CN217402647U - 利用余热和热泵的水盐热联产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及火电厂废水处理技术领域，提供一种利用余热和热泵的水盐热联产装置，包括脱硫废水处理系统、热泵系统和烟气换热系统，脱硫废水处理系统包括冷却结晶器，冷却结晶器用于将脱硫废水中的Na₂SO₄·10H₂O盐析出；热泵系统用于为冷却结晶器提供冷源；烟气换热系统包括烟气载热介质换热器，烟气载热介质换热器的放热侧用于与烟气管道连通，烟气载热介质换热器的吸热侧与热泵系统连通、为热泵系统提供热源。通过烟气载热介质换热器实现热泵系统的制冷剂与烟气的换热，能高效利用电厂中烟气的热量，有利于降低热泵系统的能源消耗，降低成本，实现脱硫废水资源化和电厂余热的合理利用、火电厂的节能减排。

Description

利用余热和热泵的水盐热联产装置

技术领域

本实用新型涉及火电厂废水处理技术领域，尤其涉及一种利用余热和热泵的水盐热联产装置。

背景技术

为降低火电厂及燃煤电厂排烟对环境造成污染，目前多采用湿法脱硫方式处理烟气，以减少NO_X和SO_X的排放，但又产出了脱硫废水，其脱硫废水的主要成分是NaCl和Na₂SO₄，还有少量的重金属离子；现有的脱硫废水处置方法主要包括蒸发塘结晶、蒸汽驱动蒸发结晶、烟道气蒸发结晶、脱硫废水引入除渣系统以及煤场喷洒等几种方式，但这些处理方式均属于污染物的转移，并非有效降低污染物对环境的潜在危害，并未实现脱硫废水中水与盐的资源化利用。

而脱硫废水的资源化主要在于回收脱硫废水中的盐和水。现有针对脱硫废水的NaCl和Na₂SO₄盐回收，主要采用的分盐结晶方式为利用蒸发结晶的方式析出脱硫废水中的NaCl和Na₂SO₄盐和利用冷冻结晶的方式析出Na₂SO₄·10H₂O盐。而冷冻结晶方式一般只利用制冷机蒸发侧来提供的冷量。这种冷冻结晶的方式一般需要使用机械冷源或吸收式冷机进行制冷，耗费了大量高品位电能和蒸汽资源，造成了火电厂余热资源的浪费，增加了火电厂清洁生产的成本，阻碍了循环经济的发展。

实用新型内容

本实用新型提供一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，用以解决现有技术中对脱硫废水中Na₂SO₄·10H₂O盐回收的冷冻结晶方式耗费大量高品位蒸汽和电能致使清洁生产的成本过高的缺陷。

本实用新型提供一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，包括：

脱硫废水处理系统，包括冷却结晶器，所述冷却结晶器用于将脱硫废水中的Na₂SO₄·10H₂O盐析出；

热泵系统，用于为所述冷却结晶器提供冷源；

烟气换热系统，包括烟气载热介质换热器，所述烟气载热介质换热器的放热侧用于与烟气管道连通，所述烟气载热介质换热器的吸热侧与所述热泵系统连通、为所述热泵系统提供热源。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，所述热泵系统包括发生器、冷凝器和吸收器，所述发生器的放热侧与所述烟气载热介质换热器的吸热侧连通，所述发生器的吸热侧出口经所述冷凝器的放热侧与所述冷却结晶器的制冷剂入口连通，所述吸收器的放热侧入口与所述冷却结晶器的制冷剂出口连通。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，所述脱硫废水处理系统还包括：

预浓缩设备，用于对脱硫废水进行预处理，所述预浓缩设备的进水口与脱硫塔的出水口连通；

第一蒸发结晶器，用于将脱硫废水中的Na₂SO₄盐析出，所述第一蒸发结晶器的进水口与所述预浓缩设备的出水口连通，所述第一蒸发结晶器的出水口与所述冷却结晶器的进水口连通；

第二蒸发结晶器，用于将脱硫废水中的NaCl盐析出，所述第二蒸发结晶器的进水口与所述冷却结晶器的出水口连通。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，所述脱硫废水处理系统还包括冷凝水收集系统，所述冷凝水收集系统包括：

冷凝水收集设备，用于收集冷凝水；

第一蒸汽冷凝器，所述第一蒸汽冷凝器的冷凝水进口与所述第一蒸发结晶器的二次蒸汽出口连通，所述第一蒸汽冷凝器的冷凝水出口与所述冷凝水收集设备连通；

第二蒸汽冷凝器，所述第二蒸汽冷凝器的冷凝水进口与所述第二蒸发结晶器的二次蒸汽出口连通，所述第二蒸汽冷凝器的冷凝水出口与所述冷凝水收集设备连通。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，还包括用于给热用户供热的供暖系统，所述供暖系统包括：

