CN109668133B - 一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统及其回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统及其回收方法，它包括依次连接的供暖热水锅炉、省煤器、脱硫塔、烟气冷凝器、烟囱、闪蒸罐和吸收式热泵；所述省煤器通过热水管道、第一回水管道与闪蒸罐相连；所述吸收式热泵上设有吸收式热泵驱动端、吸收式热泵吸热端和吸收式热泵放热端，所述吸收式热泵驱动端与闪蒸罐连接；所述吸收式热泵驱动端通过第二回水管道与第一回水管道相连通；所述吸收式热泵吸热端通过冷媒水管道与烟气冷凝器相连接；所述吸收式热泵放热端与供暖回水总管连接；所述供暖热水锅炉上连接有供暖热水输出总管。本发明对脱硫后烟气余热进行了回收，回收余热同时为烟气冷凝器提供了所需的冷量，减少成本，提高了能源的利用率。

Description

一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统及其回收方法
技术领域
本发明涉及锅炉节能环保技术领域，尤其是一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统及其回收方法。
背景技术
长期以来，我国采暖地区的各种建筑物主要采用以燃煤为热源，并以散热器散热加热室内环境的传统供暖方式。近年来随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，我国能源结构开始发生变化，但由于我国能源结构的构成，我国供暖的热源主要仍以燃煤锅炉为主。
燃煤锅炉多采用湿法脱硫工艺对烟气进行脱硫排放，这种工艺脱硫塔出口烟气为45~55℃饱和湿烟气，这些饱和湿烟气携带大量小颗粒污染物直接经烟囱进入大气环境，遇到冷空气产生“白色烟羽”。
目前，燃煤供暖热水锅炉烟气白色烟羽治理技术主要为烟气冷凝技术，烟气冷凝过程中可以回收水蒸汽，气溶胶在冷凝过程中发生凝并随着液态水滴被收集下来。该技术虽然能够有效的治理白色烟羽，但是仍然存在一个问题：烟气冷凝需要冷源，由于没有吸收式热泵需要的驱动蒸汽等，无法采用吸收式热泵等先进技术回收烟气冷凝热，系统需要增加冷却塔投资，烟气冷凝热通过冷却塔散失到大气中，没有得到利用。
现有技术中，燃煤供暖热水锅炉烟气白色烟羽治理仅仅考虑水蒸汽的去除，而水蒸汽的凝结会带来大量的余热，现有技术没有考虑对这部分余热的回收利用，而这部分余热最终通过空冷塔或者冷水塔进入环境中，浪费了大量的能源。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供了一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统及其回收方法，利用烟气热能，采用省煤器及闪蒸罐为吸收式热泵提供驱动蒸汽，并利用吸收式热泵为烟气冷凝器提供所需冷却水的同时回收烟气冷凝热，可以用来加热采暖回水。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，它包括依次连接的供暖热水锅炉、省煤器、脱硫塔、烟气冷凝器、烟囱、闪蒸罐和吸收式热泵；
所述省煤器通过热水管道与闪蒸罐相连接，所述闪蒸罐通过第一回水管道连接至省煤器，所述闪蒸罐与吸收式热泵连接；所述吸收式热泵上设有吸收式热泵驱动端、吸收式热泵吸热端和吸收式热泵放热端，所述吸收式热泵驱动端通过驱动蒸汽管道与闪蒸罐连接；所述吸收式热泵驱动端通过第二回水管道与第一回水管道相连通；所述吸收式热泵吸热端通过冷媒水管道与烟气冷凝器相连接；所述吸收式热泵放热端与供暖回水总管连接；所述供暖热水锅炉上连接有供暖热水输出总管。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，所述供暖回水总管经过吸收式热泵放热端后与供暖热水锅炉连接。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，所述供暖回水总管直接与供暖热水锅炉连接，所述供暖回水总管上设有供暖回水支管，所述供暖回水支管与吸收式热泵放热端连接。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，它包括依次连接的供暖热水锅炉、省煤器、脱硫塔、烟气冷凝器、烟囱、闪蒸罐和吸收式热泵，还包括烟气余热加热器；所述烟气余热加热器分别与省煤器、脱硫塔连接；
