CN206648349U - 用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，包括有喷淋塔，开式热泵装置还包括有再生器、第一内冷换热器、第一换热器，固液分离器；喷淋塔的外壁面设有稀溶液出口、浓溶液进口、第一冷源进口、第一冷源出口、原液出口、净液进口，固液分离器设有原液进口固体出口、净液出口，第一内冷换热器位于储液区内，再生器位于喷淋塔的外部，再生器的外壁面设有溶液进口、溶液出口、第一加热介质进口、第一加热介质出口，再生器的顶部设有热源出口，喷液区、储液区、再生器之间形成有溶液回路；第一换热器位于再生器内。本实用新型对烟气实现消除白雾的效果，同时，回收烟气中能量和资源，符合环保、节能要求。

Description

用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置。

背景技术

氢氧化铝的焙烧是氧化铝生产中非常重要的一个环节，也是氧化铝生产过程中耗用热能最大的工序之一。

目前，氢氧化铝焙烧炉所排放的烟气，主要包括粉尘、酸性气体、水蒸气等物质，带来热能和水资源的浪费，同时，对大气造成严重污染，造成白雾等环保现象。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有氢氧化铝焙烧炉带来的热能和水资源的浪费，造成白雾现象等缺陷，提供一种用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，所述开式热泵装置包括有一喷淋塔，所述喷淋塔设有一烟气进口、一烟气出口，其特点在于，所述开式热泵装置还包括有一再生器、一第一内冷换热器、一第一换热器，一固液分离器；

所述喷淋塔内设有一喷液区、一储液区，所述烟气进口和所述喷液区均位于所述储液区的上方，且所述烟气进口与所述喷液区之间相连通；

所述喷淋塔的外壁面设有一稀溶液出口、一浓溶液进口、一第一冷源进口、一第一冷源出口、一原液出口、一净液进口，所述浓溶液进口与所述喷液区的顶部相连通，所述稀溶液出口、所述第一冷源进口、所述第一冷源出口、所述原液出口、所述净液进口均与所述储液区相连通，所述固液分离器设有一原液进口、一固体出口、一净液出口，所述原液进口连接于所述原液出口并与所述原液出口相连通，所述净液出口连接于所述净液进口并与所述净液进口相连通；

所述第一内冷换热器位于所述储液区内，且所述第一内冷换热器的进口和出口分别连接于所述第一冷源进口和所述第一冷源出口并分别与所述第一冷源进口和所述第一冷源出口相连通；

所述再生器位于所述喷淋塔的外部，所述再生器的外壁面设有一溶液进口、一溶液出口、一第一加热介质进口、一第一加热介质出口，所述再生器的顶部设有一热源出口，所述溶液进口连接于所述稀溶液出口，所述溶液出口连接于所述浓溶液进口，且所述喷液区、所述储液区、所述再生器之间形成有一溶液回路；

所述第一换热器位于所述再生器内，且所述第一换热器的进口和出口分别连接于所述第一加热介质进口和所述第一加热介质出口并分别与所述第一加热介质进口和所述第一加热介质出口相连通。

较佳地，所述喷淋塔内还设有一再热区，所述再热区位于所述喷液区的上方，所述喷淋塔的外壁面设有一第二加热介质进口、一第二加热介质出口，所述开式热泵装置还包括有一第二换热器，所述第二换热器位于所述再热区内，且所述第二换热器的进口和出口分别连接于所述第二加热介质进口和所述第二加热介质出口并分别与所述第二加热介质进口和所述第二加热介质出口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，通过第二换热器对烟气的加热，使得烟气的温度提高，也相应地提高了烟气的含湿能力，从而加强对烟气消除白雾的效果。

较佳地，所述热源出口连接于所述第二加热介质进口并与所述第二加热介质进口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，再生器中所产生的热源将通过第二换热器所利用，达到节约能源的效果。

较佳地，所述开式热泵装置包括有一第一热源换热器，所述第一热源换热器的外壁面设有一第一热源介质进口、一第一热源介质出口、一第一加热进口、一第一加热出口，所述第一热源介质进口连接于所述热源出口并与所述热源出口相连通，所述第一热源介质出口连接于所述第二加热介质进口并与所述第二加热介质进口相连通，所述第一加热进口连接于所述第一冷源出口并与所述第一冷源出口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，再生器中所产生的热量将通过热源出口传至外部冷源介质，达到节约能源的效果。