第一回水支路，用于与热用户连通，所述第一回水支路通过烟气余热回收装置与烟气换热；

和/或，

第二回水支路，用于与热用户连通，所述第二回水支路与所述冷凝器的放热侧和所述吸收器的吸热侧连通；

和/或，

第三回水支路，用于与热用户连通，所述第三回水支路与所述第一蒸汽冷凝器的吸热侧连通；

和/或，

第四回水支路，用于与热用户连通，所述第四回水支路与所述第二蒸汽冷凝器的吸热侧连通。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，所述脱硫废水处理系统还包括回热器，所述回热器的放热侧入口与所述第一蒸发结晶器的出水口连通，所述回热器的放热侧出口与所述冷却结晶器的进水口连通，所述回热器的吸热侧入口与所述冷却结晶器的出水口连通，所述回热器的吸热侧出口与所述第二蒸发结晶器的进水口连通。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，所述冷却结晶器包括：

蒸发器，所述蒸发器的放热侧入口用于供脱硫废水进入，所述蒸发器的吸热侧入口与所述冷凝器的放热侧出口连通，所述蒸发器的吸热侧出口与所述吸收器的放热侧入口连通；

冷却结晶室，所述冷却结晶室的入口与所述蒸发器的放热侧出口连通。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，所述第一蒸发结晶器包括：

第一换热器，所述第一换热器的吸热侧入口与所述预浓缩设备的出水口连通，所述第一换热器的放热侧与所述烟气载热介质换热器的吸热侧连通；

第一真空结晶器，所述第一真空结晶器的进水口与所述第一换热器的吸热侧出口连通，所述第一真空结晶器的出水口与所述冷却结晶器的进水口连通。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，所述第二蒸发结晶器包括：

第二换热器，所述第二换热器的吸热侧入口与所述冷却结晶器的出水口连通，所述第二换热器的放热侧与所述烟气载热介质换热器的吸热侧连通；

第二真空结晶器，所述第二真空结晶器的进水口与所述第二换热器的吸热侧出口连通，所述第二真空结晶器的出水口与烟道喷淋设备连通。

根据本实用新型提供的一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，所述热泵系统还包括溶液热交换器，所述吸收器的放热侧出口经所述溶液热交换器的稀溶液侧与所述发生器的稀溶液入口连通，所述发生器的浓溶液侧出口经所述溶液热交换器的浓溶液侧与所述吸收器的放热侧入口相连通。

本实用新型提供的利用余热与热泵的水盐热联产装置，通过热泵系统为脱硫废水处理系统的冷却结晶器提供冷源，使冷却结晶器将脱硫废水中的Na₂SO₄·10H₂O冷却结晶，从而析出Na₂SO₄·10H₂O盐；并且通过烟气载热介质换热器实现热泵系统中制冷剂与烟气的换热，有效利用烟气余热为热泵系统提供其工作所需的热量，有利于降低热泵系统的能源消耗，同时回收了系统中烟气、二次蒸汽及热泵冷凝器的余热，实现热用户供暖水加热。该系统既能够高效利用电厂中余热，而且有效降低了火电厂排烟以及脱硫废水对环境的污染，实现脱硫废水中的盐，水资源化利用和热用户供暖，从而实现火电厂的节能减排，推动循环经济的可持续发展。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的利用余热和热泵的水盐热联产装置的结构示意图。

附图标记：

1：烟气载热介质换热器；2：烟道喷淋设备；3：除尘器；

4：脱硫塔；5：烟气余热回收装置；6：烟囱；

7：预浓缩设备；71：预处理装置；72：多效蒸发浓缩设备；

8：第一蒸发结晶器；81：第一真空结晶器；82：第一换热器；

83：第一循环泵；84：第一过滤器；85：第一蒸汽冷凝器；

9：回热器；10：冷却结晶器；101：冷却结晶室；

102：蒸发器；103：冷却结晶循环泵；104：冷却结晶过滤器；

11：第二蒸发结晶器；111：第二真空结晶器；112：第二换热器；

113：第二循环泵；114：第二过滤器；115：第二蒸汽冷凝器；

12：冷凝水收集设备；121：真空泵；122：储水罐；

13：吸收式热泵；131：发生器；132：冷凝器；

133：节流阀；134：吸收器；135：溶液泵；

136：溶液热交换器；161：第一阀门；162：第二阀门；

163：第三阀门；164：第四阀门；165：第五阀门。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1描述本实用新型的利用余热和热泵的水盐热联产装置。

如图1所示，本实用新型提供的一种利用余热和热泵的水盐热联产装置，包括脱硫废水处理系统、热泵系统和烟气换热系统。

其中，脱硫废水处理系统包括冷却结晶器10，冷却结晶器10用于将脱硫废水中的Na₂SO₄·10H₂O析出。热泵系统用于为冷却结晶器10提供冷源，以实现脱硫废水中Na₂SO₄·10H₂O盐的析出。

并且，烟气换热系统包括烟气载热介质换热器1，烟气载热介质换热器1的放热侧用于与烟气管道连通，烟气载热介质换热器1的吸热侧用于与热泵系统连接，这样，可以利用烟气余热为热泵系统提供其工作所需的热量，有利于减少高品位蒸汽和电能的使用，降低热泵系统的高品位能源消耗，有利于降低成本。

