CN110186101A - 一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，普遍适用于锅炉房的烟气余热回收及解决锅炉房的冒白烟现象，该系统主要由烟气余热回收系统、烟气消白系统两部分组成；烟气余热回收系统主要由烟箱、喷淋装置、喷淋水循环泵、一次凝水排放阀、余热水循环泵、电热泵及热网侧阀门组成；烟气消白系统主要由中部过渡烟道、烟囱、鼓风机、冷空气侧主管、冷空气侧散风连接板、冷空气侧分支管及二次凝水循环泵；本发明利用电热泵深度回收锅炉中的烟气热量，并且利用末端冷空气与烟气的二次冷凝换热，可有效降低烟气中的含水量，解决锅炉房烟囱冒白烟现象，符合节能、环保的要求，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统
技术领域
本发明涉及一种烟气余热回收供热系统，尤其是涉及一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统。
背景技术
中国参加的《巴黎协定》计划到2020年将碳排放量减少40%-45%，目前部门面临着巨大的节能减排压力。部门正在推行各项有利于节能减排的政策，其中余热回收利用作为提高能源利用效率的有效途径。同时在北方地区日益严峻的空气污染和国家大力推广节能环保产业的大背景下，地方部门会愈加重视烟气余热回收技术，提倡现有或者新装锅炉进行烟气余热回收改造。并且锅炉排放的烟气温度过高，在烟囱排放口形成大量的白烟，不仅产生视觉污染，严重影响供热企业形象，还会影响空气质量，许多省份已经出台相关“消白烟”政策，锅炉的烟气消白工作势在必行。
锅炉排出的烟气中含有大量余热，烟气中烟气温度变化所引起的热量转移为显热，水蒸汽所含的汽化潜热为潜热，也就是水在发生相变时，所释放或吸收的热量。烟气中水蒸汽的体积含量在15%-20%左右，潜热占排烟热损失的比重是很大的。而利用潜热，必须要把烟气温度降低到水蒸汽露点温度以下，使烟气中的水分由气态变为液态，从而释放烟气潜热，才能实现。当烟气温度低于露点温度时，烟气中水蒸汽开始凝结，烟温低于露点温度愈大，水蒸汽的凝结率也愈大。凝结率愈大，潜热回收比例也愈大。同时，烟气中的含水量降低，可有效解决烟囱的冒白烟现象。在现有的余热回收技术范围内，通过烟气余热回收技术，可将烟温控制在20-30℃左右，在北方供暖季，利用低温冷空气和烟气的二次冷凝降低烟温，具有显著的消白效果。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足、提高锅炉的能源利用效率、解决锅炉的冒白烟现象，提供了一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统。
本发明的技术解决方案为：一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，普遍适用于锅炉房的烟气余热回收及解决锅炉房的冒白烟现象，该系统主要由烟气余热回收系统、烟气消白系统两部分组成，其特征在于：烟气余热回收系统包括：烟箱、喷淋装置、喷淋水循环泵、一次凝水排放阀、余热水循环泵、电热泵、热网侧阀门；烟气消白系统包括：中部过渡烟道、烟囱、鼓风机、冷空气侧主管、冷空气侧散风连接板、冷空气侧分支管、二次凝水循环泵；引锅炉烟气进入烟箱内部腔体，烟箱上部位置安装的喷淋装置的喷头喷出水雾和锅炉烟气充分混合冷凝，加热烟箱中的余热水，喷淋水循环泵不断将烟箱中的低温余热水泵到喷淋装置中形成喷雾和锅炉烟气换热，烟箱底部设置有一次凝水排放阀，凝水管路接至排水沟，在烟箱中加热后的余热水经余热水循环泵进入到电热泵蒸发器中提热降温，降温后的余热水又回到烟箱中继续循环，来自锅炉房热网集水器的热网水进入电热泵冷凝器中吸收来自余热水的热量，加热后的热网水回到锅炉房热水锅炉中继续加热至适宜温度，此时的热网侧阀门处于关闭状态，若电热泵出现故障无法正常工作时，热网侧阀门处于开启状态，热网水不经过电热泵，而是直接进入锅炉房热水锅炉中加热循环，在烟箱中换热后的烟气进入到中部过渡烟道中，经中部过渡烟道的烟气速度降低到合适速度后进入到烟囱中，鼓风机不断将环境中的冷空气充入到冷空气侧主管中，冷空气经冷空气侧主管进入到冷空气侧散风连接板中，冷空气侧散风连接板上部均匀布置冷空气侧分支管，冷空气经冷空气侧分支管上的均匀布置的开孔进入到烟囱中，冷空气与经中部过渡烟道的低速烟气充分混合后冷凝，经二次降温冷凝后的锅炉烟气直接排放到大气中，烟囱中的冷凝水经二次凝水循环泵泵入到再生水池中二次利用。