较佳地，所述开式热泵装置包括有一第二热源换热器，所述第二热源换热器的外壁面设有一第二热源介质进口、一第二热源介质出口、一第二加热进口、一第二加热出口，所述第二热源介质进口连接于所述溶液出口并与所述溶液出口相连通，所述第二热源介质出口连接于所述浓溶液进口并与所述浓溶液进口相连通，所述第二加热进口连接于所述第一冷源出口并与所述第一冷源出口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，再生器中的溶液将热能传至外部冷源介质，达到节约能源的效果。

较佳地，所述开式热泵装置包括有一第三热源换热器，所述第三热源换热器的外壁面设有一第三热源介质进口、一第三热源介质出口、一第三加热进口、一第三加热出口，所述第三热源介质进口连接于所述第一加热介质出口并与所述第一加热介质出口相连通，所述第三加热进口连接于所述第一冷源出口并与所述第一冷源出口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，外部热源介质进入第三热源换热器中并将热能传至第一冷源出口排出的外部冷源介质，达到节约能源的效果。

较佳地，所述开式热泵装置包括有一第二内冷换热器，所述喷淋塔的外壁面设有一第二冷源进口、一第二冷源出口，所述第二内冷换热器位于所述喷液区内，且所述第二内冷换热器的进口和出口分别连接于所述第二冷源进口和所述第二冷源出口并分别与所述第二冷源进口和所述第二冷源出口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，通过第二内冷换热器将烟气的热量传至冷源介质，实现对烟气余热的回收利用。

较佳地，所述溶液回路中设有一溶液泵，所述溶液泵的两端分别连接于所述稀溶液出口和所述溶液进口并分别与所述稀溶液出口和所述溶液进口相连通。

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，加快溶液吸收烟气中水蒸气、粉尘，提高溶液吸收烟气的余热。

较佳地，所述喷淋塔内设有一喷嘴，所述喷嘴位于所述喷液区的顶部，且所述喷嘴连接于所述浓溶液进口并与所述浓溶液进口相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，通过喷嘴使得烟气直接且充分与水接触，确保去除烟气中的水分和杂质，同时，实现高效回收烟气中的热量。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，对烟气实现消除白雾的效果，同时，回收烟气中能量和资源，符合环保、节能要求，具有显著的经济、社会效益。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置的结构示意图。

附图标记说明：

喷淋塔1，烟气进口11，烟气出口12，储液区13，喷液区14

再热区15，稀溶液出口16，浓溶液进口17，溶液泵18，喷嘴19

再生器2，溶液进口21，溶液出口22，热源出口23

第一加热介质进口24，第一加热介质出口25

第一内冷换热器3，第一冷源进口31，第一冷源出口32

第一换热器4

固液分离器5，原液出口51，净液进口52

原液进口53，净液出口54，固体出口55

第二换热器6，第二加热介质进口61，第二加热介质出口62

第一热源换热器7，第一热源介质进口71，第一热源介质出口72

第一加热进口73，第一加热出口74

第二热源换热器8，第二热源介质进口81，第二热源介质出口82

第二加热进口83，第二加热出口84

第三热源换热器9，第三热源介质进口91，第三热源介质出口92

第三加热进口93，第三加热出口94

第二内冷换热器10，第二冷源进口101，第二冷源出口102

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实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，本实用新型的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其包括有一喷淋塔1、一再生器2、一第一内冷换热器3、一第一换热器4，一固液分离器5，喷淋塔1设有一烟气进口11、一烟气出口12，喷淋塔1内设有一储液区13、一喷液区14，烟气进口11和喷液区14均位于储液区13的上方，且烟气进口11与喷液区14之间相连通。喷液区14中具有溶液，烟气通过烟气进口11进入到喷液区14并与溶液接触，之后烟气从烟气出口12排出，烟气与溶液之间直接接触，能够高效吸收出烟气中的水蒸气和热量，降低了烟气的绝对湿度，从而确保排出的烟气达到消除白雾效果。采用溶液吸收烟气中水分的同时，烟气溶液水蒸气分压力差产生的“磁场”效应，确保脱硫、除尘效果，利于实现超净排放目标。其中，溶液可为溴化锂、氯化锂、氯化钙、三甘醇或其它盐类吸湿溶液等。

