[發明專利]一種煙氣余熱驅動的熱泵供暖系統

在審

• 申請號: 201910186712.X
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109945276A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 李金平;張博;黃娟娟;王春龍;任海偉;鄭健;王昱;肖朝卿;楊寧
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F24D3/18
• 分類號: F24D3/18;F25B30/04;F28C1/02;F28D15/02;F23J15/04
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

一種煙氣余熱驅動的熱泵供暖系統，包括：熱管換熱器、煙道、噴淋塔、間壁式換熱器、循環水泵和吸收式熱泵。生物質鍋爐燃燒后排出的煙氣通過熱管換熱器將熱量傳遞給高溫熱媒驅動熱泵，完成一級換熱的煙氣通過煙道進入噴淋塔，煙氣在噴淋塔內與噴淋水逆流換熱，完成二級換熱的煙氣由噴淋塔頂部排出，吸收了煙氣熱量的噴淋水通過間壁式換熱器將熱量傳遞給低溫熱媒供給吸收式熱泵的蒸發器，吸收式熱泵通過提取低溫熱媒的熱量提升供暖系統回水溫度。本發明將熱管換熱技術和煙氣?水直接接觸換熱技術結合起來，既能實現能量品位的多級利用，提高生物質熱電聯產系統的總體能源利用率，又能洗滌煙氣保護環境。

技術領域

本發明屬于煙氣余熱回收領域，具體涉及煙氣余熱驅動的熱泵供暖技術。

背景技術

在我國能源結構向清潔低碳方向轉型過程中，多地政府紛紛出臺政策，加快了淘汰小型燃煤鍋爐的步伐，而由于電力、天然氣供應和燃氣管道的限制，無法將我國的燃煤鍋爐全部改為電鍋爐或燃氣鍋爐，生物質鍋爐以其大氣污染物排放少、經濟可行、分布式供熱等優點使用戶接受并得以推廣，正好填補了這項空白。近年來，生物質鍋爐熱電聯產迅速發展，生物質的高效利用成為當今節能的重要課題。由于技術上的要求，生物質鍋爐的排煙溫度較高，大量的熱能隨煙氣排入空中，造成能源浪費和環境熱污染。因此，研究如何進一步降低排煙溫度，實現不同品位能源的梯級利用，實現節能減排的效果，具有重要意義。

專利CN201120133195.9公開了一種“利用吸收式熱泵熱回收煙氣余熱的集中供熱系統”，此方案采用煙氣與水直接接觸換熱的方式進行余熱回收，吸收了煙氣熱量的循環水經過水質處理裝置處理后被水泵送入吸收式熱泵中的蒸發器，熱網回水依次進入吸收式熱泵的吸收器和冷凝器，循環水與熱網回水在吸收式熱泵進行熱交換達到所需要的溫度后送回熱網。此方案能夠提高集中供熱系統的總體能源利用效率，還可起到潔凈煙氣保護環境的作用，但其直接采用循環水噴淋煙氣一次換熱后作為蒸發器的低溫熱源，未能實現能量品位的多級利用，熱回收效率有待進一步提高。

目前，雖然對生物質鍋爐采取了很多煙氣余熱回收的措施，燃煤鍋爐和燃氣鍋爐的煙氣余熱回收系統也可以借鑒，但是其熱回收效率仍有提升空間。為了充分回收煙氣余熱，實現煙氣余熱梯級利用，提高生物質熱電聯產系統的總體能源利用率，洗滌和溶解煙氣中的SO2 、NOx等污染物，需要一種將高效的熱管換熱技術和煙氣-水直接接觸換熱技術結合起來的系統分級回收煙氣余熱，該系統無需消耗額外的電能熱能即可實現向用戶供暖。

發明內容

本發明的目的是提供一種煙氣余熱驅動的熱泵供暖系統。

發本發明是一種煙氣余熱驅動的熱泵供暖系統，包括熱管換熱器1、煙道9、噴淋塔10、間壁式換熱器15、循環水泵和吸收式熱泵23，所述熱管換熱器1的出口管5通過熱泵高溫熱媒進口管6與吸收式熱泵23的發生器19熱媒入口連接，所述熱管換熱器1的進口管4通過熱泵高溫熱媒出口管7與吸收式熱泵23的發生器19熱媒出口連接，所述熱管換熱器1的進氣管2與生物質鍋爐的煙氣排出端連接，所述熱管換熱器1的出氣管3通過煙道9與噴淋塔10連接，所述噴淋塔10上部有煙氣排放口將煙氣排入環境，所述噴淋塔10的噴淋水供回水管路（包括噴淋水供水管路14和噴淋水回水管路12）通過間壁式換熱器15與低溫熱媒循環管路（包括熱泵低溫熱媒進口管16和熱泵低溫熱媒出口管17）換熱，所述低溫熱媒循環管路與吸收式熱泵23的蒸發器22對應的進出水口相連接。

本發明的有益效果是：利用吸收式熱泵對生物質鍋爐排煙進行深度熱回收，該系統利用熱管換熱器和煙氣-水直接接觸式換熱器兩級回收不同溫度品位的煙氣余熱，利用熱管換熱器回收煙氣中的顯熱，其換熱效率遠高于一般間壁式換熱器，可節省空間和材料，而煙氣中的部分水蒸氣將在煙氣-水直接接觸換熱過程中冷凝，同時該換熱過程也洗滌和溶解了煙氣中的SO2、NOX等污染物，起到了回收煙氣潛熱兼潔凈煙氣的作用。該系統不僅實現了能量品位的多級利用，提高了生物質熱電聯產系統的總體能源利用率，還可洗滌煙氣保護環境。

附圖說明