所述省煤器通过热水管道与闪蒸罐相连接，所述闪蒸罐通过第一回水管道连接至省煤器，所述闪蒸罐与吸收式热泵连接；所述吸收式热泵上设有吸收式热泵驱动端、吸收式热泵吸热端和吸收式热泵放热端，所述吸收式热泵驱动端通过驱动蒸汽管道与闪蒸罐连接；所述吸收式热泵驱动端通过第二回水管道与第一回水管道相连通；所述吸收式热泵吸热端通过冷媒水管道与烟气冷凝器相连接；所述吸收式热泵放热端与供暖回水总管连接；所述烟气余热加热器与供暖回水总管连接，所述供暖热水锅炉上连接有供暖热水输出总管。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，所述烟气余热加热器通过供暖热水输出支管与供暖热水输出总管连接，所述烟气余热加热器通过供暖回水支管与供暖回水总管连接，所述供暖回水支管与供暖回水总管的连接点设置在吸收式热泵放热端出水口端或进水口端。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，所述供暖回水总管经过烟气余热加热器后与供暖热水锅炉连接。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，所述供暖回水总管直接与供暖热水锅炉连接，所述供暖回水总管上设有供暖回水支管，所述供暖回水支管与烟气余热加热器连接。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：
步骤一、省煤器吸收烟气热能，向闪蒸罐提供高温高压热水，高温高压热水在闪蒸罐内产生蒸汽，向吸收式热泵提供驱动蒸汽；
步骤二、闪蒸罐内降温后的水和吸收式热泵驱动端产生的冷凝水，返回省煤器加热；
步骤三、吸收式热泵吸热端向烟气冷凝器提供冷源，使经脱硫塔处理后的净烟气降温，烟气中的部分水蒸气凝结，烟气含湿量下降；
步骤四、在烟气冷凝器中冷媒水温度升高后成为高温冷媒水，返回吸收式热泵；
步骤五、吸收式热泵把吸收式热泵吸热端获得的热量泵入吸收式热泵放热端，加热供暖回水，加热后供暖热水再进入供暖热水锅炉继续加热后用于供暖；
步骤六、供暖回水全部进入吸收式热泵加热后再进入供暖热水锅炉加热，后经供暖热水输出总管输出供暖。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，步骤六中所述供暖回水部分通过供暖回水支管进入吸收式热泵加热，后与其他供暖回水混合后再进入供暖热水锅炉继续加热，后均经过供暖热水输出总管输出供暖。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，它还包括步骤七、烟气余热加热器吸收省煤器后的烟气尾气余热，加热供暖回水；所加热供暖回水取自吸收式热泵放热端出水口端或进水口端；加热后供暖热水通过供暖热水支管进入暖热水输出总管输出供暖。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：
1、本发明利用闪蒸技术，为吸收式热泵提供了驱动蒸汽。
2、本发明对脱硫后烟气余热进行了回收，提高了能源的利用率；
3、本发明运用的吸收式热泵回收余热的同时，也为烟气冷凝器提供了所需的冷量，不需要再增加投资冷却塔投资。
4、本发明采用了烟气余热加热器，利用了烟气尾气中的热能，提高了能源利用率。
附图说明
图1为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例1的结构示意图。
图2为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例2的结构示意图。
图3为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例3的结构示意图。
图4为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例4的结构示意图。
图5为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例5的结构示意图。
图6为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例6的结构示意图。
图7为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例7的结构示意图。
图8为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例8的结构示意图。
图9为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例9的结构示意图。
图10为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例10的结构示意图。
图11为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例11的结构示意图。
图12为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的实施例12的结构示意图。
图13为本发明供暖热水锅炉烟气余热回收系统的吸收式热泵外部连接端示意图。
图中：