喷淋塔1的外壁面设有一稀溶液出口16、一浓溶液进口17、一第一冷源进口31、一第一冷源出口32、一原液出口51、一净液进口52，浓溶液进口17与喷液区14的顶部相连通，稀溶液出口16、第一冷源进口31、第一冷源出口32、原液出口51、净液进口52均与储液区13相连通。固液分离器5设有一原液进口53、一净液出口54、一固体出口55，原液进口53连接于原液出口51并与原液出口51相连通，净液出口54连接于净液进口52并与净液进口52相连通。在喷液区14的溶液吸收了烟气中的粉尘、水蒸气等物质，之后流至储液区13，溶液通过原液出口51进入至固液分离器5中，通过固液分离器5可以实现固液分离，从净液出口54排出的液体可以作为溶液的补充；从固体出口55排出的固体中的氧化铝经处理能被回收，符合环保、节能要求，具有显著的经济、社会效益。

第一内冷换热器3位于储液区13内，且第一内冷换热器3的进口和出口分别连接于第一冷源进口31和第一冷源出口32并分别与第一冷源进口31和第一冷源出口32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，外部冷源介质经过第一内冷换热器3，并通过第一内冷换热器3吸收溶液的热量，实现热量的回收利用。其中，外部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。

再生器2位于喷淋塔1的外部，再生器2的外壁面设有一溶液进口21、一溶液出口22、一第一加热介质进口24、一第一加热介质出口25，溶液进口21连接于稀溶液出口16，溶液出口22连接于浓溶液进口17，且喷液区14、储液区13、再生器2之间形成有一溶液回路。溶液回路为在烟气储液区13底端的溶液通过稀溶液出口16流至溶液进口21，进入到再生器2内，再通过溶液出口22排出至浓溶液进口17，进入至喷液区14，溶液在喷液区14内流下至储液区13，从而实现溶液在喷淋塔1与再生器2之间不断循环流动使用。

第一换热器4位于再生器2内，且第一换热器4的进口和出口分别连接于第一加热介质进口24和第一加热介质出口25并分别与第一加热介质进口24和第一加热介质出口25相连通。在溶液回路中的溶液吸收完烟气中的水蒸气后会被稀释，稀释的溶液将会进入至再生器2内，并与第一换热器4接触。外部热源介质通过第一加热介质进口24进入到第一换热器4中，第一换热器4内的外部热源介质将热量传至溶液，最后外部热源介质从第一加热介质出口25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，浓的溶液将进入浓溶液进口17被再利用，使得溶液回路被循环利用用于吸收烟气中的水蒸气。

再生器2的顶部设有一热源出口23，再生器2内产生的蒸汽将通过热源出口23被排出，可回收水，回收的水可作平盘用水、赤泥清洗用水引至氧化铝的生产中，或作为锅炉补水，引至锅炉房，从而实现节约水资源。

为了达到加强消除白雾的效果，喷淋塔1内可以设有一再热区15，再热区15位于喷液区14的上方，喷淋塔1的外壁面可以设有一第二加热介质进口61、一第二加热介质出口62。开式热泵装置还可以包括有一第二换热器6，第二换热器6位于再热区15内，且第二换热器6的进口和出口分别连接于第二加热介质进口61和第二加热介质出口62并分别与第二加热介质出口62和第二加热介质出口62相连通。热源介质通过第二加热介质进口61进入到第二换热器6中，通过第二换热器6的热源介质将热量传至烟气，热源介质传递热量后通过第二加热介质出口62排出，烟气被加热后温度升高，也相应地提高了烟气的含湿能力，从而加强对烟气消除白雾的效果。开式热泵装置采用吸收消白雾与再热消白雾相结合的方式，减少烟气的绝对湿度的同时，增加烟气的含湿能力，实现加热消白雾和吸收消白雾优势互补，从而确保彻底消除白雾效果。

热源出口23可以连接于第二加热介质进口61并与第二加热介质进口61相连通。使得再生器2中所产生的水蒸气将通过热源出口23进入到第二加热介质进口61，从而进入至第二换热器6作为热源介质所利用，达到节约能源的效果。

