燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備的製作方法

2023-10-18 01:15:54 2

本實用新型涉及一種燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備。

背景技術：

中國是一個多煤、少油、缺氣、水資源嚴重不足國家，要實現經濟社會的可持續發展，必須走節約資源的道路。長期以來，國家堅持能源開發與節約並舉、節約優先方針，積極轉變經濟發展方式，調整產業結構，鼓勵節能技術研發，普及節能產品，提高能源管理水平，完善節能法規和標準，不斷提高能源效率。

燃煤、燃油等鍋爐排煙，主要包括粉塵、酸性氣體等有害物質，存在黑煙現象。近年來，隨著大氣汙染問題日趨嚴重，為了治理大氣汙染，國家及地方政府紛紛出臺相關規定，全面整治燃煤小鍋爐，加快推進工商業「煤改氣」進程，並出臺配套相關政策及優惠措施，對提高燃氣鍋爐熱效率的研究應運而生。燃氣鍋爐比傳統的燃煤鍋爐具有更多的優勢，使用燃氣鍋爐既安全又方便，還可改善空氣品質，燃氣鍋爐按照燃料又可分為天然氣鍋爐、城市煤氣鍋爐、焦爐煤氣鍋爐、液化石油氣鍋爐和沼氣鍋爐煙氣等，為提高燃燒效率，往往為鍋爐設置空氣預熱器與省煤器。但普通燃氣鍋爐的排煙溫度約為95℃-135℃，天然氣熱電冷聯供或發電廠中設備的排煙溫度約為400℃-500℃，進一步經過餘熱初等利用環節，尾部的排煙溫度也都在90℃-150℃，高排放溫度將會導致大量餘熱沒有被利用，不符合節能要求，且會造成一定的熱汙染和環境問題。

由於燃氣燃燒後產生大量水蒸氣，帶來熱能和水資源的浪費，同時排向環境後，如遇乾冷空氣易產生大量的「白霧」，是近年來，影響空氣品質與人們身心健康的霧霾的元兇，給人們的生活帶來了極大不便，引起了許多專家學者對熱溼煙氣消白霧技術的研究。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是為了克服現有燃氣燃燒後導致大量熱能和水資源的浪費，易產生大量的白霧等缺陷，提供一種燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備。

本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備，所述處理設備包括有一吸收塔，所述吸收塔設有一煙氣進口、一煙氣出口，其特點在於，所述處理設備還包括有一冷源換熱裝置、一第一熱源換熱裝置、一再生裝置；

所述吸收塔內設有一煙氣除溼區，所述煙氣進口與所述煙氣除溼區相連通，所述冷源換熱裝置位於所述煙氣除溼區內並位於所述煙氣進口的上方，所述吸收塔的外壁面設有一冷卻進口、一冷卻出口、一稀溶液出口、一濃溶液進口，所述冷源換熱裝置的進口和出口分別連通於所述冷卻進口和所述冷卻出口；

所述稀溶液出口設於所述煙氣除溼區的底端，所述濃溶液進口設於所述煙氣除溼區的頂端，所述再生裝置位於所述吸收塔的外部，且所述再生裝置連接於所述稀溶液出口和所述濃溶液進口，且所述煙氣除溼區與所述再生裝置相連通並形成有一溶液迴路；

所述再生裝置的外壁面設有一第一加熱進口、一第一加熱出口，所述再生裝置的頂部設有一熱源出口，所述第一熱源換熱裝置位於所述再生裝置內，且所述第一熱源換熱裝置的進口和出口分別連通於所述第一加熱進口和所述第一加熱出口。

較佳地，所述吸收塔內還設有一煙氣再熱區，所述煙氣再熱區位於所述煙氣除溼區的上方，所述吸收塔的外壁面設有一第二加熱進口、一第二加熱出口，所述處理設備還包括有一第二熱源換熱裝置，所述第二熱源換熱裝置位於所述煙氣再熱區內，且所述第二熱源換熱裝置的進口和出口分別連通於所述第二加熱進口和所述第二加熱出口。

在本方案中，採用上述結構形式，通過第二熱源換熱裝置對煙氣的加熱，使得煙氣的溫度提高，也相應地提高了煙氣的含溼能力，從而實現消除白霧的效果。

較佳地，所述熱源出口連接於所述第二加熱進口，且所述熱源出口與所述第二熱源換熱裝置相連通。

在本方案中，採用上述結構形式，再生裝置中所產生的熱源將通過第二熱源換熱裝置所利用，達到節約能源的效果。

較佳地，所述處理設備還包括有：

一閥門，所述閥門的兩端分別連接於所述熱源出口與所述第二加熱進口；

一溫控裝置，所述溫控裝置包括有一溫度傳感器、一控制器，所述溫度傳感器位於所述煙氣出口並用於檢測所述煙氣出口的煙氣的溫度，所述控制器的輸入端與所述溫度傳感器電連接，所述控制器的輸出端與所述閥門電連接；

