锅炉，但对于余热锅炉排放的烟气潜热未进行深度回收利用；湿法脱硫虽具有显著环保效果，但造成热能的浪费，并诱发白雾等新问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有对余热锅炉排烟未深度回收利用，烟气湿法脱硫后造成热能浪费，白雾现象等缺陷，提供一种压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特点在于，其包括有压缩式热泵、开式吸收式热泵，所述开式吸收式热泵包括有吸收塔、再生装置；

所述吸收塔的外壁面设有烟气进口、烟气出口、浓溶液进口、稀溶液出口，所述烟气进口用于连通一烟气管道，所述吸收塔内包括有喷液区、储液区，所述烟气进口与所述喷液区相连通，所述烟气出口位于所述喷液区的上方，所述喷液区位于所述储液区的上方，所述稀溶液出口位于所述储液区并与所述储液区相连通，所述浓溶液进口位于所述喷液区的顶部并与所述喷液区相连通；

所述压缩式热泵包括有蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀，所述冷凝器、所述压缩机、所述蒸发器和所述节流阀之间通过制冷剂管道依次相互连通并形成闭合回路；

所述冷凝器的外壁面设有第一进液口、第一出液口，所述蒸发器的外壁面设有第二进液口、第二出液口，所述再生装置的外壁面设有稀溶液进口、浓溶液出口，所述第一进液口连接于所述稀溶液出口，所述第一出液口连接于所述稀溶液进口，所述第二进液口连接于所述浓溶液出口，所述第二出液口连接于所述浓溶液进口，且所述吸收塔、所述压缩式热泵和所述再生装置之间相连通并形成有溶液回路。

在本方案中，在吸收塔内与溶液之间直接接触，有效地吸收出烟气中的水分和能量，实现对烟气余热的高效回收与利用，并深度净化产生环保效益。同时，降低了烟气的绝对湿度，达到消除白雾效果。

另外，通过采用压缩式热泵，将预热稀溶液与减温浓溶液分开处理增加设备运行的安全可靠性。

较佳地，所述吸收塔的外壁面设有换热进口、换热出口，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第一换热器，所述第一换热器位于所述储液区内，且所述第一换热器的进口和出口分别连接于所述换热进口和所述换热出口并分别与所述换热进口和所述换热出口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，溶液的热量将通过第一换热器传至外部介质，达到节约能源的效果。

较佳地，所述溶液回路中设有若干个溶液泵。

在本方案中，采用上述结构形式，通过溶液泵使得溶液压力增加，加快溶液回路的循环运行，提高溶液对烟气的吸湿能力，实现烟气余热的高效回收与利用。

较佳地，所述再生装置的外壁面设有空气进口、空气出口，所述空气进口位于所述空气出口和所述稀溶液进口的下方，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第一空预器，所述第一空预器的外壁面设有第一进气口、第一出气口、第一加热介质进口、第一加热介质出口，所述第一出气口连接于所述空气进口并与所述再生装置相连通，所述第一加热介质进口连接于所述换热出口并与所述第一换热器相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，外部介质吸收热量后将通过第一空预器传至空气，达到节约能源的效果，同时，提高空气的温度，提高空气的含湿能力，从而实现去除再生装置内溶液中的部分水分，提高溶液的浓度。

较佳地，所述烟气管道上设有烟气分支管道，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第二空预器，所述第二空预器的外壁面设有第二进气口、第二出气口、第二加热介质进口、第二加热介质出口，所述第二出气口连接于所述第一进气口并与所述第一进气口相连通，所述第二加热介质进口连接于所述烟气分支管道并与所述烟气分支管道相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，进一步提高空气的温度，提高空气的含湿能力。

较佳地，所述再生装置的外壁面设有驱动热源进口、驱动热源出口，所述再生装置的顶部设有二次蒸汽出口，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第二换热器，所述第二换热器位于所述再生装置内，且所述第二换热器的进口和出口分别连通于所述驱动热源进口和所述驱动热源出口。

在本方案中，采用上述结构形式，通过第二换热器中的热源介质对再生装置内溶液进行加热升温，从而实现蒸发再生装置内溶液中的部分水蒸气，提高溶液的浓度。

较佳地，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第三换热器，所述第三换热器的外壁面设有第一加热进口、第一加热出口、第一冷源进口、第一冷源出口，所述第一加热进口连接于所述驱动热源出口并与所述驱动热源出口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，第二换热器中热源介质的热量将通过第三换热器传递至外部冷源，达到节约能源的效果。

