CN111102592A - 一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统，由锅炉产生的烟气首先流经高温段的高温烟气‑水换热器，与热网回水进行换热，产生第一次降温；被降温后的烟气进入低温段的热泵蒸发器换热器，通过间壁式换热方式与制冷剂换热，产生第二次降温。经过两次降温将烟气中的热量传递到热网回水中，完成锅炉烟气余热回收。喷淋系统的喷淋循环水通过加药罐处理后，分别喷洒到两级换热器上对换热器进行冲洗，应用酸碱中和原理进行设备防腐。与传统的余热回方式相比，该装置可以实现利用热网回水(约55℃)深度回收中小型燃气锅炉烟气余热，有效解决了烟气余热回收技术冷源难获取问题，提高了锅炉燃气利用效率，节约了能源。

Description

一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统
技术领域
本发明涉及烟气余热回收领域，特别涉及一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统。
背景技术
目前燃气锅炉已经成为北京市清洁供热的主要方式之一，且一般以中小型(10kW-10MW)为主，但燃气锅炉排放的烟气冷凝余热没有得到充分利用，用于深度回收烟气余热的低温冷源难以获取。如果可以实现利用热网回水(约55℃)深度回收中小型燃气锅炉烟气余热，能有效解决烟气余热回收技术冷源难获取问题，同时提高了锅炉燃气利用效率，达到节约能源的效果，有着重要的工程应用价值。
发明内容
为此，本发明提供了一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统，包括：产生烟气的燃气锅炉1、用于处理烟气的烟气换热塔17、具有设备防腐效果的喷淋系统装置19、热网11。
烟气换热塔17包含烟气-水换热器4、热泵蒸发器5。烟气-水换热器4位于烟气换热塔17上端，用于回收高温段烟气显热。高温烟气从烟气换热塔17上端进入，下端流出，与装置管内的水进行换热，实现将高温烟气的热量传递给热网回水；
热泵蒸发器5位于烟气换热塔17下端，用于回收中低温段烟气全热。中低温烟气与热泵蒸发器5管中的制冷剂进行换热，将烟气热量传递给制冷剂；
喷淋系统装置19贯穿于烟气换热塔的内外，用于换热设备防腐处理。喷淋系统装置19内部的喷淋循环水喷洒到烟气-水换热器17和热泵蒸发器5上，利用碱性喷淋水的中和作用实现防腐。
热网11与市政管网相连，对用户进行供热。
进一步，在热泵蒸发器5内换热后的低温烟气经除雾网6除雾后经烟气出口7排出。
进一步，热泵蒸发器5与节流阀12、压缩机13、冷凝器9组成直膨式热泵装置-18。在热泵蒸发器5内等压吸热后的制冷剂沿管路留至压缩机13，被压缩至高压过热蒸气；高压蒸气状态下的制冷剂进入冷凝器9进行放热压缩变为高压饱和液体；之后制冷剂通过节流阀12进行绝热膨胀，变为低压气液混合状态进入到热泵蒸发器5中，再次循环。
进一步，热网11流回的热网回水8从烟气-水换热器4装置中吸热后进入冷凝器9中进行二次吸热，经过两次吸热升温后可分为两种流向，一向汇入热网供水10进入热网11，对热用户供热；一向进入燃气锅炉1进一步升温。
进一步，两种流向由管路中的调节阀16进行调节。
进一步，喷淋系统装置19由加药罐14和两级喷头15组成，喷淋系统装置19内部的喷淋循环水通过加药罐14处理后，分别通过喷头15喷洒到烟气-水换热器4和热泵蒸发器5上，在烟气换热塔底部收集后进入加药罐14进行水处理，再次循环。
本发明的系统可产生如下有益效果：(1)烟气经过烟气换热塔，内部的热量被回收，排烟温度得到有效降低，实现烟气余热回收。(2)排放烟气温度降低后，可以减少烟气中的水蒸气含量，实现烟气的消白，有助于缓解雾霾的产生。(3)直膨式热泵装置可以将热网回水温度大幅提升，成为更高品质的热源，直接汇入热网供水中，减少流程损耗。(4)喷淋系统装置内部的喷淋循环水分别喷洒到两级换热器上，通过酸碱中和原理，对换热器进行冲洗，可以实现设备防腐。
附图说明
本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明的一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统示意图。
图1中的各部件编号与名称如下：
燃气锅炉-1、烟气管道-2、均流板-3、烟气-水换热器-4、热泵蒸发器-5、除雾网-6、烟气出口-7、热网回水-8、冷凝器-9、热网供水-10、热网-11、节流阀-12、压缩机-13、加药罐-14、喷头-15、调节阀-16、烟气换热塔-17、直膨式热泵装置-18、喷淋系统装置-19
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统。包括用于回收高温段烟气显热的烟气-水换热器装置4、用于回收低温烟气全热的直膨式热泵装置18和用于换热设备防腐处理的喷淋系统装置19。该系统在工作时，其工作流程如下：