为了达到回收开式热泵装置热能的效果，开式热泵装置可以包括有一第一热源换热器7，第一热源换热器7的外壁面设有一第一热源介质进口71、一第一热源介质出口72、一第一加热进口73、一第一加热出口74，第一热源介质进口71连接于热源出口23并与热源出口23相连通，第一热源介质出口72连接于第二加热介质进口61并与第二加热介质进口61相连通，第一加热进口73连接于第一冷源出口32并与第一冷源出口32相连通。使得再生器2中所产生的水蒸气作为热源介质，热源介质将通过热源出口23进入到第一热源换热器7，从而对第一冷源出口32排出的外部冷源介质进行再次加热，达到节约能源的效果。

开式热泵装置可以包括有一第二热源换热器8，第二热源换热器8的外壁面设有一第二热源介质进口81、一第二热源介质出口82、一第二加热进口83、一第二加热出口84，第二热源介质进口81连接于溶液出口22并与溶液出口22相连通，第二热源介质出口82连接于浓溶液进口17并与浓溶液进口17相连通，第二加热进口83连接于第一冷源出口32并与第一冷源出口32相连通。再生器2中的溶液作为热源介质并将热能传至第一冷源出口32排出的外部冷源介质，达到节约能源的效果。

开式热泵装置可以包括有一第三热源换热器9，第三热源换热器9的外壁面设有一第三热源介质进口91、一第三热源介质出口92、一第三加热进口93、一第三加热出口94，第三热源介质进口91连接于第一加热介质出口25并与第一加热介质出口25相连通，第三加热进口93连接于第一冷源出口32并与第一冷源出口32相连通。外部热源介质在对第一换热器4进行传热，传热完成后进入第三热源换热器9中并将热能传至第一冷源出口32排出的外部冷源介质，达到节约能源的效果。

第一热源换热器7、第二热源换热器8、第三热源换热器9可以根据实际情况设置为串联或并联形式。第一热源换热器7、第二热源换热器8、第三热源换热器9可以为套管换热器、翅片换热器、板式换热器等。

开式热泵装置可以包括有一第二内冷换热器10，喷淋塔1的外壁面设有一第二冷源进口101、一第二冷源出口102，第二内冷换热器10位于喷液区14内，且第二内冷换热器10的进口和出口分别连接于第二冷源进口101和第二冷源出口102并分别与第二冷源进口101和第二冷源出口102相连通。来自外界的冷源介质通过第二冷源进口101进入到第二内冷换热器10中，通过喷液区14的烟气将热量传至冷源介质，冷源介质最后从第二冷源出口102排出。实现对烟气余热的回收利用。其中，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。

在溶液回路中可以设有一溶液泵18，溶液泵18的两端分别连接于稀溶液出口16和溶液进口21并分别与稀溶液出口16和溶液进口21相连通。通过溶液泵18使得溶液压力增加，加快溶液回路的循环运行，加快溶液吸收烟气中水蒸气、粉尘，提高溶液吸收烟气的余热。

喷淋塔1内可以设有一喷嘴19，喷嘴19位于喷液区14的顶部，且喷嘴19连接于浓溶液进口17并与浓溶液进口17相连通。通过喷嘴19使得烟气直接且充分与水接触，确保去除烟气中的水分和杂质，同时，实现高效回收烟气中的热量。喷淋塔1的外壁面上也可以设有一液位计，液位计连通于储液区13。通过液位计可以观察储液区13中水的液位高度，从而控制水进入喷淋塔1内，保证开式热泵装置的运行安全可靠。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型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实用新型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实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，所述开式热泵装置包括有一喷淋塔，所述喷淋塔设有一烟气进口、一烟气出口，其特征在于，所述开式热泵装置还包括有一再生器、一第一内冷换热器、一第一换热器，一固液分离器；