供暖热水锅炉1、省煤器2、脱硫塔3、烟气冷凝器4、烟囱5、闪蒸罐6、吸收式热泵7、吸收式热泵驱动端7.1、吸收式热泵吸热端7.2、吸收式热泵放热端7.3、热水管道8.1、第一回水管道8.2、驱动蒸汽管道9.1、第二回水管道9.2、冷媒水管道10、供暖回水总管11、供暖回水支管11.1、供暖热水输出总管12、供暖热水输出支管12.1、烟气余热加热器13。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
参阅图1和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，它包括供暖热水锅炉1、省煤器2、脱硫塔3、烟气冷凝器4、烟囱5、闪蒸罐6和吸收式热泵7；
所述供暖热水锅炉1与省煤器2相连接，所述省煤器2与脱硫塔3相连接，所述脱硫塔3与烟气冷凝器4相连接，所述烟气冷凝器4与烟囱5相连接。
所述省煤器2通过热水管道8.1与闪蒸罐6相连接，向闪蒸罐6提供高温高压热水；所述闪蒸罐6通过第一回水管道8.2连接至省煤器2，所述闪蒸罐6与吸收式热泵7连接。
所述吸收式热泵7上设有吸收式热泵驱动端7.1、吸收式热泵吸热端7.2和吸收式热泵放热端7.3，所述吸收式热泵驱动端7.1通过驱动蒸汽管道9.1与闪蒸罐6连接，利用闪蒸罐6向吸收式热泵7提供驱动蒸汽；所述吸收式热泵驱动端7.1通过第二回水管道9.2与第一回水管道8.2相连通；所述吸收式热泵吸热端7.2通过一进一出的两根冷媒水管道10与烟气冷凝器4相连接；所述吸收式热泵放热端7.3与供暖回水总管11连接。
所述供暖回水总管11经过吸收式热泵放热端7.3后与供暖热水锅炉1连接。
所述供暖热水锅炉1上连接有供暖热水输出总管12。
所述烟气冷凝器 4采用间接管式换热器。所述吸收式热泵7的数量根据烟气冷凝热负荷和热力计算结果选取。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，它包括以下几个步骤：
（1）省煤器2吸收烟气热能，向闪蒸罐6提供高温高压热水，高温高压热水在闪蒸罐6内产生蒸汽，向吸收式热泵7提供驱动蒸汽；
（2）闪蒸罐6内降温后的水和吸收式热泵驱动端7.1产生的冷凝水，返回省煤器2加热；
（3）吸收式热泵吸热端7.2向烟气冷凝器4提供冷源（低温冷媒水），使经脱硫塔3处理后的净烟气降温，烟气中的部分水蒸气凝结，烟气含湿量下降；
（4）在烟气冷凝器4中冷媒水温度升高后成为高温冷媒水，返回吸收式热泵7；
（5）吸收式热泵7把吸收式热泵吸热端7.2获得的热量泵入吸收式热泵放热端7.3，加热供暖回水，加热后供暖热水再进入供暖热水锅炉1继续加热后用于供暖；
（6）供暖回水全部进入吸收式热泵7加热后再进入供暖热水锅炉1加热，后经供暖热水输出总管12输出供暖。
吸收式热泵7从烟气冷凝中吸取低温热能，提高热的品位，用于加热供暖回水，提高能源的利用率。
实施例2：
参阅图2和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例1不同的是，所述供暖回水总管11直接与供暖热水锅炉1连接，所述供暖回水总管11上设有供暖回水支管11.1，所述供暖回水支管11.1与吸收式热泵放热端7.3连接；所述烟气冷凝器 4采用直接接触喷淋式换热器。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，与实施例1不同的是步骤（6）所述供暖回水部分通过供暖回水支管11.1进入吸收式热泵7加热，后与其他供暖回水混合后再进入供暖热水锅炉1继续加热，后均经过供暖热水输出总管12输出供暖。
实施例3：
参阅图3和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例1不同的是，它还包括烟气余热加热器13；所述烟气余热加热器13分别与省煤器2、脱硫塔3连接；
所述烟气余热加热器13通过供暖热水输出支管12.1与供暖热水输出总管12连接；所述烟气余热加热器13通过供暖回水支管11.1与供暖回水总管11连接，所述连接烟气余热加热器13和供暖回水总管11的供暖回水支管11.1与供暖回水总管11的连接点设置在吸收式热泵放热端7.3的出水口端。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，与实施例1不同的是，它还包括步骤（7）烟气余热加热器13吸收省煤器2后的烟气尾气余热，加热供暖回水；所加热供暖回水取自吸收式热泵放热端7.3出水口端；加热后供暖热水通过供暖热水支管12.1进入暖热水输出总管12输出供暖。
吸收式热泵7从烟气冷凝中吸取低温热能，提高热的品位，用于加热供暖回水，提高能源的利用率；烟气余热加热器13进一步从省煤器2后烟气尾气中烟气中提取热能，提高了能源利用率。
实施例4：
