CN109163477A - 一种燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统 - Google Patents

一种燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统 Download PDF

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刘艳华
侯嘉林
蒋绮雯
陆煜鑫
杨仙
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/04—Heat pumps of the sorption type
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Abstract

传统的燃气锅炉将含有大量余热和水蒸气的高温烟气直接排入大气，浪费大量可利用能源，锅炉热效率较低。传统的余热回收方式只能回收烟气中部分显然和少量潜热，而应用热泵系统可以将排烟温度降到30℃以下，深度回收烟气余热并大量回收冷凝热。本发明提出一种吸收式热泵系统，可高效回收烟气余热。本系统不仅仅使用蒸发器吸收烟气余热，还让高温烟气成为发生器热源加热稀溶液，同时通过换热器与热网回水换热，能够有效地进行高温烟气的梯级利用，大幅度提高烟气的回收能力。使用集水器回收烟气中的大量凝结水作为一次水补水，对回收凝结水具有显著效果。

Description

一种燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统
技术领域
本发明属于新型热泵及余热回收技术领域，涉及一种吸收式热泵系统，特别涉及一种燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统。
背景技术
传统的燃气锅炉将含有大量余热和水蒸气的高温烟气直接排入大气，浪费大量可利用能源，锅炉热效率较低。传统的余热回收方式只能回收烟气中部分显然和少量潜热，而应用热泵系统可以将排烟温度降到30℃以下，深度回收烟气余热并大量回收冷凝热。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，使用集水器回收烟气中的大量凝结水作为一次水补水，对回收凝结水具有显著效果。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，包括燃气锅炉1，其特征在于，出燃气锅炉1的热水分为两路，一路作为供水14，另一路为热源水15，热源水15与燃气锅炉1排放的烟气16均连接至发生器2，共同作为发生器2的热源，将发生器2中稀溶液加热成浓溶液。
所述发生器2中的稀溶液是溴化锂稀溶液。
所述烟气16在发生器2中降温后，接入换热器6与热网回水17进行换热，加热热网回水17。
所述热网回水17出换热器6后，依次经吸收器3和冷凝器4，返回燃气锅炉1加热；所述烟气16在换热器6中降温后，接入蒸发器5，释放热量后排入大气。
出所述蒸发器5的蒸汽接入吸收器3，被溴化锂吸收并释放热量，二次加热热网回水17。
所述发生器2中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽接入冷凝器4，第三次加热热网回水17。
所述发生器2与吸收器3之间设置有溶液热交换器8，溶液热交换器8与吸收器3之间设置发生器泵12和减压阀13，发生器泵12位于吸收器3的出路，减压阀13位于吸收器3的进路。溶液热交换器8为溴化锂稀溶液和溴化锂浓溶液进行换热。
所述冷凝器4与蒸发器5之间设置有膨胀阀11。
所述蒸发器5上安装有集水器7，收集冷凝水。
所述集水器7通过凝结水泵10与水净化器9连接，对凝结水进行净化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本系统不仅仅使用蒸发器吸收烟气余热，还让高温烟气成为发生器热源加热稀溶液，同时通过换热器与热网回水换热，能够有效地进行高温烟气的梯级利用，大幅度提高锅炉效率。
(2)使用集水器回收烟气中的大量凝结水作为一次水补水，对回收凝结水具有显著效果。
(3)以装机容量为31.5MW某工程为例，吸收式热泵系统每小时可回收烟气余热13793.84MJ，每小时可节约天然气399.04m3，一个采暖季可节约114万m3天然气，提高锅炉效率11.8％，节约天然气费用约为262万元，回收冷凝水量为1177.344m3。从环保角度看，每年能减排227吨CO2。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
其中：1为燃气锅炉；2为发生器；3为吸收器；4为冷凝器；5为蒸发器；6为换热器；7为集水器；8为溶液热交换器；9为水净化器；10为凝结水泵；11为膨胀阀；12为发生器泵；13为减压阀；14为供水；15为热源水；16为烟气；17为热网回水。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