这里，烟气载热介质换热器1的吸热侧与热泵系统通过换热循环管路连通，并且换热循环管路内设置有能够与烟气换热的载热介质。

如此设置，通过热泵系统为脱硫废水处理系统的冷却结晶器10提供冷源，可实现脱硫废水中的Na₂SO₄·10H₂O冷却结晶，使冷却结晶器10中析出Na₂SO₄·10H₂O盐；并且通过烟气载热介质换热器1实现热泵系统中制冷剂与烟气的换热，有效利用烟气余热为热泵系统提供其工作所需的热量，既能够高效利用电厂中烟气的热量，又有利于降低热泵系统的高品位能源消耗，降低成本；而且有效降低了火电厂排烟以及脱硫废水对环境的污染，实现脱硫废水资源化和电厂余热的合理利用，从而实现火电厂的节能减排，推动循环经济的可持续发展。

在本实用新型的可选实施例中，热泵系统可以为吸收式热泵13，吸收式热泵13包括发生器131、冷凝器132和吸收器134。其中，发生器131的放热侧与烟气载热介质换热器1的吸热侧连通，发生器131的吸热侧出口经过冷凝器132的放热侧与冷却结晶器10连通，以使吸收式热泵13内的制冷剂能够经过冷却结晶器10，从而为冷却结晶器10提供冷源。

在本实施例中，吸收式热泵13还包括节流阀133，节流阀133的入口与冷凝器132的放热侧出口连通，节流阀133的出口与冷却结晶器10连通。这里，制冷剂可以为水蒸气。

在发生器131中，发生器131吸热侧内的溶液中的水蒸气被发生器131放热侧的热量加热蒸发为过热蒸汽，过热蒸汽经过冷凝器132的放热侧被冷凝为高压冷凝水，高压冷凝水流经节流阀133，被节流阀133节流为低压冷凝水，然后进入冷却结晶器10内，低压冷凝水在冷却结晶器10内吸收脱硫废水的热量，实现对脱硫废水的冷却，低压冷凝水汽化为低压水蒸气后，低压水蒸气进入吸收器134的放热侧内，被吸收器134中的浓溶液吸收。

并且，在本实施例中，热泵系统还包括溶液热交换器136，吸收器134的放热侧入口与冷却结晶器10的制冷剂出口连通，吸收器134的放热侧出口经溶液热交换器136的稀溶液侧与发生器131的稀溶液入口连通，发生器131的浓溶液侧出口经溶液热交换器136的浓溶液侧与吸收器134的放热侧入口连通。

在发生器131中，稀溶液中的水蒸气被发生器131的放热侧中的载热介质加热蒸发为过热蒸汽，这时，发生器131内的溶液变为浓溶液，高温的浓溶液流经溶液热交换器136的放热侧与吸收器134的放热侧出口的低温稀溶液换热降温，降温后的低温浓溶液流入吸收器134内吸收水蒸气变为稀溶液，低温稀溶液流经溶液热交换器136被加热后进入发生器131内，实现吸收式热泵13内溶液的循环。

在本实施例中，热泵系统还包括溶液泵135，溶液泵135的进口与吸收器134的放热侧出口连通，溶液泵135的出口与溶液热交换器136的稀溶液侧入口连通、以将吸收器134内的稀溶液经过溶液热交换器136导入到发生器131内。

在本实用新型的可选实施例中，冷却结晶器10包括蒸发器102和冷却结晶室101，蒸发器102的放热侧入口用于供脱硫废水进入，蒸发器102的吸热侧入口与冷凝器132的放热侧出口连通，具体地蒸发器102的吸热侧入口与节流阀133连通，蒸发器102的吸热侧出口与吸收器134的放热侧入口连通，这样，节流阀133流出的低压冷凝水在蒸发器102内吸收脱硫废水的热量，通过蒸发器102实现脱硫废水和制冷剂的换热，使脱硫废水被制冷剂冷却；并且冷却结晶室101的入口与蒸发器102的放热侧出口连通，以便于冷却后的脱硫废水进入冷却结晶室101内结晶。

这里，冷却结晶室可以为外循环式冷却结晶器，或其他可以实现类似功能的冷却结晶器。

在可选的实施例中，冷却结晶器10还包括冷却结晶循环泵103和冷却结晶过滤器104，冷却结晶循环泵103能够将脱硫废水排入到蒸发器102内，这里，冷却结晶循环泵103的出口与蒸发器102的放热侧入口连通；冷却结晶过滤器104的进水口与冷却结晶室101的出水口连通，冷却结晶过滤器104能够将冷却结晶室101产生的晶体和脱硫废水清液分离，使Na₂SO₄·10H₂O晶体c析出，如图1中所示。

