一种低温烟气余热回收系统的制作方法

本实用新型属于低温烟气余热回收领域，具体涉及一种综合了石墨聚全氟乙丙烯换热器及直燃式吸收式热泵机组的中低温烟气余热回收系统，主要用于回收中低温烟气的部分显热及烟气中水蒸气的汽化潜热。

背景技术：

长期以来，我国能源方面的生产方式一直都以粗放型为主，这对能源造成了很大的浪费。在工业生产过程中，锅炉烟气的排烟温度普遍在120℃~140℃，锅炉效率90％~94％。在各种热损失中，排烟热损失占锅炉热损失的一半以上，数量十分可观。如果能有效降低电站锅炉的排烟温度至烟气露点温度57℃以下，锅炉效率将提高5~15个百分点，年节约标准煤约2000万吨，年可减排CO₂约3000万吨~5500万吨。

在工业生产过程中，锅炉排烟温度一般都高于120℃。按照余热载体的不同温度水平，余热可划分为三种：高温余热（500℃以上）、中温余热（200℃~500℃）和低温余热（200℃以下）。在烟气余热利用系统中，换热器是实现一系列热量传导过程的一种重要设备。在能源利用和转化过程中，大多采用具有较高热导率的金属材料换热器。对于中高温余热，由于其温度远高于烟气的露点温度，利用金属换热器回收余热问题不大。对于中低温余热，当烟气温度低于200℃时，S0₃会与水蒸气结合生成硫酸蒸汽。由于硫酸的凝结温度比水高很多，因此即便烟气中只有极少的硫酸蒸汽，露点也会立刻上升。由于锅炉尾部烟气中含有NO_x、SO₃、SO₂等腐蚀性气体，当烟气温度低于“酸露点”时，烟气中所含的硫氧化物与水蒸气结合形成的酸性蒸汽将会在金属壁面上凝结，导致设备受热表面发生严重的低温腐蚀。

目前，国内外还没有办法能彻底解决低温腐蚀问题，而塑料等高分子材料由于具有良好的耐腐蚀性能而被深入研究和发展。本实用新型中应用的石墨聚全氟乙丙烯换热器，融合了石墨导热系数高的特点和聚全氟乙丙烯的耐腐蚀性能，为回收烟气的低温余热提供了有效途径。

技术实现要素：

本实用新型针对传统金属换热器在回收烟气低温余热时易发生低温腐蚀的缺陷，提供了一种基于石墨聚全氟乙丙烯换热器与直燃式热泵机组的低温烟气余热回收系统，该系统可以回收烟气的部分显热及烟气中水蒸气的汽化潜热，对于提高能源利用率具有重要意义。本实用新型主要包括石墨聚全氟乙丙烯换热器和直燃型吸收式热泵机组。石墨聚全氟乙丙烯换热器换热，换热可制得温度约为25℃的低温热水。直燃型吸收式热泵机组则是利用25℃左右的低温热水制得65℃的供暖回水。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低温烟气余热回收系统，包括烟道，烟道沿烟气流动方向上依次设置有石墨聚全氟乙丙烯换热器、脱硫脱硝装置、引风机、消声器和烟囱；所述的石墨聚全氟乙丙烯换热器通过管道与直燃型吸收式热泵机组连接形成低温热水回路，低温热水回路上设置有补水箱和循环水泵。

石墨聚全氟乙丙烯换热器既具有石墨导热系数高的特点又具有聚全氟乙丙烯的耐腐蚀性能；在回收低温余热过程中，既能保证优良的换热效果，又能抵抗烟气中酸性蒸汽的腐蚀，充分实现了低温烟气的余热回收；补水箱为低温热水回路供应低温水，低温烟气通过烟道进入石墨聚全氟乙丙烯换热器与低温水进行换热，换热后，温度约50℃的烟气经过烟道上的脱硫脱硝设备、引风机和消声器及烟囱排出烟道，制得约25℃的低温热水进入直燃型吸收式热泵机组。

