烟气余热分段式利用装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及余热利用装置，公开了烟气余热分段式利用装置，该装置包括热水型溴化锂机组，所述热水型溴化锂机组分别与高温段换热器、低温段换热器连通，高温段换热器低温段换热器连通。本发明装置最终排烟温度低，能充分回收烟气的显热和汽化潜热，并且可以调节低温热源水温度和流量，将低温段换热器排烟温度降至露点以下，有效利用烟气汽化潜热，显著提高分布式能源系统效率；工艺水的温度和流量都可以控制，高温段换热器的热源水入口段和低温段换热器的低温热源水入口管管段分别设置有调节阀，可以调节高温热源水和低温热源水的流量，并且能有效调节工艺水的出水温度和流量及低温段换热器排烟温度。
【专利说明】烟气余热分段式利用装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及余热利用装置，尤其涉及了烟气余热分段式利用装置。
【背景技术】
[0002]目前，燃气分布式能源的发电设备一般是为燃气轮机或燃气内燃机，发电设备排烟被余热锅炉或烟气型吸收式制冷机进一步利用。烟气余热利用设备为避免低温腐蚀，一般排烟温度在130°C?170°C以上，排烟中水蒸气含量较大，这部分水蒸气呈过热状态，其汽化潜热得不到利用，随烟气排出，显热和潜热损失巨大。随着燃气分布式能源在城市生活、工业生产中逐步应用，燃气分布式能源烟气余热分段式热泵利用装置开始应用。
[0003]目前存在在燃气分布式能源系统余热锅炉或烟气型溴化锂机组后端设置烟气-热水换热器进一步降低烟温的方式，但是这种利用方式存在以下不足:
[0004](I)为避免装置的低温腐蚀，烟气-热水换热器设计温度一般在100°C以上，烟气余热未得到充分利用；
[0005](2)最终排烟温度高于烟气露点温度，水蒸气汽化潜热未得到利用；
[0006](3)烟气-热水换热器出力可调节性能差。
【发明内容】
[0007]本发明需要解决的问题是燃气分布式能源系统余热锅炉或烟气型溴化锂机组后端设置烟气-热水换热器中的最终排烟温度高于烟气露点温度，水蒸气汽化潜热未得到利用，现提供了烟气余热分段式利用装置。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决:
[0009]烟气余热分段式利用装置，该装置包括热水型溴化锂机组，所述热水型溴化锂机组分别与高温段换热器、低温段换热器连通，高温段换热器与低温段换热器连通；
[0010]高温段换热器的高温段换热器烟气入口管上设有烟气入口阀门，高温段换热器3经高温段换热器高温热源水入口管与热水型溴化锂机组的热水型溴化锂机组高温热源水出口管连通，并且在该管路上设有高温热源水调节阀；高温段换热器经高温段换热器高温热源水出口管与热水型溴化锂机组的热水型溴化锂机组高温热源水入口管连通；
[0011]高温段换热器经高温段换热器烟气出口管与低温段换热器连通，低温段换热器的低温段换热器烟气出口管上设有低温段换热器烟气出口阀门，低温段换热器设有经低温段换热器低温热源水出口管与热水型溴化锂机组的热水型溴化锂机组低温热源水入口管连通；低温段换热器通过低温段换热器低温热源水入口管与热水型溴化锂机组的热水型溴化锂机组低温热源水出口管连通，并且在该管路上设有低温热源水调节阀；
[0012]热水型溴化锂机组分别连通高温段换热器与低温段换热器，这样能充分利用烟气余热，与此同时可将低温腐蚀的风险降低到低温段换热器上，因此低温段换热器要采用耐腐蚀材质制作，并且在低温段换热器上设置低温段换热器凝水排出口，可以及时将冷凝水排除，减轻低温腐蚀。在高温段换热器烟气入口管上设有烟气入口阀门可以随时调节烟气的量；高温热源水调节阀来调节高温热源水的量；低温段换热器烟气出口管上设有低温段换热器烟气出口阀门来调节出口处烟气的量；低温热源水调节阀是用来调节低温热源水的量；整个装置采用高温段换热器与低温段换热器，高温段换热器与低温段换热器分别与热水型溴化锂机组连通，形成三大水流系统，在整个装置运行的过程中能有效地降低排烟温度，充分利用烟气余热，在对应的管段上设有调节阀可以随时控制高温热源水以及低温热源水的量，进出口处设有烟气调节的阀门来调节烟气进出口的量，整个系统可以不仅充分利用烟气的余热，并且可以随时调节烟气与高低温热源水的量，显著提高分布式能源系统效率。