(1)烟气流程：烟气从燃气锅炉1中产生，经烟气管道2进入烟气换热塔17中，首先流经高温段的烟气-水换热器装置4，热量进入热网水中，产生第一次降温；被降温后的烟气进入低温段的热泵热泵蒸发器5，通过间壁式换热方式与换热器中的制冷剂换热，烟气进行第二次降温，经过两次降温之后的烟气通过除雾网6，除去多余的水蒸气后从烟气出口7排出。
(2)热网水流程：在热网水环路中，系统从热网回水8中抽取一部分水，首先经过直膨式热泵装置18的冷凝器9，将制冷剂热量转移到热网回水中，进行首次升温；在冷凝器9中升温之后，热网回水进入位于烟气换热塔17内的烟气-水换热器4，吸收高温段烟气中的热量进行二次升温；经过两次升温后的热网回水通过调节阀16的控制可以选择进入燃气锅炉1进行加热后流回热网11，或直接进入热网11完成循环。
(3)制冷剂流程：制冷剂首先在热泵蒸发器5中进行等压吸热，通过吸收低温段烟气的热量由液态变为低压饱和或过热蒸气，过热度为7℃左右；低压状态下的制冷剂沿管路留至压缩机13，被压缩至高压过热蒸气；高压蒸气状态下的制冷剂进入冷凝器9进行放热压缩，通过板式换热方式将制冷剂中的热量传递给热网回水，制冷剂变为高压饱和液体，过冷度为3℃；之后通过节流阀12进行绝热膨胀，变为低压气液混合状态进入到热泵蒸发器5中，整个过程为制冷剂在直膨式热泵装置18中的一次循环。
(4)喷淋水流程：喷淋水的主要作用是对烟气-水换热器装置4和热泵蒸发器5进行清洗，延长换热器的使用时间。喷淋水被分为两个环路分别喷洒在烟气-水换热器装置4和热泵蒸发器5上后落到烟气换热塔17的最下端，被水泵抽到加药罐14中，变为碱性的喷淋水，重新喷洒到两个换热器上，通过酸碱中和反应，去除换热器上的腐蚀，从而对换热器进行维护。
本发明的直膨式热泵行防腐烟气余热回收系统实现了对烟气的全热回收。烟气-水换热器装置4进行显热回收，直膨式热泵装置18进行显热和潜热回收。喷淋系统装置19通过喷淋的方式可以有效清洗烟气-水换热器装置4和热泵蒸发器5，防止腐蚀。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统，包括：
产生烟气的燃气锅炉、用于处理所述烟气的烟气换热塔、具有设备防腐效果的喷淋系统装置和热网；
所述烟气换热塔包含烟气-水换热器、热泵蒸发器，所述烟气-水换热器位于所述烟气换热塔上端，用于回收高温段烟气显热；所述高温烟气从所述烟气换热塔上端进入，下端流出，与装置管内的水进行换热，实现将所述高温烟气的热量传递给热网回水；
所述热泵蒸发器位于所述烟气换热塔下端，用于回收中低温段烟气全热；所述中低温烟气与所述热泵蒸发器管中的制冷剂进行换热，将烟气热量传递给所述制冷剂；
所述喷淋系统装置贯穿于所述烟气换热塔的内外，用于换热设备防腐处理，所述喷淋系统装置内部的喷淋循环水喷洒到所述烟气-水换热器和所述热泵蒸发器上，利用碱性喷淋水的中和作用实现防腐；
所述热网与市政管网相连，对用户进行供热。
2.根据权利要求1所述的一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统，其特征在于：在所述热泵蒸发器内换热后的低温烟气经除雾网除雾后经烟气出口排出。
3.根据权利要求1所述的一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统，其特征在于：所述热泵蒸发器与节流阀、压缩机、冷凝器组成直膨式热泵装置，在所述热泵蒸发器内等压吸热后的制冷剂沿管路留至所述压缩机，被压缩至高压过热蒸气；高压蒸气状态下的制冷剂进入所述冷凝器进行放热压缩变为高压饱和液体；之后制冷剂通过节流阀进行绝热膨胀，变为低压气液混合状态进入到所述热泵蒸发器中，再次循环。
4.根据权利要求3所述的一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统，其特征在于：所述热网流回的热网回水从所述烟气-水换热器装置中吸热后进入所述冷凝器中进行二次吸热，经过两次吸热升温后可分为两种流向，一向汇入热网供水进入所述热网，对热用户供热；一向进入所述燃气锅炉进一步升温。
5.根据权利要求4所述的一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统，其特征在于：所述两种流向由管路中的调节阀进行调节。
6.根据权利要求1所述的一种直膨式热泵型防腐烟气余热回收系统，其特征在于：所述喷淋系统装置由加药罐和两级喷头组成，所述喷淋系统装置内部的喷淋循环水通过所述加药罐处理后，分别通过所述喷头喷洒到所述烟气-水换热器和所述热泵蒸发器上，在所述烟气换热塔底部收集后进入所述加药罐进行水处理，再次循环。
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