较佳地，所述第一冷源进口连接于所述换热出口并与所述第一换热器相连通。

较佳地，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第四换热器，所述第四换热器的外壁面设有第二加热进口、第二加热出口、第二冷源进口、第二冷源出口，所述第二加热进口连接于所述二次蒸汽出口并与所述二次蒸汽出口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，水蒸气的热量将通过第四换热器传至外部介质，达到节约能源的效果。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，在吸收塔内采用溶液与烟气直接接触传热传质，对烟气进行处理，同时，采用压缩式热泵，增强效果，实现烟气余热的高效回收与利用，并深度净化产生环保效益，运行安全可靠。另外，降低了烟气的绝对湿度，利于消除白雾。

附图说明

图1为本发明实施例1的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备的结构示意图。

图2为本发明实施例2的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备的结构示意图。

附图标记说明：

吸收塔1，烟气进口11，烟气管道111，烟气分支管道112

烟气出口12，储液区13，喷液区14，稀溶液出口15，浓溶液进口16

换热进口17，换热出口18，溶液泵19

压缩式热泵2，冷凝器21，第一进液口211，第一出液口212

压缩机22，蒸发器23，第二进液口231，第二出液口232，节流阀24

再生装置3，稀溶液进口31，浓溶液出口32，空气进口33

空气出口34，二次蒸汽出口35，驱动热源进口36，驱动热源出口37

第一换热器4

第一空预器5，第一进气口51，第一出气口52

第一加热介质进口53，第一加热介质出口54

第二空预器6，第二进气口61，第二出气口62

第二加热介质进口63，第二加热介质出口64

第二换热器7

第三换热器8，第一加热进口81，第一加热出口82

第一冷源进口83，第一冷源出口84

第四换热器9，第二加热进口91，第二加热出口92

第二冷源进口93，第二冷源出口94

具体实施方式

下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本发明的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其包括有压缩式热泵2、开式吸收式热泵，开式吸收式热泵包括有吸收塔1、再生装置3，吸收塔1的外壁面设有烟气进口11、烟气出口12、稀溶液出口15、浓溶液进口16，烟气进口11连通烟气管道111，湿法脱硫后低温饱和湿烟气将通过烟气进口11进入至吸收塔1内，吸收塔1内包括有储液区13、喷液区14，烟气进口11与喷液区14相连通，烟气出口12位于喷液区14的上方。

喷液区14中具有吸湿的溶液，烟气管道111内的烟气将通过烟气进口11进入至吸收塔1内，烟气在喷液区14与溶液接触，之后烟气从烟气出口12排出。烟气与溶液之间直接接触，有效地吸收出烟气中的水分和潜热，实现对烟气余热的深度回收与高效利用。同时，降低了烟气的绝对湿度，使得排出的烟气达到消除白雾效果，深度净化产生环保效益。

喷液区14位于储液区13的上方，与烟气接触并吸收热量的溶液将流入至储液区13中。稀溶液出口15位于储液区13并与储液区13相连通，浓溶液进口16位于喷液区14的顶部并与喷液区14相连通。

压缩式热泵2包括有冷凝器21、蒸发器23、压缩机22、节流阀24，蒸发器23、压缩机22、冷凝器21和节流阀24之间通过制冷剂管道依次相互连通并形成闭合回路。

冷凝器21的外壁面设有第一进液口211、第一出液口212，蒸发器23的外壁面设有第二进液口231、第二出液口232，再生装置3的外壁面设有稀溶液进口31、浓溶液出口32，再生装置3用于将从稀溶液进口31进入的溶液进行去除水分，提高溶液浓度后从浓溶液出口32排出。第一进液口211连接于稀溶液出口15，第一出液口212连接于稀溶液进口31，第二进液口231连接于浓溶液出口32，第二出液口232连接于浓溶液进口16，且吸收塔1、压缩式热泵2和再生装置3之间相连通并形成有溶液回路。

溶液回路为吸收塔1内的溶液与烟气接触后吸收出烟气中的水分和能量，流至储液区13的溶液将会被稀释，稀释后的溶液通过稀溶液出口15进入到压缩式热泵2中的冷凝器21内，溶液在冷凝器21中将被预热，预热后的溶液将通过稀溶液进口31进入至再生装置3内，再生装置3用于去除溶液中的水分，从而有效提高溶液的浓度，增加溶液吸湿能力，经过再生装置3的溶液将通过第二进液口231进入至蒸发器23内，浓溶液在蒸发器23中被冷却降温后经浓溶液进口16回至吸收塔1内。通过采用压缩式热泵2，将预热稀溶液与减温浓溶液分开处理增加设备运行的安全可靠性。