[0013]热水型溴化锂机组装置为常见的使用热水为热源的溴化锂机组包括发生器、蒸发器以及冷凝器。发生器、蒸发器以及冷凝器为热水型溴化锂机组里的必要器件，工艺水在热水型溴化锂机组里将进行产生、蒸发、冷凝等一系列过程。
[0014]作为优选，高温段换热器高温热源水入口管与热水型溴化锂机组高温热源水出口管连通的管路上设有热水型溴化锂机组高温热源水出口温度计与高温热源水循环水泵；
[0015]高温段换热器高温热源水出口管与热水型溴化锂机组高温热源水入口管连通的管路上设有高温热源水流量计、热水型溴化锂机组高温热源水入口温度计；
[0016]低温段换热器低温热源水出口管与热水型溴化锂机组低温热源水入口管连通的管路上设有低温热源水流量计、热水型溴化锂机组低温热源水入口温度计；
[0017]低温段换热器低温热源水入口管与热水型溴化锂机组低温热源水出口管连通的管路上设有热水型溴化锂机组低温热源水出口温度计与低温热源水循环水泵；
[0018]热水型溴化锂机组的热水型溴化锂机组工艺水入口管端部设有工艺水循环水泵。在高温热源水入水管、低温热源水出口管与热水型溴化锂机组连通的管路上都设有温度计、水流计，能有效的观测温度与水流，高温段换热器高温热源水入口管与热水型溴化锂机组高温热源水出口管连通的管路上设有高温热源水循环水泵，为高温热源水的流动提供动力，低温段换热器低温热源水入口管与热水型溴化锂机组低温热源水出口管连通的管路上设有低温热源水循环水泵，为低温热源水的流动提供动力。
[0019]作为优选，低温段换热器设有低温段换热器凝水排出口。低温段换热器凝水排出口可以及时将冷凝水排除，减轻低温腐蚀。
[0020]作为优选，热水型溴化锂机组的热水型溴化锂机组工艺水出口管上设有工艺水流量计与热水型溴化锂机组工艺水出口温度计。工艺水流量计用来观测工艺水的流量，热水型溴化锂机组工艺水出口温度计用来观测经过处理后的工艺水的温度。
[0021]本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果:
[0022]1.本发明装置最终排烟温度低，能充分回收烟气的显热和汽化潜热，并且可以调节低温热源水温度和流量，将低温段换热器排烟温度降至露点以下，有效利用烟气汽化潜热，显著提高分布式能源系统效率；
[0023]2.工艺水的温度和流量都可以控制，高温段换热器的热源水入口段和低温段换热器的低温热源水入口管管段分别设置有调节阀，可以调节高温热源水和低温热源水的流量，并且能有效调节工艺水的出水温度和流量及低温段换热器排烟温度；
[0024]3.本发明采用分段式换热器，可以有效地降低排烟温度，充分利用烟气余热，在此同时可以将低温腐蚀的风险控制在低温段换热器上，低温段换热器采用耐腐蚀材质、可及时排除冷凝水，减轻低温腐蚀；
[0025]4.整个装置实现了利用热泵方式回收烟气余热的水系统，该系统由三种水系统组成，工艺水、低温热源水与高温热源水，各水系统相互独立，各水系统的温度和流量可根据需要进行调节。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1是本发明烟气余热分段式利用装置的示意图。
[0028]标号说明:1 一烟气入口阀门、2—高温段换热器烟气入口管、3—高温段换热器、4一高温段换热器烟气出口温度计、5—高温段换热器烟气出口管、6—低温段换热器、7—低温段换热器烟气出口管、8—低温段换热器烟气出口阀门、9一热水型溴化锂机组高温热源水出口管、10—高温热源水循环水泵、11 一高温热源水调节阀、12—热水型溴化锂机组高温热源水出口温度计、13—高温段换热器高温热源水入口管、14一高温段换热器高温热源水出口管、15—高温热源水流量计、16—热水型溴化锂机组高温热源水入口温度计、17—热水型溴化锂机组高温热源水入口管、18—热水型溴化锂机组低温热源水出口管、19一低温热源水循环水泵、20—低温热源水调节阀、21—热水型溴化锂机组低温热源水出口温度计、22—低温段换热器低温热源水入口管、23—低温段换热器低温热源水出口管、24—低温热源水流量计、25—热水型溴化锂机组低温热源水入口温度计、26—热水型溴化锂机组低温热源水入口管、27—低温段换热器凝水排出口、28—工艺水循环水泵、29—热水型溴化锂机组工艺水入口管、30—热水型溴化锂机组、31—热水型溴化锂机组工艺水出口管、32—工艺水流量计、33—热水型溴化锂机组工艺水出口温度计。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
