一种复合热泵的烟气余热深度回收系统的制作方法

本技术涉及余热回收，尤其涉及基于电动压缩式热泵和吸收式热泵联合作用的燃煤锅炉烟气余热深度回收技术。

背景技术：

1、现有技术中公开了一种利用吸收式热泵回收烟气余热的集中供热系统(cn102242946b)，用烟气-水直接接触式换热器和吸收式热泵结合回收烟气热量，该系统能够显著的降低排烟温度，同时还能够在一定程度上降低排烟中氮氧化物浓度。但是由于受到吸收式热泵工况的限制，在热网回水实际运行温度一般不低于50℃情况下，单效吸收式热泵制取的低温水温度只能达到20℃左右，换热后的烟气排放温度一般在25℃以上，与北方地区冬季环境温度相比仍然存在较大的余热损失。虽然采用两级吸收式热泵理论上可以进一步回收余热、降低烟气排放温度，但两级吸收式热泵投资大，流程复杂，导致经济性较差，所以并没有实用案例。另外，传统的单段喷淋换热，烟气在降温过程中，随着水蒸气的冷凝，比热容发生比较大的变化，而喷淋水的比热容几乎不变，如果喷淋水的流量不发生变化，两股流体在换热温差方面难以有效匹配，也造成了比较大的不可逆传热损失。

2、由上所述，目前应用较多的基于吸收式热泵的烟气余热回收及消白项目，虽然显著降低了排烟温度，同时减少了排烟中污染物的排放，但是在目前工况下，由于受到吸收式热泵机组性能的制约，实际运行的排烟温度一般在25-30℃之间，与冬季的环境空气温度相比，仍然含有较大的余热量，因此本实用新型提出分段换热，分别利用电动压缩式热泵和吸收式热泵深度回收烟气余热的创新构想。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种能够以较少的设备投资而大幅提高烟气余热回收效率的烟气余热深度回收系统。

2、为解决上述问题，本实用新型提供了一种烟气余热回收系统，包括：喷淋塔、雨帽层、吸收式热泵、压缩式热泵、水水板换、低温循环泵、高温循环泵、高温循环水管路、低温循环管路、热网管路一、热网管路三、热网管路二；

3、所述喷淋塔内设置雨帽层，雨帽层将喷淋塔分割为高温喷淋段和低温喷淋段；

4、烟气从烟气入口进入高温喷淋段，释放热量到高温循环水后，通过雨帽层进入低温喷淋段换热，释放热量到低温循环水后从烟气出口离开系统；

5、所述低温喷淋段底部经低温循环泵与压缩式热泵吸热侧的输入端连通，压缩式热泵吸热侧的输出端通过低温循环管路与低温喷淋段中的喷淋管系连通；压缩式热泵产生的热量输出到热网管路一；

6、所述高温喷淋段底部经高温循环泵与吸收式热泵吸热侧输入端连通，吸收式热泵吸热侧输出端通过高温循环水管路与高温喷淋段中的喷淋管系连通；吸收式热泵产生的热量输出到热网管路二。

7、进一步的，所述高温喷淋段底部出口高温循环管路旁通一路到水水板换，高温循环水全部或旁通一部分到水水板换后再进入吸收式热泵；所述水水板换另一侧连接热网管路三，热网管路三另一端连接到热网管路一。当高温喷淋段出口循环水温度高于热网管路一中水温时，高温循环水加热热网管路一，即高温循环水热量直接输出热用户；当高温喷淋段出口循环水温度低于热网管路一水温且压缩式热泵产热量多于用户需求时，热网管路一加热高温循环水，即压缩式热泵产生的热量一部分作为吸收式热泵的低位热源，由吸收式热泵升温后输出到热网管路二中。

8、进一步的，高温循环管路旁通至水水板换的管路上设置循环增压泵。

9、进一步的，热网管路三上设置热网增压泵。

10、进一步的，所述雨帽层由多个雨帽组成。

11、进一步的，所述热网管路一和热网管路二串联连接为一个回路，热网水先进入吸收式热泵再进入压缩式热泵串联梯级加热。

12、进一步的，所述喷淋塔为喷淋形式空腔结构直接接触式换热器、塔板式结构直接接触式换热器或填料式结构直接接触式换热器中的一种。

13、进一步的，所述吸收式热泵的驱动能源为蒸汽、燃气或高温热水，所述压缩式热泵的驱动能源为电能。

14、烟气在喷淋塔中放热，温度降低，烟气中的水蒸汽将冷凝析出，因此两段喷淋塔中的水量在运行过程中将逐渐增加，为了维持喷淋塔中的水量平衡，在喷淋塔底部或循环水管路上设置烟气冷凝水溢流口或引出口，将多余的循环水排出系统。