本发明的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，针对垃圾焚烧炉高温高湿烟气、湿法脱硫后低温饱和湿烟气，采用不同形式开式吸收式热泵结合压缩式热泵2，实现烟气余热的高效回收与利用，并深度净化产生环保效益。同时，引入压缩式热泵2取代传统回热器，增强处理烟气效果，保证压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备高效运行。

为了达到对吸收塔1内溶液中的热量进行回收利用的效果，压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备可以包括有第一换热器4，第一换热器4位于储液区13内，吸收塔1的外壁面可以设有换热进口17、换热出口18，第一换热器4的进口和出口分别连接于换热进口17和换热出口18并分别与换热进口17和换热出口18相连通。烟气与溶液之间直接接触，能够高效吸收烟气中的热量，外部的冷源介质经过第一换热器4，并通过第一换热器4吸收溶液的热量，实现对溶液中热量的回收利用，达到节约能源的效果。其中，外部的冷源介质可以为供暖回水、锅炉给水、生活用水或工业用水等。

再生装置3的外壁面可以设有空气进口33、空气出口34，空气进口33位于空气出口34和稀溶液进口31的下方，在再生装置3内，通过稀溶液进口31进入的溶液与通过空气进口33进入的高温空气直接接触，空气中的热量将传至溶液中，溶液中的水分加热后产生的蒸汽同空气一起通过空气出口34排出，而达到提升溶液的浓度。

为了达到节约能源的效果。压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备可以包括有第一空预器5，第一空预器5的外壁面设有第一进气口51、第一出气口52、第一加热介质进口53、第一加热介质出口54，第一出气口52连接于空气进口33并与再生装置3相连通，第一加热介质进口53连接于换热出口18并与第一换热器4相连通。外部的冷源介质吸收储液区13内溶液的热量后将通过第一空预器5传至空气，达到节约能源的效果。同时，提高空气的温度，也相应地提高空气的含湿能力，从而实现去除再生装置3内溶液中的部分水分，进一步提高溶液的浓度。

烟气管道111上可以设有烟气分支管道112，部分烟气将通过烟气分支管道112。压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第二空预器6，第二空预器6的外壁面设有第二进气口61、第二出气口62、第二加热介质进口63、第二加热介质出口64，第二出气口62连接于第一进气口51并与第一进气口51相连通，第二加热介质进口63连接于烟气分支管道112并与烟气分支管道112相连通。通过烟气分支管道112的烟气进入第二空预器6并对第二空预器6内的空气进行传递热量，达到节约能源的效果。同时，进一步提高空气的温度，提高空气的含湿能力，从而达到提高溶液浓度的效果。

溶液回路中可以设有若干个溶液泵19。通过溶液泵19使得溶液压力增加，加快溶液回路的循环运行，提高溶液对烟气的吸湿能力，实现烟气余热的高效回收与利用。吸收塔1的外壁面上可以设有液位计，液位计连通于储液区13。通过液位计可以观察储液区13中溶液的液位高度，保证压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备的运行安全可靠。

实施例2

如图2所示，本实施例的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备的结构与实施例1的相同部分不再复述，仅对不同之处作说明。本实施例的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备中的开式吸收式热泵的再生装置的部分结构不同，再生装置3的外壁面不再设有空气进口和空气出口，使得实施例的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备可以不需要专门设置第一空预器、第二空预器和烟气分支管道。

再生装置3的外壁面设有稀溶液进口31、浓溶液出口32、驱动热源进口36、驱动热源出口37，稀溶液进口31连接于冷凝器21，浓溶液出口32连接于蒸发器23，吸收塔1、压缩式热泵2和再生装置3之间相连通并形成有溶液回路。压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第二换热器7，第二换热器7位于再生装置3内，且第二换热器7的进口和出口分别连通于驱动热源进口36和驱动热源出口37。

在溶液回路中，被稀释的溶液通过稀溶液进口31进入至再生装置3内，外部的热源介质通过驱动热源进口36进入到第二换热器7中，第二换热器7内的热源介质将热量传至溶液，最后热源介质从驱动热源出口37排出。溶液中的水分加热后将会产生蒸汽蒸发，从而使得溶液的浓度提高，浓的溶液将通过浓溶液出口32排出被再利用，使得溶液回路中的溶液被循环利用用于吸收烟气中的水蒸气。同时，再生装置3的顶部设有二次蒸汽出口35，再生装置3内产生的蒸汽将通过二次蒸汽出口35被排出利用，回收水蒸气，达到节水目的。其中，热源介质可以为蒸汽或余热、废热。