[0030]实施例1:
[0031]烟气余热分段式利用装置，如图1所示，该装置包括热水型溴化锂机组30，所述热水型溴化锂机组30分别连通高温段换热器3与低温段换热器6，高温段换热器3经过高温段换热器烟气出口管5与低温段换热器6连通。
[0032]高温段换热器3的高温段换热器烟气入口管2管段上设有烟气入口阀门1，烟气通过烟气入口阀门I进入高温段换热器3中，高温段换热器3通过高温段换热器高温热源水入口管13与热水型溴化锂机组30的热水型溴化锂机组高温热源水出口管9连通，并且在连通的管路上依次设有热水型溴化锂机组高温热源水出口温度计12、高温热源水调节阀11与高温热源水循环水泵10 ;高温段换热器3通过高温段换热器高温热源水出口管14与热水型溴化锂机组30的热水型溴化锂机组高温热源水入口管17连通，在连通的管路上依次设有高温热源水流量计15、热水型溴化锂机组高温热源水入口温度计16 ；
[0033]低温段换热器6的低温段换热器烟气出口管7的管段上设有低温段换热器烟气出口阀门8，低温段换热器6设有低温段换热器凝水排出口 27，低温段换热器凝水排出口 27可以及时将冷凝水排除，减轻低温腐蚀。低温段换热器6设有经低温段换热器低温热源水出口管23与热水型溴化锂机组30的热水型溴化锂机组低温热源水入口管26连通，连通的管路上依次设有低温热源水流量计24、热水型溴化锂机组低温热源水入口温度计25 ;低温段换热器6通过低温段换热器低温热源水入口管22与热水型溴化锂机组30的热水型溴化锂机组低温热源水出口管18连通，并且在连通的管路上依次设有热水型溴化锂机组低温热源水出口温度计21、低温热源水调节阀20与低温热源水循环水泵19 ；
[0034]热水型溴化锂机组30的热水型溴化锂机组工艺水入口管29端部设有工艺水循环水泵28，热水型溴化锂机组30的热水型溴化锂机组工艺水出口管31管路上依次设有工艺水流量计32与热水型溴化锂机组工艺水出口温度计33，热水型溴化锂机组30装置包括发生器、蒸发器以及冷凝器。
[0035]本发明基于热泵原理，采用模块化的分段式换热器，高温段换热器3利用烟气将高温热源水的温度加热，加热后的高温热源水作为热水型溴化锂机组30的驱动热源；低温段换热器6利用烟气降低低温热源水的温度，降低温度后的低温热源水作为热水型溴化锂机组30的低温热源水，然后在热水型溴化锂机组30放热，本发明利用热泵技术将工艺水加热，并且可以通过调节高温水和低温水的流量，来有效调节工艺水的出水温度及低温段换热器6排烟温度。
[0036]工作原理:整个系统运行时，烟气通过高温段换热器烟气入口管2进入高温段换热器3内，烟气在高温段换热器3内放热，降低温度，降温后的烟气从高温段换热器烟气出口管5排出，并且高温段换热器烟气出口温度计4能观察从高温段换热器烟气出口管5排出的烟气温度，以便反馈烟气余热利用状况，从而让系统将温度控制在高于烟气理论露点10C以上；从高温段换热器烟气出口管5排出的烟气进入低温段换热器6继续放热至露点以下，同时会产生冷凝水，剩余的烟气通过低温段换热器烟气出口管7排出，低温段换热器6中产生的冷凝水通过低温段换热器凝水排出口 27及时排掉，减轻设备的低温腐蚀；
[0037]高温热源水在高温热源水循环水泵10的推动下，通过高温段换热器高温热源水入口管13进入高温段换热器3内吸收烟气所放出的热量，高温热源水温度升高，升温后的高温热源水通过高温段换热器3的高温段换热器高温热源水出口管14流出，通过热水型溴化锂机组高温热源水入口管17进入热水型溴化锂机组30内，并作为热水型溴化锂机组30的驱动热源，在热水型溴化锂机组30中放热，降温后的高温热源水通过热水型溴化锂机组30的高温热源水出口管9流出，并在高温热源水循环水泵10的推动下再次进入高温段换热器3中吸收烟气放出的热量来升温，如此反复循环；