15、本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

16、(1)将烟气/水喷淋换热塔通过雨帽层分割为高温喷淋换热段和低温喷淋换热段，雨帽层既能有效阻断两段之间的喷淋水交换，又能使烟气顺畅通过，不产生过大的烟气阻力。高温喷淋段的烟气热量通过吸收式热泵回收，低温喷淋段的烟气热量通过电动压缩式热泵回收，吸收式热泵与压缩式热泵的组合应用，既可以发挥吸收式热泵节能效果好的优势，又可以利用电动压缩式热泵工况适应性强可以回收更低温余热的优势，从而实现烟气余热高效、经济的深度回收。

17、(2)在喷淋塔从下往上设置两个换热段，通过调整换热介质水的温度和流量，使两个换热段具有针对不同温度烟气的阶梯换热能力。具体说，烟气从下往上流动，温度和含湿量逐步降低；换热介质水从上往下流动，通过分两段加入不同温度和流量的水，从而使烟气与水的热容量相匹配，减少了不可逆传热损失，进一步提高了烟气余热回收的效率。

技术特征：

1.一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，包括：喷淋塔(1)、雨帽层(2)、吸收式热泵(4)、压缩式热泵(3)、水水板换(5)、低温循环泵(6)、高温循环泵(7)、高温循环水管路(10)、低温循环管路(13)、热网管路一(9)、热网管路三(11)、热网管路二(12)；

2.根据权利要求1所述的一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，所述高温喷淋段底部出口高温循环管路旁通一路到水水板换(5)，高温循环水全部或旁通一部分到水水板换(5)后再进入吸收式热泵(4)；所述水水板换(5)另一侧连接热网管路三(11)，热网管路三(11)另一端连接到热网管路一(9)。

3.根据权利要求1所述的一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，高温循环管路旁通至水水板换(5)的管路上设置循环增压泵(8)。

4.根据权利要求1所述的一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，热网管路三(11)上设置热网增压泵(17)。

5.根据权利要求1所述的一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，当高温喷淋段出口循环水温度高于热网管路一(9)中水温时，高温循环水加热热网管路一(9)，即高温循环水热量直接输出热用户；当高温喷淋段出口循环水温度低于热网管路一(9)水温且压缩式热泵(3)产热量多于用户需求时，热网管路一(9)加热高温循环水，即压缩式热泵(3)产生的热量一部分作为吸收式热泵(4)的低位热源，由吸收式热泵(4)升温后输出到热网管路二(12)中。

6.根据权利要求1所述的一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，热网水串联加热，热网回水先进入吸收式热泵(4)加热升温，再进入压缩式热泵(3)进一步加热升温，实现梯级加热。

7.根据权利要求1所述的一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，所述喷淋塔(1)为喷淋形式空腔结构直接接触式换热器、塔板式结构直接接触式换热器或填料式结构直接接触式换热器中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，所述吸收式热泵(4)的驱动能源为蒸汽、燃气或高温热水。

9.根据权利要求1所述的一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，其特征在于，所述压缩式热泵(3)的驱动能源为电能。

技术总结
本技术涉及烟气余热回收技术领域，提供一种复合热泵的烟气余热深度回收系统，包括：喷淋塔、雨帽层、吸收式热泵、压缩式热泵、水水板换、循环水管路和热网管路等。雨帽层将喷淋塔分为高温喷淋段和低温喷淋段，高温循环水将高温喷淋段烟气热量输送给吸收式热泵，低温循环水将低温喷淋段烟气热量输送给压缩式热泵；烟气从烟气入口进入高温喷淋段，与高温循环水直接接触换热，再进入低温喷淋段，与低温循环水直接接触换热，最后从烟气出口离开。本技术通过设计合理流程并联合使用压缩式热泵和吸收式热泵，将烟气温度降低至接近环境温度，深度回收烟气余热，可适用于单独使用吸收式热泵因工况限制不能充分回收余热的情况。

技术研发人员：王海峰,袁永功,李厚洋,梁法志,张刚,贾红书,张世刚
受保护的技术使用者：青岛顺安热电有限公司
技术研发日：20230602
技术公布日：2024/1/15