在本实用新型的可选实施例中，脱硫废水处理系统还包括预浓缩设备7、第一蒸发结晶器8和第二蒸发结晶器11，预浓缩设备7的进水口与脱硫塔4的出水口连通，第一蒸发结晶器8的进水口与预浓缩设备7的出水口连通，第一蒸发结晶器8的出水口与冷却结晶器10的进水口连接；第二蒸发结晶器11的进水口与冷却结晶器10的出水口连通；其中，预浓缩设备7用于对脱硫废水进行预浓缩处理，使脱硫废水中的Na₂SO₄的浓度接近饱和，第一蒸发结晶器8用于将脱硫废水中的Na₂SO₄盐析出，第二蒸发结晶器11用于将脱硫废水中的NaCl盐析出。

从脱硫塔4流出的脱硫废水经过预浓缩设备7，使脱硫废水中的Na₂SO₄的浓度接近饱和，脱硫废水与预浓缩设备7中的循环料液混合后进入第一蒸发结晶器8内产生Na₂SO₄晶体。

然后，从第一蒸发结晶器8流出的脱硫废水清液经过蒸发器102被制冷剂冷却后，进入冷却结晶室101内结晶。

需要说明的是，由于Na₂SO₄溶解度在低温范围受温度影响较大，NaCl溶解度影响不大，在冷却结晶室101内的结晶为Na₂SO₄·10H₂O，产生Na₂SO₄·10H₂O晶体。

冷却结晶室101流出的脱硫废水清液进入第二蒸发结晶器11内，此时脱硫废水中的NaCl浓度接近饱和，在第二蒸发结晶器11内蒸发产生NaCl晶体。

这里，第一蒸发结晶器8和第二蒸发结晶器11可以为强制循环蒸发结晶器，也可以是能够实现类似功能的蒸发结晶器。

在可选的实施例中，预浓缩设备7包括预处理装置71和多效蒸发浓缩设备72，预处理装置71的进水口与脱硫塔4的出水口连通，预处理装置71的出水口与多效蒸发浓缩设备72的进水口连通，多效蒸发浓缩设备72的出水口与第一蒸发结晶器8的进水口连通；其中，预处理装置71用于除去脱硫废水中的硬度离子、重金属离子，使脱硫废水的主要成分为Na₂SO₄和NaCl，多效蒸发浓缩设备72用于使脱硫废水蒸发浓缩，使脱硫废水中的Na₂SO₄的浓度接近饱和。

需要说明的是，多效蒸发浓缩设备72中设置有循环料液，循环料液可以为脱硫废水。预处理装置71和多效蒸发浓缩设备72可以为现有设备，这里不对预处理装置71和多效蒸发浓缩设备72进行具体限定，只需能够分别实现去除脱硫废水中的硬度离子、重金属离子的作用和使脱硫废水蒸发浓缩的作用即可。这里，多效蒸发浓缩设备72可以是2-4效。

在可选的实施例中，脱硫废水处理系统还包括回热器9，回热器9的放热侧入口与第一蒸发结晶器8的出水口连通，回热器9的放热侧出口与冷却结晶器10的进水口连通；回热器9的吸热侧入口与冷却结晶器10的出水口连通，回热器9的吸热侧出口与第二蒸发结晶器11的进水口连通。回热器9可以采用壳管式换热器，也可以采用其他能够实现类似功能的换热器。

具体地，回热器9的放热侧入口与第一蒸发结晶器8的出水口连通，回热器9的放热侧出口与蒸发器102的放热侧入口连通；回热器9的吸热侧入口与冷却结晶室101的出水口连通，回热器9的吸热侧出口与第二蒸发结晶器11的进水口连通。

其中，冷却结晶器10的冷却结晶循环泵103的进口可以与回热器9的放热侧出口连通，冷却结晶过滤器104的出水口可以与回热器9的吸热侧入口连通。

这样，从冷却结晶室101流出的脱硫废水清液能够通过回热器9被第一蒸发结晶器8流出的脱硫废水清液预热，减少第二蒸发结晶器11所需加热量，提高后续第二蒸发结晶器11的蒸发效果，从而有利于析出NaCl晶体。

在可选的实施例中，第一蒸发结晶器8包括第一换热器82和第一真空结晶器81，第一换热器82的吸热侧入口与预浓缩设备7的出水口连通，第一换热器82的放热侧与烟气载热介质换热器1的吸热侧连通，第一真空结晶器81的进水口与第一换热器82的吸热侧出口连通，第一真空结晶器81的出水口与冷却结晶器10的进水口连通。这样，经过预浓缩设备7处理后的脱硫废水进入第一换热器82内与载热介质进行换热后进入第一真空结晶器81内蒸发结晶，并且第一换热器82的放热侧与烟气载热介质换热器1的吸热侧连通，能够有效利用烟气余热对脱硫废水加热，既能够对烟气余热进行有效利用，又能够降低对脱硫废水处理过程中的能源消耗，有利于降低成本。