参阅图4和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例3不同的是，所述连接烟气余热加热器13和供暖回水总管11的供暖回水支管11.1与供暖回水总管11的连接点设置在吸收式热泵放热端7.3的进水口端。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，与实施例3不同的是，步骤（7）中所加热供暖回水取自吸收式热泵放热端7.3进水口端。
实施例5：
参阅图5和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例2不同的是，它还包括烟气余热加热器13；所述烟气余热加热器13分别与省煤器2、脱硫塔3连接；
所述烟气余热加热器13通过供暖热水输出支管12.1与供暖热水输出总管12连接；所述烟气余热加热器13通过供暖回水支管11.1与供暖回水总管11连接，所述连接烟气余热加热器13和供暖回水总管11的供暖回水支管11.1与供暖回水总管11的连接点设置在吸收式热泵放热端7.3的出水口端。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，与实施例2不同的是，它还包括步骤（7）烟气余热加热器13吸收省煤器2后的烟气尾气余热，加热供暖回水；所加热供暖回水取自吸收式热泵放热端7.3出水口端；加热后供暖热水通过供暖热水支管12.1进入供暖热水输出总管12输出供暖。
吸收式热泵7从烟气冷凝中吸取低温热能，提高热的品位，用于加热供暖回水，提高能源的利用率；烟气余热加热器13进一步从省煤器2后烟气尾气中烟气中提取热能，提高了能源利用率。
实施例6：
参阅图6和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例5不同的是，所述连接烟气余热加热器13和供暖回水总管11的供暖回水支管11.1与供暖回水总管11的连接点设置在吸收式热泵放热端7.3的进水口端。
一种供暖热水锅炉烟气余热回收方法，与实施例5不同的是，步骤（7）中所加热供暖回水取自吸收式热泵放热端7.3进水口端。
实施例7：
参阅图7和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例3不同的是，所述烟气余热加热器13与供暖回水总管11通过一出一进两个供暖回水支管11.1连接，所述余热加热器13与供暖热水输出总管12不连接，即从供暖回水总管11上取水，所取水经烟气余热加热器13加热后再次进入供暖回水总管11；
所述两个供暖回水支管11.1与供暖回水总管11的连接点均设置在吸收式热泵放热端7.3的出水口端。
实施例8：
参阅图8和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例7不同的是，所述两个供暖回水支管11.1中的进水管与供暖回水总管11的连接点均设置在吸收式热泵放热端7.3的进水口端。
实施例9：
参阅图9和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例7不同的是，所述供暖回水总管11经过烟气余热加热器13后进入供暖热水锅炉1。
实施例10：
参阅图10和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例5不同的是，所述烟气余热加热器13与供暖回水总管11通过一出一进两个供暖回水支管11.1连接，所述余热加热器13与供暖热水输出总管12不连接，即从供暖回水总管11上取水，所取水经烟气余热加热器13加热后再次进入供暖回水总管11；
所述两个供暖回水支管11.1与供暖回水总管11的连接点均设置在吸收式热泵放热端7.3的出水口端。
实施例11：
参阅图11和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例10不同的是，所述两个供暖回水支管11.1中的进水管与供暖回水总管11的连接点均设置在吸收式热泵放热端7.3的进水口端。
实施例12：
参阅图12和13，一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，与实施例10不同的是，所述供暖回水总管11经过烟气余热加热器13后进入供暖热水锅炉1。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：它包括供暖热水锅炉（1）、省煤器（2）、脱硫塔（3）、烟气冷凝器（4）、烟囱（5）、闪蒸罐（6）和吸收式热泵（7），所述供暖热水锅炉（1）与省煤器（2）相连接，所述省煤器（2）与脱硫塔（3）相连接，所述脱硫塔（3）与烟气冷凝器（4）相连接，所述烟气冷凝器（4）与烟囱（5）相连接；