所述控制器用於接收所述溫度傳感器檢測到的實時溫度並將所述實時溫度與其設定溫度進行比較來控制所述閥門的開斷。

在本方案中，採用上述結構形式，對排出的煙氣起到溫度控制的作用，保證煙氣的溫度從而達到消白的效果。同時，結構簡單，便於控制。

較佳地，所述處理設備包括有一換熱器，所述換熱器設有一外殼腔室、一第三熱源換熱裝置，所述第三熱源換熱裝置位於所述外殼腔室內，所述外殼腔室的外壁面設有一冷源進口、一冷源出口、一加熱介質進口、一加熱介質出口，所述冷卻出口連接於所述冷源進口，且所述冷卻出口與所述外殼腔室相連通，所述加熱介質進口和所述加熱介質出口均連通於所述第三熱源換熱裝置，所述加熱介質進口連接於所述熱源出口，且所述熱源出口與所述第三熱源換熱裝置相連通。

在本方案中，採用上述結構形式，對再生裝置中所產生的熱源將通過第三熱源換熱裝置所利用，達到回收餘熱和節約能源的效果。

較佳地，所述溶液迴路中設有一溶液泵，所述溶液泵的兩端分別連通於所述稀溶液出口和所述再生裝置。

在本方案中，採用上述結構形式，通過溶液泵使得溶液壓力增加，加快溶液迴路的循環運行，提高溶液去除煙氣中水蒸氣的效果。

較佳地，所述吸收塔內設有一溶液噴淋裝置，所述溶液噴淋裝置位於所述煙氣除溼區的頂部，且所述溶液噴淋裝置連通於所述濃溶液進口。

在本方案中，採用上述結構形式，使得煙氣直接且充分與溶液接觸，確保去除煙氣中的水蒸氣。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本實用新型各較佳實例。

本實用新型的積極進步效果在於：

本實用新型的燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備，採用吸收煙氣中的水蒸氣，降低了煙氣的絕對溼度，從而實現消除白霧效果。同時，實現回收煙氣的餘熱，符合環保、節能要求，具有顯著的經濟、社會效益。

附圖說明

圖1為本實用新型較佳實施例的燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備的結構示意圖。

附圖標記說明：

吸收塔1，煙氣除溼區10，煙氣進口11，煙氣出口12，冷卻進口13

冷卻出口14，稀溶液出口15，濃溶液進口16，溶液噴淋裝置161

煙氣再熱區17，第二加熱進口18，第二加熱出口19

再生裝置2，第一加熱進口21，第一加熱出口22，熱源出口23

冷源換熱裝置3

第一熱源換熱裝置4

第二熱源換熱裝置5

閥門6

溫控裝置7，溫度傳感器71，控制器72

換熱器8，外殼腔室81，冷源進口811，冷源出口812

加熱介質進口813，加熱介質出口814，第三熱源換熱裝置82

溶液泵9

具體實施方式

下面通過實施例的方式並結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型，但並不因此將本實用新型限制在所述的實施例範圍之中。

如圖1所示，本實用新型的燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備，其包括有一吸收塔1、一再生裝置2、一冷源換熱裝置3、一第一熱源換熱裝置4，吸收塔1設有一煙氣進口11、一煙氣出口12，吸收塔1內設有一煙氣除溼區10，煙氣進口11與煙氣除溼區10相連通，煙氣除溼區10中具有溶液，煙氣通過煙氣進口11進入到煙氣除溼區10並與溶液接觸，之後煙氣從煙氣出口12排出，煙氣與溶液之間直接接觸，有效地吸收出煙氣中的水蒸氣，降低了煙氣的絕對溼度，從而確保排出的煙氣達到消除白霧效果。其中，溶液可為溴化鋰、氯化鋰、氯化鈣、三甘醇或其它鹽類吸溼溶液等。

冷源換熱裝置3位於煙氣除溼區10內並位於煙氣進口11的上方，煙氣在上升過程中將會通過冷源換熱裝置3的外表面。吸收塔1的外壁面設有一冷卻進口13、一冷卻出口14，冷源換熱裝置3的進口和出口分別連通於冷卻進口13和冷卻出口14。來自外界的冷源介質通過冷卻進口13進入到冷源換熱裝置3中，通過冷源換熱裝置3的煙氣將熱量傳至冷源介質，冷源介質最後從冷卻出口14排出。帶走吸收塔1內煙氣除溼區10中煙氣多餘的熱量，實現回收餘熱的有效利用。其中，冷源介質可以為供暖回水、鍋爐給水、生活用水或工業用水等。