本发明系统示意图如图1所示，包括燃气锅炉1、发生器2、吸收器3、冷凝器4、蒸发器5、换热器6、集水器7、溶液热交换器8、水净化器9、凝结水泵10、膨胀阀11、发生器泵12、减压阀13、供水14、热源水15、烟气16、回水17。
本发明系统可高效回收烟气余热，高温烟气16和热源水15首先进入发生器2作为发生器2的热源，将发生器2中稀溶液加热成浓溶液。高温烟气温度16降低后，烟气16进入换热器6与回水17进行换热，加热热网回水17。温度进一步降低后，烟气16进入蒸发器5，释放热量后排入大气。蒸发器5中的冷剂水吸收这部分热量后，蒸发成蒸汽进入吸收器3，被溴化锂吸收。释放的吸收热第二次加热热网回水17。在发生器2中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽进入冷凝器，第三次加热热网回水17。安装在蒸发器5上的集水器7，收集烟气中的冷凝水。通过水净化器9处理后的冷凝水作为锅炉房一次水补水或热网补水。
本系统不仅仅使用蒸发器吸收烟气余热，还让高温烟气成为发生器热源加热稀溶液，同时通过换热器与热网回水换热，能够有效地进行高温烟气的梯级利用，大幅度提高烟气的回收能力。使用集水器回收烟气中的大量凝结水作为一次水补水，对回收凝结水具有显著效果。
以装机容量为31.5MW某工程为例，分析本发明系统的经济性和环保效益。
每燃烧1Nm2天然气产生12.920m3烟气，以锅炉最大小时耗气量2885.36m3/h计算，排烟量为37278.85m3/h。当烟气温度由120℃降至30℃时，燃烧每立方天然气烟气回收总热量为4780.63KJ，余热回收系统每小时回收热量为13793.84MJ，提高锅炉效率11.8％。
余热回收系统每小时可回收烟气余热13793.84MJ，天然气热值为8400kcal/Nm3,价格为2.30yuna/Nm3,每小时可节约天然气399.04m3，一个采暖季可节约114万m3天然气，节约天然气费用约为262万元。
烟气降至30℃时，锅炉燃烧每立方米天然气在烟气中的凝结水量为1.417kg/m3，一个采暖季可回收凝结水量为1177.344m3。1m3天然气完全燃烧产生2.015kg CO2，一个采暖季可减少排放227吨CO2。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，包括燃气锅炉(1)，其特征在于，出燃气锅炉(1)的热水分为两路，一路作为供水(14)，另一路为热源水(15)，热源水(15)与燃气锅炉(1)排放的烟气(16)均连接至发生器(2)，共同作为发生器(2)的热源，将发生器(2)中稀溶液加热成浓溶液。
2.根据权利要求1所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，所述发生器(2)中的稀溶液是溴化锂稀溶液。
3.根据权利要求1所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，所述烟气(16)在发生器(2)中降温后，接入换热器(6)与热网回水(17)进行换热，加热热网回水(17)。
4.根据权利要求3所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，所述热网回水(17)出换热器(6)后，依次经吸收器(3)和冷凝器(4)，返回燃气锅炉(1)加热；所述烟气(16)在换热器(6)中降温后，接入蒸发器(5)，释放热量后排入大气。
5.根据权利要求4所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，出所述蒸发器(5)的蒸汽接入吸收器(3)，被溴化锂吸收并释放热量，二次加热热网回水(17)。
6.根据权利要求5所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，所述发生器(2)中溶液浓缩产生的冷剂蒸汽接入冷凝器(4)，第三次加热热网回水(17)。
7.根据权利要求5所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，所述发生器(2)与吸收器(3)之间设置有溶液热交换器(8)。
8.根据权利要求5所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，所述冷凝器(4)与蒸发器(5)之间设置有膨胀阀(11)。
9.根据权利要求4所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，所述蒸发器(5)上安装有集水器(7)，收集冷凝水。
10.根据权利要求9所述燃气锅炉烟气余热和凝结水回收的吸收式热泵系统，其特征在于，所述集水器(7)通过凝结水泵(10)与水净化器(9)连接，对凝结水进行净化。
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