在本实施例中，第一蒸发结晶器8还包括第一循环泵83和第一过滤器84，第一循环泵83的进口与多效蒸发浓缩设备72的出水口连通，第一循环泵83的出口与第一换热器82的吸热侧入口连通，第一循环泵83能够将多效蒸发浓缩设备72流出的脱硫废水排入到第一换热器82内；第一过滤器84的进水口与第一真空结晶器81的出水口连通，第一过滤器84的出水口与回热器9的放热侧入口连通，第一过滤器84能够将第一真空结晶器81产生的晶体和脱硫废水清液分离，使Na₂SO₄晶体析出。

在可选的实施例中，第二蒸发结晶器11包括第二换热器112和第二真空结晶器111，第二换热器112的吸热侧入口与冷却结晶器10的出水口连通，第二换热器112的放热侧与烟气载热介质换热器1的吸热侧连通，第二真空结晶器111的进水口与第二换热器112的吸热侧出口连通，第二真空结晶器111的出水口与烟道喷淋设备2连通。这样，经过冷却结晶器10处理后的脱硫废水进入第二换热器112内与载热介质进行换热后进入第二真空结晶器111内蒸发结晶，并且第二换热器112的放热侧与烟气载热介质换热器1的吸热侧连通，能够有效利用烟气对脱硫废水加热，既能够对烟气余热进行有效利用，又能够降低度对脱硫废水处理过程中的能源消耗，有利于降低成本。

在本实施例中，第二蒸发结晶器11还包括第二循环泵113和第二过滤器114，第二循环泵113的进口与冷却结晶器10的出水口连通，第二循环泵113的出口与第二换热器112的吸热侧入口连通，第二循环泵113能够将冷却结晶器10流出的脱硫废水排入到第二换热器112内；第二过滤器114的进水口与第二真空结晶器111的出水口连通，第二过滤器114的出水口与烟道喷淋设备2连通，第二过滤器114能够将第二真空结晶器111产生的晶体和脱硫废水清液分离，使NaCl晶体析出。

这里，第二过滤器114的出水口与烟道喷淋设备2连通，以使剩余脱硫废水清液能够被送至烟道喷淋设备2处，并且烟道喷淋设备2可以设置在烟气管道内，利用烟气余热将剩余脱硫废水清液蒸干，并利用除尘器3将无机盐颗粒与飞灰一同捕集，以实现脱硫废水零排放处理。

在本实用新型的可选实施例中，脱硫废水处理系统还包括冷凝水收集系统，冷凝水收集系统包括冷凝水收集设备12、第一蒸汽冷凝器85和第二蒸汽冷凝器115，第一蒸汽冷凝器85的冷凝水进口与第一蒸发结晶器8的二次蒸汽出口连通，具体地，第一蒸汽冷凝器85的冷凝水进口可以与第一真空结晶器81的二次蒸汽出口连通，第一蒸汽冷凝器85的冷凝水出口与冷凝水收集设备12连通；第二蒸汽冷凝器115的冷凝水进口与第二蒸发结晶器11的二次蒸汽出口连通，具体地，第二蒸汽冷凝器115的冷凝水进口可以与第二真空结晶器111的二次蒸汽出口连通，第二蒸汽冷凝器115的冷凝水出口与冷凝水收集设备12连通。

这样，通过第一蒸汽冷凝器85和第二蒸汽冷凝器115分别将第一真空结晶器81和第二真空结晶器111产生的水蒸气冷凝为冷凝水、并收集到冷凝水收集设备12内，实现了脱硫废水中水资源的回收，收集的冷凝水水质较好，可供电厂其余用水单元使用，减少了用水费用。

这里，冷凝水收集设备12包括真空泵121和储水罐122，储水罐122与第一蒸汽冷凝器85的冷凝水出口和第二蒸汽冷凝器115的冷凝水出口连通，真空泵121的进口与储水罐122的出口连通，以便于将储水罐122内的冷凝水导出。

在本实用新型的可选实施例中，烟气载热介质换热器1的吸热侧出口连接有三条支路，其中两条支路分别与第一换热器82和第二换热器112的放热侧连通，载热介质在第一换热器82和第二换热器112中与脱硫废水换热后冷却，第三条支路与吸收式热泵13的发生器131放热侧连通，载热介质在吸收式热泵13中冷却，三条支路中的载热介质汇合后，送入烟气载热介质换热器1的吸热侧入口被烟气加热。

在本实用新型的可选实施例中，本利用余热与热泵的水盐热联产装置还包括烟气处理系统，烟气处理系统包括空预器、烟气载热介质换热器1、烟道喷淋设备2、除尘器3、脱硫塔4、烟气余热回收装置5和烟囱6。其中，烟气载热介质换热器1的放热侧入口与空预器的烟气出口连通，烟气载热介质换热器1的放热侧出口与除尘器3的入口连通，烟道喷淋设备2设置在烟气载热介质换热器1的放热侧出口与除尘器3之间的管道内，除尘器3的烟气出口与脱硫塔4的烟气入口连通，脱硫塔4的烟气出口流经烟气余热回收装置5后从烟囱6排出。从空预器排出的烟气流经烟气载热介质换热器1将载热介质加热，换热后的烟气经过烟道喷淋设备2将第二蒸发结晶器11排出的高浓度母液蒸发后，流经除尘器3，除尘器3除去烟气中的飞灰及蒸干母液颗粒后，烟气再流入脱硫塔4内经过脱硫塔4的喷淋产生脱硫废水，经过脱硫塔4的烟气流经烟气余热回收装置5加热供热回水，最后烟气被送至烟囱6排出。