所述喷淋塔内设有一喷液区、一储液区，所述烟气进口和所述喷液区均位于所述储液区的上方，且所述烟气进口与所述喷液区之间相连通；

所述喷淋塔的外壁面设有一稀溶液出口、一浓溶液进口、一第一冷源进口、一第一冷源出口、一原液出口、一净液进口，所述浓溶液进口与所述喷液区的顶部相连通，所述稀溶液出口、所述第一冷源进口、所述第一冷源出口、所述原液出口、所述净液进口均与所述储液区相连通，所述固液分离器设有一原液进口、一固体出口、一净液出口，所述原液进口连接于所述原液出口并与所述原液出口相连通，所述净液出口连接于所述净液进口并与所述净液进口相连通；

所述第一内冷换热器位于所述储液区内，且所述第一内冷换热器的进口和出口分别连接于所述第一冷源进口和所述第一冷源出口并分别与所述第一冷源进口和所述第一冷源出口相连通；

所述再生器位于所述喷淋塔的外部，所述再生器的外壁面设有一溶液进口、一溶液出口、一第一加热介质进口、一第一加热介质出口，所述再生器的顶部设有一热源出口，所述溶液进口连接于所述稀溶液出口，所述溶液出口连接于所述浓溶液进口，且所述喷液区、所述储液区、所述再生器之间形成有一溶液回路；

所述第一换热器位于所述再生器内，且所述第一换热器的进口和出口分别连接于所述第一加热介质进口和所述第一加热介质出口并分别与所述第一加热介质进口和所述第一加热介质出口相连通。

2.如权利要求1所述的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其特征在于，所述喷淋塔内还设有一再热区，所述再热区位于所述喷液区的上方，所述喷淋塔的外壁面设有一第二加热介质进口、一第二加热介质出口，所述开式热泵装置还包括有一第二换热器，所述第二换热器位于所述再热区内，且所述第二换热器的进口和出口分别连接于所述第二加热介质进口和所述第二加热介质出口并分别与所述第二加热介质进口和所述第二加热介质出口相连通。

3.如权利要求2所述的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其特征在于，所述热源出口连接于所述第二加热介质进口并与所述第二加热介质进口相连通。

4.如权利要求2所述的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其特征在于，所述开式热泵装置包括有一第一热源换热器，所述第一热源换热器的外壁面设有一第一热源介质进口、一第一热源介质出口、一第一加热进口、一第一加热出口，所述第一热源介质进口连接于所述热源出口并与所述热源出口相连通，所述第一热源介质出口连接于所述第二加热介质进口并与所述第二加热介质进口相连通，所述第一加热进口连接于所述第一冷源出口并与所述第一冷源出口相连通。

5.如权利要求1所述的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其特征在于，所述开式热泵装置包括有一第二热源换热器，所述第二热源换热器的外壁面设有一第二热源介质进口、一第二热源介质出口、一第二加热进口、一第二加热出口，所述第二热源介质进口连接于所述溶液出口并与所述溶液出口相连通，所述第二热源介质出口连接于所述浓溶液进口并与所述浓溶液进口相连通，所述第二加热进口连接于所述第一冷源出口并与所述第一冷源出口相连通。

6.如权利要求1所述的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其特征在于，所述开式热泵装置包括有一第三热源换热器，所述第三热源换热器的外壁面设有一第三热源介质进口、一第三热源介质出口、一第三加热进口、一第三加热出口，所述第三热源介质进口连接于所述第一加热介质出口并与所述第一加热介质出口相连通，所述第三加热进口连接于所述第一冷源出口并与所述第一冷源出口相连通。

7.如权利要求1所述的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其特征在于，所述开式热泵装置包括有一第二内冷换热器，所述喷淋塔的外壁面设有一第二冷源进口、一第二冷源出口，所述第二内冷换热器位于所述喷液区内，且所述第二内冷换热器的进口和出口分别连接于所述第二冷源进口和所述第二冷源出口并分别与所述第二冷源进口和所述第二冷源出口相连通。

8.如权利要求1所述的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其特征在于，所述溶液回路中设有一溶液泵，所述溶液泵的两端分别连接于所述稀溶液出口和所述溶液进口并分别与所述稀溶液出口和所述溶液进口相连通。

9.如权利要求1所述的用于氧化铝焙烧炉节能、节水、脱白雾的开式热泵装置，其特征在于，所述喷淋塔内设有一喷嘴，所述喷嘴位于所述喷液区的顶部，且所述喷嘴连接于所述浓溶液进口并与所述浓溶液进口相连通。