根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的烟箱及喷淋装置材质均为镀镍的不锈钢316L。根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的喷淋水循环泵为变频循环泵，其额定功率可根据锅炉烟气量匹配。根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的电热泵为变频水冷螺杆式热泵机组。根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的中部过渡烟道材质为不锈钢316L，且其与烟囱连接端为喇叭式开口以减小烟气流速和防止二次冷凝水进入烟箱中。根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的鼓风机不断将室外冷空气送入烟囱中，鼓风机的风量根据烟箱烟气出口量决定。根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的冷空气侧散风连接板通过焊接的方式与烟囱固连，其中冷空气侧散风连接板与烟囱之间预留100mm-150mm的二次冷凝水通道，且冷空气侧散风连接板上均匀布置冷空气侧分支管。根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的冷空气侧分支管长度根据烟气量决定，其横截面上均匀开孔4个，且开孔方向为与竖直方向成30度夹角向下。
上述方案的原理是：如图1所示，锅炉烟气在烟箱中被喷淋装置喷出的水雾降温冷凝，冷凝后的余热水通过余热水循环泵泵入到电热泵蒸发器中换热降温，余热水释放的这部分热量被进入电热泵冷凝器中的热网循环水吸收，吸热后的热网循环水进入锅炉中加热，而在烟箱中经过第一次冷凝放热后的锅炉烟气经过中部过渡烟道进入到烟囱中，烟囱中设置的冷空气侧分支管中，不断有通过鼓风机鼓入的冷空气和锅炉烟气二次冷凝放热，二次冷凝后锅炉烟气直接排放到大气中，而二次冷凝的凝结水通过冷空气侧散风连接板与烟囱之间预留100mm-150mm的二次冷凝水通道进入烟囱底部，通过二次凝水循环泵泵入到再生水池中二次利用。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用电热泵提取锅炉烟气中的余热且通过二次冷凝的方式大大降低烟气中的含水量，可有效解决由于烟囱冒白烟为锅炉房的带来不利影响，节能环保效益显著，且具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明技术解决方案的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统示意图。
具体实施方式
1、一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，普遍适用于锅炉房的烟气余热回收及解决锅炉房的冒白烟现象，该系统主要由烟气余热回收系统、烟气消白系统两部分组成，其特征在于：烟气余热回收系统包括：烟箱1、喷淋装置2、喷淋水循环泵3、一次凝水排放阀4、余热水循环泵5、电热泵6、热网侧阀门7；烟气消白系统包括：中部过渡烟道8、烟囱9、鼓风机10、冷空气侧主管11、冷空气侧散风连接板12、冷空气侧分支管13、二次凝水循环泵14；引锅炉烟气进入烟箱1内部腔体，烟箱1上部位置安装的喷淋装置2的喷头喷出水雾和锅炉烟气充分混合冷凝，加热烟箱1中的余热水，喷淋水循环泵3不断将烟箱1中的低温余热水泵到喷淋装置2中形成喷雾和锅炉烟气换热，烟箱1底部设置有一次凝水排放阀4，凝水管路接至排水沟，在烟箱1中加热后的余热水经余热水循环泵5进入到电热泵6蒸发器中提热降温，降温后的余热水又回到烟箱1中继续循环，来自锅炉房热网集水器的热网水进入电热泵6冷凝器中吸收来自余热水的热量，加热后的热网水回到锅炉房热水锅炉中继续加热至适宜温度，此时的热网侧阀门7处于关闭状态，若电热泵6出现故障无法正常工作时，热网侧阀门7处于开启状态，热网水不经过电热泵6，而是直接进入锅炉房热水锅炉中加热循环，在烟箱1中换热后的烟气进入到中部过渡烟道8中，经中部过渡烟道8的烟气速度降低到合适速度后进入到烟囱9中，鼓风机10不断将环境中的冷空气充入到冷空气侧主管11中，冷空气经冷空气侧主管11进入到冷空气侧散风连接板12中，冷空气侧散风连接板12上部均匀布置冷空气侧分支管13，冷空气经冷空气侧分支管13上的均匀布置的开孔进入到烟囱9中，冷空气与经中部过渡烟道8的低速烟气充分混合后冷凝，经二次降温冷凝后的锅炉烟气直接排放到大气中，烟囱9中的冷凝水经二次凝水循环泵14泵入到再生水池中二次利用。