所述省煤器（2）通过热水管道（8.1）与闪蒸罐（6）相连接，所述闪蒸罐（6）通过第一回水管道（8.2）连接至省煤器（2），所述闪蒸罐（6）与吸收式热泵（7）连接；所述吸收式热泵（7）上设有吸收式热泵驱动端（7.1）、吸收式热泵吸热端（7.2）和吸收式热泵放热端（7.3），所述吸收式热泵驱动端（7.1）通过驱动蒸汽管道（9.1）与闪蒸罐（6）连接；所述吸收式热泵驱动端（7.1）通过第二回水管道（9.2）与第一回水管道（8.2）相连通；所述吸收式热泵吸热端（7.2）通过冷媒水管道（10）与烟气冷凝器（4）相连接；所述吸收式热泵放热端（7.3）与供暖回水总管（11）连接；所述供暖热水锅炉（1）上连接有供暖热水输出总管（12）；
所述供暖回水总管（11）经过吸收式热泵放热端（7.3）后与供暖热水锅炉（1）连接；所述供暖回水总管（11）直接与供暖热水锅炉（1）连接，所述供暖回水总管（11）上设有供暖回水支管（11.1），所述供暖回水支管（11.1）与吸收式热泵放热端（7.3）连接。
2.一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：它包括供暖热水锅炉（1）、省煤器（2）、脱硫塔（3）、烟气冷凝器（4）、烟囱（5）、闪蒸罐（6）和吸收式热泵（7），所述供暖热水锅炉（1）与省煤器（2）相连接，所述省煤器（2）与脱硫塔（3）相连接，所述脱硫塔（3）与烟气冷凝器（4）相连接，所述烟气冷凝器（4）与烟囱（5）相连接；还包括烟气余热加热器（13）；所述烟气余热加热器（13）分别与省煤器（2）、脱硫塔（3）连接；
所述省煤器（2）通过热水管道（8.1）与闪蒸罐（6）相连接，所述闪蒸罐（6）通过第一回水管道（8.2）连接至省煤器（2），所述闪蒸罐（6）与吸收式热泵（7）连接；所述吸收式热泵（7）上设有吸收式热泵驱动端（7.1）、吸收式热泵吸热端（7.2）和吸收式热泵放热端（7.3），所述吸收式热泵驱动端（7.1）通过驱动蒸汽管道（9.1）与闪蒸罐（6）连接；所述吸收式热泵驱动端（7.1）通过第二回水管道（9.2）与第一回水管道（8.2）相连通；所述吸收式热泵吸热端（7.2）通过冷媒水管道（10）与烟气冷凝器（4）相连接；所述吸收式热泵放热端（7.3）与供暖回水总管（11）连接；所述烟气余热加热器（13）与供暖回水总管（11）连接，所述供暖热水锅炉（1）上连接有供暖热水输出总管（12）；
所述烟气余热加热器（13）通过供暖热水输出支管（12.1）与供暖热水输出总管（12）连接，所述烟气余热加热器（13）通过供暖回水支管（11.1）与供暖回水总管（11）连接，所述供暖回水支管（11.1）与供暖回水总管（11）的连接点设置在吸收式热泵放热端（7.3）出水口端或进水口端；所述供暖回水总管（11）经过烟气余热加热器（13）后与供暖热水锅炉（1）连接。
3.根据权利要求2所述的一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统，其特征在于：所述供暖回水总管（11）直接与供暖热水锅炉（1）连接，所述供暖回水总管（11）上设有供暖回水支管（11.1），所述供暖回水支管（11.1）与烟气余热加热器（13）连接。
4.一种权利要求1或2所述的供暖热水锅炉烟气余热回收系统的回收方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：
步骤一、省煤器（2）吸收烟气热能，向闪蒸罐（6）提供高温高压热水，高温高压热水在闪蒸罐（6）内产生蒸汽，向吸收式热泵（7）提供驱动蒸汽；
步骤二、闪蒸罐（6）内降温后的水和吸收式热泵驱动端（7.1）产生的冷凝水，返回省煤器（2）加热；
步骤三、吸收式热泵吸热端（7.2）向烟气冷凝器（4）提供冷源，使经脱硫塔（3）处理后的净烟气降温，烟气中的部分水蒸气凝结，烟气含湿量下降；
步骤四、在烟气冷凝器（4）中冷媒水温度升高后成为高温冷媒水，返回吸收式热泵（7）；
步骤五、吸收式热泵（7）把吸收式热泵吸热端（7.2）获得的热量泵入吸收式热泵放热端（7.3），加热供暖回水，加热后供暖热水再进入供暖热水锅炉（1）继续加热后用于供暖；
步骤六、供暖回水全部进入吸收式热泵（7）加热后再进入供暖热水锅炉（1）加热，后经供暖热水输出总管（12）输出供暖。
5.根据权利要求4所述的一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统的回收方法，其特征在于：步骤六中所述供暖回水部分通过供暖回水支管（11.1）进入吸收式热泵（7）加热，后与其他供暖回水混合后再进入供暖热水锅炉（1）继续加热，后均经过供暖热水输出总管（12）输出供暖。
6.根据权利要求4所述的一种供暖热水锅炉烟气余热回收系统的回收方法，其特征在于：它还包括步骤七、烟气余热加热器（13）吸收省煤器（2）后的烟气尾气余热，加热供暖回水；所加热供暖回水取自吸收式热泵放热端（7.3）出水口端或进水口端；加热后供暖热水通过供暖热水输出支管（12.1）进入暖热水输出总管（12）输出供暖。
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