在本实施例中，烟气余热回收装置5可以为间壁式换热器或直接接触式换热器，以进行余热回收，该烟气余热回收装置5位置可以设在脱硫塔4之后，也可以设置在除尘器3和脱硫塔4之间。

在本实用新型的可选实施例中，本利用余热与热泵的水盐热联产装置还包括用于给热用户供热的供暖系统。

其中，供暖系统包括第一回水支路，第一回水支路用于与热用户连通，并且第一回水支路通过烟气余热回收装置5与烟气换热。这样，有效利用烟气余热对热用户提供供暖所需的热量，有利于降低供暖所需的能源，有利于降低供暖成本。

供暖系统还可以包括第二回水支路，第二回水支路用于与热用户连通，并且第二回水支路与冷凝器132的放热侧和吸收器134的吸热侧连通，这样，第二回水支路中的水进入吸收式热泵13的冷凝器132与高压过热水蒸气进行换热，能够有效利用冷凝器132对制冷剂进行冷凝时产生的热量；然后，第二回水支路中的水再进入吸收器134的吸热侧吸收水蒸气的冷凝热后流回热用户内，有利于降低供暖成本。

供暖系统还可以包括第三回水支路，第三回水支路用于与热用户连通，并且第三回水支路与第一蒸汽冷凝器85的吸热侧连通，这样，第三回水支路中的水能够有效利用第一蒸汽冷凝器85对水蒸气进行冷凝时产生的热量，有利于降低供暖成本。

供暖系统还可以包括第四回水支路，第四回水支路用于与热用户连通，并且第四回水支路与第二蒸汽冷凝器115的吸热侧连通，这样，第四回水支路中的水能够有效利用第二蒸汽冷凝器115对水蒸气进行冷凝时产生的热量，有利于降低供暖成本。

在本实施例中，供暖系统还包括低温回水干路和高温回水干路，低温回水干路的进水口与热用户的出水口连通，高温回水干路的出水口与热用户的进水口连通，并且，第一回水支路、第二回水支路、第三回水支路和第四回水支路的进水口均与低温回水干路的出水口连通，第一回水支路、第二回水支路、第三回水支路和第四回水支路的出水口均与高温回水干路的进水口连通。

这里，为了便于调节出水量和进水量、以及便于对管路进行检修，在低温回水干路上设置有第五阀门165，在第一回水支路上设置有第一阀门161，在第二回水支路上设置有第二阀门162，在第三回水支路上设置有第三阀门163，在第四回水支路上设置有第四阀门164，并且在高温回水干路上设置有供热水泵。这样，可通过独立调节阀门开度控制水量和热回收热量。

热用户出口供暖水连接建筑用户的低温回水干路，低温回水干路连接第五阀门165进水，第五阀门165的出水连接四路回水支路，第一回水支路连接烟气余热回收装置5吸热侧入口，第一回水支路的出口经第一阀门161至高温回水干路；第二回水支路中的水进入吸收式热泵13的冷凝器132吸热侧入口，冷凝器132的吸热侧出口连接吸收式热泵13的吸收器134吸热侧出口，经第二阀门162连接至高温回水干路；第三回水支路进入第一蒸汽冷凝器85的吸热侧入口，第三回水支路的出口经第三阀门163连接至高温回水干路；第四回水回路中的水进入第二蒸汽冷凝器115的吸热侧入口，第四回水回路的出口经第四阀门164连接至高温回水干路；高温回水干路与供热水泵相连，供热水经加压后送至热用户。

本实用新型提供的一种利用余热和热泵的水盐热联产装置，采用热电厂的烟气余热作为脱硫废水蒸发结晶和冷却结晶的主体能源，无需外部高温蒸汽的投入，实现了余热的高效利用；利用烟气余热进行蒸发结晶，吸收式热泵13进行冷却结晶，可实现浓缩和结晶过程驱动热源的分离，避免各环节的相互耦合，降低了装置运行的控制难度。并且通过余热蒸发和吸收式热泵13冷却的联合分级结晶，实现了脱硫废水中硫酸钠、氯化钠和水的高纯度分离和回收利用，并实现了脱硫废水资源化利用，显著降低了脱硫废水资源化转化成本，并有效降低了污染物对环境的潜在危害。

并且，通过回收电厂低温余热进行供暖，将电厂的烟气余热、吸收式热泵13中的冷凝热和吸收热、以及两个蒸发结晶器的二次蒸气余热进行回收来加热建筑的供暖回水，有效地提高了电厂余热回收效率，降低了供热成本，扩大了供热规模。