吸收塔1的外壁面設有一稀溶液出口15、一濃溶液進口16，稀溶液出口15設於煙氣除溼區10的底端，濃溶液進口16設於煙氣除溼區10的頂端，再生裝置2位於吸收塔1的外部，且再生裝置2連接於稀溶液出口15和濃溶液進口16，且煙氣除溼區10與再生裝置2相連通並形成有一溶液迴路。溶液迴路為在煙氣除溼區10底端的溶液通過稀溶液出口15進入到再生裝置2內，再通過濃溶液進口16從再生裝置2排出進入到煙氣除溼區10的頂端，溶液將從煙氣除溼區10的頂端下落至煙氣除溼區10的底端。從而實現溶液在吸收塔1與再生裝置2之間不斷循環利用，用於吸收煙氣中的水蒸氣。

再生裝置2的外壁面設有一第一加熱進口21、一第一加熱出口22，第一熱源換熱裝置4位於再生裝置2內，溶液迴路中的溶液吸收完煙氣中的水蒸氣後會被稀釋，稀釋的溶液將會通過第一熱源換熱裝置4的外表面。第一熱源換熱裝置4的進口和出口分別連通於第一加熱進口21和第一加熱出口22。第一熱源介質通過第一加熱進口21進入到第一熱源換熱裝置4中，通過第一熱源換熱裝置4的第一熱源介質將熱量傳至溶液，第一熱源介質傳遞熱量後通過第一加熱出口22排出，溶液中的水分加熱後將會產生蒸汽蒸發，從而達到提升溶液的濃度，濃的溶液將通過濃溶液進口16進入到吸收塔1被循環利用。同時，再生裝置2的頂部設有一熱源出口23，再生裝置2內產生的蒸汽將通過熱源出口23被排出利用，回收水蒸氣，達到節水目的。其中，第一熱源介質可以為蒸汽或餘熱、廢熱。

在非極端惡劣氣候條件地區，當環境溫度高於0℃時，本實用新型的燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備能滿足無白霧產生；對於極端惡劣氣候地區，為了達到消除白霧的效果，吸收塔1內還可以設有一煙氣再熱區17，煙氣再熱區17位於煙氣除溼區10的上方，煙氣被吸收水蒸氣之後將會經過煙氣再熱區17。

吸收塔1的外壁面可以設有一第二加熱進口18、一第二加熱出口19，處理設備還可以包括有一第二熱源換熱裝置5，第二熱源換熱裝置5位於煙氣再熱區17內，且第二熱源換熱裝置5的進口和出口分別連通於第二加熱進口18和第二加熱出口19。第二熱源介質通過第二加熱進口18進入到第二熱源換熱裝置5中，通過第二熱源換熱裝置5的第二熱源介質將熱量傳至煙氣，第二熱源介質傳遞熱量後通過第二加熱出口19排出，煙氣被加熱後溫度升高，也相應地提高了煙氣的含溼能力，從而實現消除白霧的效果。

採用吸收消白霧與再熱消白霧相結合的方式，減少煙氣的絕對溼度的同時，增加煙氣的含溼能力，實現加熱消白霧和吸收消白霧優勢互補，確保消白霧效果並回收煙氣餘熱。使得燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備可滿足在惡劣氣候條件地區，無白霧現象，符合環保、節能要求，具有顯著的經濟、社會效益。

熱源出口23可以連接於第二加熱進口18，且熱源出口23與第二熱源換熱裝置5相連通。再生裝置2內產生的蒸汽將通過熱源出口23進入到第二加熱進口18，從而使得蒸汽的熱源將通過第二熱源換熱裝置5所利用，可不消耗額外的熱源，達到節約能源的效果。

處理設備可以包括有一閥門6，閥門6的兩端分別連接於熱源出口23與第二加熱進口18，通過閥門6可以控制熱源出口23產生的熱源進入到第二熱源換熱裝置5，在煙氣溫度滿足消白效果時可以不用在將熱源進入至第二熱源換熱裝置5，則可以將熱源出口23產生的熱源用於其他方面進行利用。

為了達到便於控制煙氣溫度的效果，處理設備還可以包括有溫控裝置7，溫控裝置7包括有一溫度傳感器71、一控制器72，溫度傳感器71位於煙氣出口12並用於檢測煙氣出口12的煙氣的溫度，控制器72的輸入端與溫度傳感器71電連接，控制器72的輸出端與閥門6電連接。控制器72用於接收溫度傳感器71檢測到的實時溫度並將該實時溫度與其設定溫度進行比較來控制閥門6的開斷。若實時溫度大於設定溫度時，閥門6斷開，使得熱源出口23因斷開與第二熱源換熱裝置5的連接而停止加熱；若實時溫度小於設定溫度時，閥門6連接，使得熱源出口23與第二熱源換熱裝置5的連接而進行對煙氣的傳遞加熱。保證煙氣的溫度從而達到消白的效果。同時，結構簡單，便於控制。