若电热泵6出现故障，开启热网侧阀门7，此时热网回水不经过电热泵6，而是直接进入锅炉中进行加热。
冷空气侧散风连接板12上部均匀布置冷空气侧分支管13采用方形布置或环形布置，尽量保证布置均匀性，预留烟气流动空间。
总之，本发明系统较好的考虑到节能环保、社会效益等因素，具有节能环保、社会效益和经济效益突出等优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，普遍适用于锅炉房的烟气余热回收及解决锅炉房的冒白烟现象，该系统主要由烟气余热回收系统、烟气消白系统两部分组成，其特征在于：烟气余热回收系统包括：烟箱（1）、喷淋装置（2）、喷淋水循环泵（3）、一次凝水排放阀（4）、余热水循环泵（5）、电热泵（6）、热网侧阀门（7）；烟气消白系统包括：中部过渡烟道（8）、烟囱（9）、鼓风机（10）、冷空气侧主管（11）、冷空气侧散风连接板（12）、冷空气侧分支管（13）、二次凝水循环泵（14）；引锅炉烟气进入烟箱（1）内部腔体，烟箱（1）上部位置安装的喷淋装置（2）的喷头喷出水雾和锅炉烟气充分混合冷凝，加热烟箱（1）中的余热水，喷淋水循环泵（3）不断将烟箱（1）中的低温余热水泵到喷淋装置（2）中形成喷雾和锅炉烟气换热，烟箱（1）底部设置有一次凝水排放阀（4），凝水管路接至排水沟，在烟箱（1）中加热后的余热水经余热水循环泵（5）进入到电热泵（6）蒸发器中提热降温，降温后的余热水又回到烟箱（1）中继续循环，来自锅炉房热网集水器的热网水进入电热泵（6）冷凝器中吸收来自余热水的热量，加热后的热网水回到锅炉房热水锅炉中继续加热至适宜温度，此时的热网侧阀门（7）处于关闭状态，若电热泵（6）出现故障无法正常工作时，热网侧阀门（7）处于开启状态，热网水不经过电热泵（6），而是直接进入锅炉房热水锅炉中加热循环，在烟箱（1）中换热后的烟气进入到中部过渡烟道（8）中，经中部过渡烟道（8）的烟气速度降低到合适速度后进入到烟囱（9）中，鼓风机（10）不断将环境中的冷空气充入到冷空气侧主管（11）中，冷空气经冷空气侧主管（11）进入到冷空气侧散风连接板（12）中，冷空气侧散风连接板（12）上部均匀布置冷空气侧分支管（13），冷空气经冷空气侧分支管（13）上的均匀布置的开孔进入到烟囱（9）中，冷空气与经中部过渡烟道（8）的低速烟气充分混合后冷凝，经二次降温冷凝后的锅炉烟气直接排放到大气中，烟囱（9）中的冷凝水经二次凝水循环泵（14）泵入到再生水池中二次利用。
2.根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的烟箱（1）及喷淋装置（2）材质均为镀镍的不锈钢316L。
3.根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的喷淋水循环泵（3）为变频循环泵，其额定功率可根据锅炉烟气量匹配。
4.根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的电热泵（6）为变频水冷螺杆式热泵机组。
5.根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的中部过渡烟道（8）材质为不锈钢316L，且其与烟囱（9）连接端为喇叭式开口以减小烟气流速和防止二次冷凝水进入烟箱（1）中。
6.根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的鼓风机（10）不断将室外冷空气送入烟囱（9）中，鼓风机（10）的风量根据烟箱（1）烟气出口量决定。
7.根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的冷空气侧散风连接板（12）通过焊接的方式与烟囱（9）固连，其中冷空气侧散风连接板（12）与烟囱（9）之间预留100mm-150mm的二次冷凝水通道，且冷空气侧散风连接板（12）上均匀布置冷空气侧分支管（13）。
8.根据权利要求1所述的一种具有烟气消白作用的电热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的冷空气侧分支管（13）长度根据烟气量决定，其横截面上均匀开孔4个，且开孔方向为与竖直方向成30度夹角向下。
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