利用冷却结晶后的低温溶液预冷经过第一蒸发结晶器8结晶后的高温溶液，可大幅度减小制冷剂与溶液之间的换热温差，进而降低换热器不匹配损失，实现品位的合理利用，能够解决能量利用不匹配不合理的问题。

本实用新型提供的一种利用余热和热泵的水盐热联产装置，在原有脱硫废水预处理、蒸发浓缩、余热蒸发和热泵冷却联合分级结晶及分盐资源化的基础上，利用吸收式热泵的冷凝和吸收热，烟气余热以及二次蒸汽冷凝热进行供暖，并利用回热器分别实现脱硫废水冷却结晶预冷以及蒸发结晶预热，减少热泵耗能，将蒸发结晶产生的二次蒸汽冷凝水收集，可以实现电厂水、盐和热的协同回收，降低火电厂排烟以及脱硫废水对环境的污染，实现脱硫废水资源化和电厂余热的合理利用，从而火电厂的节能减排，推动循环经济的可持续发展。

以某600MW电厂为例，通过本利用余热和热泵的水盐热联产装置实现电厂水、盐、热的协同回收的流程如下：

脱硫废水的处理流程：脱硫塔4喷淋烟气产生的脱硫废水排放量18t/h，脱硫废水含氯化钠和硫酸钠的比例为1.5:1.13。经过预处理设备除去脱硫废水中的硬度离子，重金属离子，此时，脱硫废水主要成分为NaCl和Na₂SO₄。脱硫废水流经多效蒸发浓缩设备72后，溶液中的Na₂SO₄浓度接近饱和，脱硫废水的温度降低至60℃，脱硫废水与循环料液混合进入第一蒸发结晶器8，被循环蒸汽加热，并在第一真空结晶器81中蒸发，蒸发温度为50℃，第一真空结晶器81的出料被第一过滤器84过滤，产生Na₂SO₄晶体；

50℃脱硫废水清液进入回热器9与冷却结晶器10的10℃出料换热，实现预冷却，与循环料液混合进入冷却结晶器10，被制冷剂冷却至10℃，进入冷却结晶室101结晶，由于Na₂SO₄溶解度在10-50℃范围受温度影响较大，NaCl溶解度影响不大，因此结晶主要为Na₂SO₄·10H₂O，冷却结晶器10的出料被冷却结晶过滤器104过滤，产生Na₂SO₄·10H₂O晶体；

10℃脱硫废水清液进入回热器9实现预热后，与循环料液混合进入第二蒸发结晶器11，此时溶液中的NaCl浓度接近饱和，被循环加热，并在第二真空结晶器111中蒸发，蒸发温度为50℃，第二真空结晶器111被第二过滤器114过滤，产生NaCl晶体；

第二真空结晶器111剩余排出的高浓度残液较少，可直接进入烟道内的烟道喷淋设备2中喷淋至烟气中，排出的高浓度残液，喷雾干化后进入其后的除尘器3回收干化固体a。

吸收式热泵13制冷剂的制冷过程：吸收式热泵13采用0.1MPa的饱和蒸汽作为驱动蒸汽，吸收式热泵13可以为溴化锂吸收式热泵。溴化锂溶液在发生器131进行发生，溶液放气范围为4％，发生温度为80℃，产生的水蒸气进入冷凝器132中放热冷凝，以加热供暖水，冷凝温度为60℃，冷凝水经过节流阀133减压后进入蒸发器102中与溶液进行换热，汽化蒸发，蒸发温度为5℃。蒸发后的水蒸气进入吸收器134中被溴化锂溶液吸收，吸收过程放出的热量加热供暖水，从吸收器134流至发生器131的稀溶液与从发生器131流出至吸收器134的浓溶液通过溶液热交换器136进行热量交换。

烟气流程：空预器出口烟气温度为120-150℃，流经烟气载热介质换热器1，换热后的烟气流经烟道喷淋设备2，蒸发第二蒸发结晶器11排出的高浓度残液，喷雾干化后进入其后的除尘器3回收干化固体a，烟气温度降低至90℃，然后烟气流经脱硫塔4喷淋，产生脱硫废水，烟气温度降低至50-55℃，然后烟气流经烟气余热回收装置5，加热供热回水，将水从40℃加热至45℃，最后烟气送至烟囱6排出。

供暖水流程：建筑用户的低温回水干路从热用户流出后，分为四条回水支路：

第一回水支路供热回水进入烟气余热回收装置5，从40℃加热至45℃，流至高温回水干路；第二回水支路进入吸收式热泵13的冷凝器132，与冷凝温度为60℃的制冷剂进行换热，从40℃加热至45℃，流至高温回水干路；第三回水支路进入第一蒸汽冷凝器85，吸收50℃二次蒸汽的冷凝热，从40℃加热至45℃，流至高温回水干路；第四回水支路进入第二蒸汽冷凝器115，吸收50℃的二次蒸汽冷凝热，从40℃加热至45℃，流至高温回水干路；高温回水干路的供水由供热水泵一同送至热用户供暖。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，包括：