为了达到节约能源的效果。压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备可以包括有第三换热器8，第三换热器8的外壁面设有第一加热进口81、第一加热出口82、第一冷源进口83、第一冷源出口84，第一加热进口81连接于驱动热源出口37并与驱动热源出口37相连通。经过第二换热器7的热源介质将通过第一加热进口81进入至第三换热器8内，在第三换热器8内传递热量后将通过第一加热出口82排出，达到节约能源的效果。优选地，第一冷源进口83可以连接于换热出口18并与第一换热器4相连通。经过第一换热器4的外部冷源介质将通过第三换热器8吸收热源介质的能量，提高冷源介质的温度，达到节约能源的效果。第一冷源进口83与换热出口18之间可以增设泵，加强能量的传递效果。

压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备可以包括有第四换热器9，第四换热器9的外壁面设有第二加热进口91、第二加热出口92、第二冷源进口93、第二冷源出口94，第二加热进口91连接于二次蒸汽出口35并与二次蒸汽出口35相连通。再生装置3内水蒸气将通过二次蒸汽出口35进入至第四换热器9中，水蒸气的热量将通过第四换热器9传至外部的冷源介质，达到节约能源的效果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，其包括有压缩式热泵、开式吸收式热泵，所述开式吸收式热泵包括有吸收塔、再生装置；

所述吸收塔的外壁面设有烟气进口、烟气出口、浓溶液进口、稀溶液出口，所述烟气进口用于连通一烟气管道，所述吸收塔内包括有喷液区、储液区，所述烟气进口与所述喷液区相连通，所述烟气出口位于所述喷液区的上方，所述喷液区位于所述储液区的上方，所述稀溶液出口位于所述储液区并与所述储液区相连通，所述浓溶液进口位于所述喷液区的顶部并与所述喷液区相连通；

所述压缩式热泵包括有蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀，所述冷凝器、所述压缩机、所述蒸发器和所述节流阀之间通过制冷剂管道依次相互连通并形成闭合回路；

所述冷凝器的外壁面设有第一进液口、第一出液口，所述蒸发器的外壁面设有第二进液口、第二出液口，所述再生装置的外壁面设有稀溶液进口、浓溶液出口，所述第一进液口连接于所述稀溶液出口，所述第一出液口连接于所述稀溶液进口，所述第二进液口连接于所述浓溶液出口，所述第二出液口连接于所述浓溶液进口，且所述吸收塔、所述压缩式热泵和所述再生装置之间相连通并形成有溶液回路。

2.如权利要求1所述的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，所述吸收塔的外壁面设有换热进口、换热出口，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第一换热器，所述第一换热器位于所述储液区内，且所述第一换热器的进口和出口分别连接于所述换热进口和所述换热出口并分别与所述换热进口和所述换热出口相连通。

3.如权利要求1所述的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，所述溶液回路中设有若干个溶液泵。

4.如权利要求2所述的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，所述再生装置的外壁面设有空气进口、空气出口，所述空气进口位于所述空气出口和所述稀溶液进口的下方，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第一空预器，所述第一空预器的外壁面设有第一进气口、第一出气口、第一加热介质进口、第一加热介质出口，所述第一出气口连接于所述空气进口并与所述再生装置相连通，所述第一加热介质进口连接于所述换热出口并与所述第一换热器相连通。

5.如权利要求4所述的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，所述烟气管道上设有烟气分支管道，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第二空预器，所述第二空预器的外壁面设有第二进气口、第二出气口、第二加热介质进口、第二加热介质出口，所述第二出气口连接于所述第一进气口并与所述第一进气口相连通，所述第二加热介质进口连接于所述烟气分支管道并与所述烟气分支管道相连通。

6.如权利要求2所述的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，所述再生装置的外壁面设有驱动热源进口、驱动热源出口，所述再生装置的顶部设有二次蒸汽出口，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第二换热器，所述第二换热器位于所述再生装置内，且所述第二换热器的进口和出口分别连通于所述驱动热源进口和所述驱动热源出口。

7.如权利要求6所述的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第三换热器，所述第三换热器的外壁面设有第一加热进口、第一加热出口、第一冷源进口、第一冷源出口，所述第一加热进口连接于所述驱动热源出口并与所述驱动热源出口相连通。

8.如权利要求7所述的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，所述第一冷源进口连接于所述换热出口并与所述第一换热器相连通。

9.如权利要求6所述的压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备，其特征在于，所述压缩式、吸收式热泵耦合烟气处理设备包括有第四换热器，所述第四换热器的外壁面设有第二加热进口、第二加热出口、第二冷源进口、第二冷源出口，所述第二加热进口连接于所述二次蒸汽出口并与所述二次蒸汽出口相连通。