處理設備可以包括有一換熱器8，換熱器8設有一外殼腔室81、一第三熱源換熱裝置82，第三熱源換熱裝置82位於外殼腔室81內，外殼腔室81的外壁面設有一冷源進口811、一冷源出口812、一加熱介質進口813、一加熱介質出口814，冷卻出口14連接於冷源進口811，且冷卻出口14與外殼腔室81相連通，使得從冷卻出口14排出的冷源介質進入到外殼腔室81內，並從冷源出口812排出。加熱介質進口813和加熱介質出口814均連通於第三熱源換熱裝置82，加熱介質進口813連接於熱源出口23，且熱源出口23與第三熱源換熱裝置82相連通。再生裝置2中所產生的熱源將通過熱源出口23排出，熱源出口23排出的蒸汽將通過加熱介質進口813進入到第三熱源換熱裝置82內，通過第三熱源換熱裝置82將熱量傳至冷源介質，蒸汽傳熱後從加熱介質出口814排出，從而達到回收餘熱和節約能源的效果。

冷源換熱裝置3、第一熱源換熱裝置4、第二熱源換熱裝置5、第三熱源換熱裝置82均可以為套管換熱器、板式換熱器或者熱管換熱器。

再生裝置2為一容器，且再生裝置2中連接於濃溶液進口16的位置高於濃溶液進口16，從而使得溶液從再生裝置2流入至吸收塔1內。為了達到稀溶液出口15的溶液快速進入至再生裝置2的效果，溶液迴路中可以設有一溶液泵9，溶液泵9的兩端分別連通於稀溶液出口15和再生裝置2。通過溶液泵9使得溶液壓力增加，使得稀溶液出口15的溶液快速進入至再生裝置2，保證溶液迴路的正常進行且加快溶液迴路的循環運行，提高溶液去除煙氣中水蒸氣的效果。

吸收塔1內可以設有一溶液噴淋裝置161，溶液噴淋裝置161位於煙氣除溼區10的頂部，且溶液噴淋裝置161連通於濃溶液進口16。使得煙氣直接且充分與溶液接觸，確保去除煙氣中的水蒸氣。

本實用新型的燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備，在非極端惡劣氣候條件地區，吸收塔1未加第二熱源換熱裝置5，在對3臺20t/h燃氣熱水鍋爐的煙氣進行處理時，爐內汽包為多回程結構，最終排出煙氣的溫度為85℃左右，在鍋爐空氣過餘係數為1.05～1.2時，煙氣露點溫度為56℃左右。將原煙氣經旁路引入處理設備中，當煙氣排放溫度為65℃，露點39.5℃。在供暖季，回收的煙氣全熱量約41881.5GJ，扣除運行費用後，年淨收益170.2萬元，回收的煙氣全熱量可將179t/h供暖回水從45℃加熱至80℃，能實現在單位面積供暖熱負荷為50W/㎡時，提供7.6萬㎡供暖面積。回收煙氣中的水分量5.2t/h，按年有效運行時間4000h，水價按5元/t計算，年節水收益為10.4萬元。同時，當煙氣排放溫度為65℃，露點39.5℃，可保證環境環境溫度高於0℃時，無白霧現象的產生。

在極端惡劣氣候地區，吸收塔1中增設有第二熱源換熱裝置5，在保證煙氣排放溫度為80℃，露點39.5℃時，回收煙氣中水蒸氣釋放的汽化潛熱，在供暖季用於加熱供暖回水，回收的煙氣全熱量可將164t/h供暖回水從45℃加熱至80℃，能實現在單位面積供暖熱負荷為50W/㎡時，提供7.1萬㎡供暖面積。回收煙氣水分量中的5.2t/h，按年有效運行時間4000h，5元/t水價計算，年節水收益為10.4萬元。同時，當煙氣排放溫度為80℃，露點39.5℃，可保證環境環境溫度高於-5℃時，無白霧現象的產生。

可見，通過本實用新型的燃氣鍋爐煙氣餘熱回收、消白的開式吸收式熱泵處理設備，能滿足不同氣候條件下，煙氣餘熱回收和消白效果，符合環保、節能要求，具有顯著的經濟、社會效益。

雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式，但是本領域的技術人員應當理解，這僅是舉例說明，本實用新型的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護範圍。