脱硫废水处理系统，包括冷却结晶器，所述冷却结晶器用于将脱硫废水中的Na₂SO₄·10H₂O盐析出；

热泵系统，用于为所述冷却结晶器提供冷源；

烟气换热系统，包括烟气载热介质换热器，所述烟气载热介质换热器的放热侧用于与烟气管道连通，所述烟气载热介质换热器的吸热侧与所述热泵系统连通、为所述热泵系统提供热源。

2.根据权利要求1所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，所述热泵系统包括发生器、冷凝器和吸收器，所述发生器的放热侧与所述烟气载热介质换热器的吸热侧连通，所述发生器的吸热侧出口经所述冷凝器的放热侧与所述冷却结晶器的制冷剂入口连通，所述吸收器的放热侧入口与所述冷却结晶器的制冷剂出口连通。

3.根据权利要求2所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，所述脱硫废水处理系统还包括：

预浓缩设备，用于对脱硫废水进行预处理，所述预浓缩设备的进水口与脱硫塔的出水口连通；

第一蒸发结晶器，用于将脱硫废水中的Na₂SO₄盐析出，所述第一蒸发结晶器的进水口与所述预浓缩设备的出水口连通，所述第一蒸发结晶器的出水口与所述冷却结晶器的进水口连通；

第二蒸发结晶器，用于将脱硫废水中的NaCl盐析出，所述第二蒸发结晶器的进水口与所述冷却结晶器的出水口连通。

4.根据权利要求3所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，所述脱硫废水处理系统还包括冷凝水收集系统，所述冷凝水收集系统包括：

冷凝水收集设备，用于收集冷凝水；

第一蒸汽冷凝器，所述第一蒸汽冷凝器的冷凝水进口与所述第一蒸发结晶器的二次蒸汽出口连通，所述第一蒸汽冷凝器的冷凝水出口与所述冷凝水收集设备连通；

第二蒸汽冷凝器，所述第二蒸汽冷凝器的冷凝水进口与所述第二蒸发结晶器的二次蒸汽出口连通，所述第二蒸汽冷凝器的冷凝水出口与所述冷凝水收集设备连通。

5.根据权利要求4所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，还包括用于给热用户供热的供暖系统，所述供暖系统包括：

第一回水支路，用于与热用户连通，所述第一回水支路通过烟气余热回收装置与烟气换热；

和/或，

第二回水支路，用于与热用户连通，所述第二回水支路与所述冷凝器的放热侧和所述吸收器的吸热侧连通；

和/或，

第三回水支路，用于与热用户连通，所述第三回水支路与所述第一蒸汽冷凝器的吸热侧连通；

和/或，

第四回水支路，用于与热用户连通，所述第四回水支路与所述第二蒸汽冷凝器的吸热侧连通。

6.根据权利要求3所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，所述脱硫废水处理系统还包括回热器，所述回热器的放热侧入口与所述第一蒸发结晶器的出水口连通，所述回热器的放热侧出口与所述冷却结晶器的进水口连通，所述回热器的吸热侧入口与所述冷却结晶器的出水口连通，所述回热器的吸热侧出口与所述第二蒸发结晶器的进水口连通。

7.根据权利要求2所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，所述冷却结晶器包括：

蒸发器，所述蒸发器的放热侧入口用于供脱硫废水进入，所述蒸发器的吸热侧入口与所述冷凝器的放热侧出口连通，所述蒸发器的吸热侧出口与所述吸收器的放热侧入口连通；

冷却结晶室，所述冷却结晶室的入口与所述蒸发器的放热侧出口连通。

8.根据权利要求3所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，所述第一蒸发结晶器包括：

第一换热器，所述第一换热器的吸热侧入口与所述预浓缩设备的出水口连通，所述第一换热器的放热侧与所述烟气载热介质换热器的吸热侧连通；

第一真空结晶器，所述第一真空结晶器的进水口与所述第一换热器的吸热侧出口连通，所述第一真空结晶器的出水口与所述冷却结晶器的进水口连通。

9.根据权利要求3所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，所述第二蒸发结晶器包括：

第二换热器，所述第二换热器的吸热侧入口与所述冷却结晶器的出水口连通，所述第二换热器的放热侧与所述烟气载热介质换热器的吸热侧连通；

第二真空结晶器，所述第二真空结晶器的进水口与所述第二换热器的吸热侧出口连通，所述第二真空结晶器的出水口与烟道喷淋设备连通。

10.根据权利要求2所述的利用余热与热泵的水盐热联产装置，其特征在于，所述热泵系统还包括溶液热交换器，所述吸收器的放热侧出口经所述溶液热交换器的稀溶液侧与所述发生器的稀溶液入口连通，所述发生器的浓溶液侧出口经所述溶液热交换器的浓溶液侧与所述吸收器的放热侧入口相连通。

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