[0038]在低温热源水循环水泵19的推动下，低温热源水通过低温段换热器低温热源水入口管22进入低温段换热器6中，低温热源水利用烟气的显热和汽化潜热来升温，升温后通过低温段换热器低温热源水出口管23流出，然后进入热水型溴化锂机组30内，并作为热水型溴化锂机组的低温热源水，在热水型溴化锂机组30放热，降温后的低温热源水通过热水型溴化锂机组低温热源水出口管18流出，并在低温热源水循环水泵19的推动下再次进入低温段换热器6中吸热升温，如此反复循环；
[0039]工艺水在工艺水循环水泵28的推动下通过热水型溴化锂机组工艺水入口管29进入热水型溴化锂机组30中，吸热并且升温，升温后的工艺水经热水型溴化锂机组工艺水出口管31流出，输送至用户处放热，然后在工艺水循环水泵28的推动下循环。
[0040]高温热源水和低温热源水流量由热水型溴化锂机组30设计参数决定，并可通过调节高温热源水调节阀11和低温热源水调节阀20进行控制，从而来控制高温段换热器烟气出口温度计4所测量的温度，保证高温段换热器3中不发生冷凝，同时烟气温度尽可能降低。
[0041]当工艺水流量32或工艺水出口所需热水型溴化锂机组工艺水出口温度计33的数据发生改变时，装置可自动调节高温热源水流量和低温热源水流量。
[0042]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.烟气余热分段式利用装置，该装置包括热水型溴化锂机组(30)，其特征在于:所述热水型溴化锂机组(30)分别与高温段换热器(3)、低温段换热器(6)连通，高温段换热器(3)与低温段换热器(6)连通； 高温段换热器(3)的高温段换热器烟气入口管(2)上设有烟气入口阀门(I)，高温段换热器(3)经高温段换热器高温热源水入口管(13)与热水型溴化锂机组(30)的热水型溴化锂机组高温热源水出口管(9)连通，并且在该管路上设有高温热源水调节阀(11);高温段换热器(3)经高温段换热器高温热源水出口管(14)与热水型溴化锂机组(30)的热水型溴化锂机组高温热源水入口管(17)连通； 高温段换热器(3)经高温段换热器烟气出口管(5)与低温段换热器(6)连通，低温段换热器(6)的低温段换热器烟气出口管(7)上设有低温段换热器烟气出口阀门(8)，低温段换热器(6)设有经低温段换热器低温热源水出口管(23)与热水型溴化锂机组(30)的热水型溴化锂机组低温热源水入口管(26)连通；低温段换热器(6)通过低温段换热器低温热源水入口管(22)与热水型溴化锂机组(30)的热水型溴化锂机组低温热源水出口管(18)连通，并且在该管路上设有低温热源水调节阀(20)。
2.根据权利要求1所述的烟气余热分段式利用装置，其特征在于:高温段换热器高温热源水入口管(13)与热水型溴化锂机组高温热源水出口管(9)连通的管路上设有热水型溴化锂机组高温热源水出口温度计(12)与高温热源水循环水泵(10)； 高温段换热器高温热源水出口管(14)与热水型溴化锂机组高温热源水入口管(17)连通的管路上设有高温热源水流量计(15)、热水型溴化锂机组高温热源水入口温度计(16)； 低温段换热器低温热源水出口管(23)与热水型溴化锂机组低温热源水入口管(26)连通的管路上设有低温热源水流量计(24)、热水型溴化锂机组低温热源水入口温度计(25)； 低温段换热器低温热源水入口管(22)与热水型溴化锂机组低温热源水出口管(18)连通的管路上设有热水型溴化锂机组低温热源水出口温度计(21)与低温热源水循环水泵(19)； 热水型溴化锂机组(30)的热水型溴化锂机组工艺水入口管(29)端部设有工艺水循环水泵(28)。
3.根据权利要求2所述的烟气余热分段式利用装置，其特征在于:低温段换热器(6)设有低温段换热器凝水排出口(27)。
4.根据权利要求2所述的烟气余热分段式利用装置，其特征在于:热水型溴化锂机组(30)的热水型溴化锂机组工艺水出口管(31)上设有工艺水流量计(32)与热水型溴化锂机组工艺水出口温度计(33)。
【文档编号】F25B30/06GK104048452SQ201410295509
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】周帅, 马军, 卢成志 申请人:华电电力科学研究院