所述的直燃型吸收式热泵机组设置有发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器和回热器；所述的发生器产生浓溴化锂溶液，发生器内部设置有加热管路，发生器通过管道连通回热器，回热器通过管道连通设置在吸收器上端的溴化锂喷淋装置；所述的冷凝器通过管道连通设置在蒸发器上部分的冷凝水喷淋装置；所述的蒸发器内部管道与低温热水回路连通；所述的吸收器与冷凝器内部设置有相互连通的管道并且进水口通入采暖回水，吸收器底端设置有溴化锂泵，溴化锂泵将溴化锂泵送至回热器加热后经过管道进入发生器。

石墨聚全氟乙丙烯换热器和直燃型吸收式热泵机组主要回收低温烟气的部分显热及烟气中水蒸气的汽化潜热。

蒸发器中为高真空环境，冷凝器中的冷凝水由冷凝水喷淋装置在蒸发器内喷淋，冷凝水在蒸发器中吸收25℃的低温热水的热量蒸发形成蒸汽，蒸气扩散到吸收器和冷凝器中；发生器内部加热管路对浓溴化锂溶液进行加热制备得到高温溴化锂浓溶液，高温溴化锂浓溶液经过管道到达回热器进行换热，换热后的溴化锂浓溶液经过管道输送至溴化锂喷淋装置对吸收器内部进行喷淋；在喷淋过程中溴化锂浓溶液吸收来自蒸发器内的蒸气，从而释放大量的热量用于加热采暖回水；吸收器底端变稀的溴化锂溶液由于吸收部分热量也具有一定的温度，稀溴化锂溶液经过溴化锂泵送至回热器中与高温溴化锂浓溶液换热，提高稀溴化锂溶液的温度，之后稀溴化锂溶液输送至发生器，发生器分离成冷剂蒸汽和溴化锂浓溶液；由于稀溴化锂溶液在回热器中吸收了部分高温浓溴化锂溶液的温度，所以在发生器中不用对溴化锂溶液进行大强度的加热，减小发生器内部的加热管路的功率，节约能耗；蒸汽进入冷凝器后冷凝形成冷凝水，该过程所放出的热量再次用于加热采暖回水，由此制得温度约65℃的采暖供水。

优选的，所述的蒸发器底端设置有回水泵，回水泵将蒸发器底端的水泵送至设置于蒸发器上端的回水喷淋装置，冷凝水则进入蒸发器再次吸收低温热水的热量而蒸发，实现重复循环使用。

优选的，所述的直燃型吸收式热泵机组产生的烟气汇入烟道的上游部分，直燃型吸收式热泵的发生器产生的烟气则通过烟道进入石墨聚全氟乙丙烯换热器进行换热，实现烟气余热的充分回收和利用。

本实用新型的优点是：

（1）当温度低于烟气“酸露点”温度时，烟气中所含的硫氧化物与水蒸气结合形成的酸性蒸汽不会对设备受热表面造成严重的低温腐蚀，并且，该石墨聚全氟乙丙烯换热性能良好，可以实现低温烟气余热的充分回收；

（2）本实用新型应用的直燃型吸收式热泵可利用石墨聚全氟乙丙烯换热器中换热所得的约25℃低温热水的热量制取65℃左右的采暖供水，其中直燃型热泵的发生器产生的烟气通过烟道进入石墨聚全氟乙丙烯换热器进行换热，实现了烟气余热的充分回收和利用；

（3）本实用新型可回收烟气的显热及水蒸气的汽化潜热，将温度在120℃左右的烟气降至50℃左右，锅炉热效率可达107％左右，比传统锅炉的热效率高出约17％，这对能源的充分利用具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的直燃型吸收式热泵机组结构简图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明：

如图1所示，一种低温烟气余热回收系统，包括烟道11，烟道11下游部分沿烟气流动方向上依次设置有石墨聚全氟乙丙烯换热器12、脱硫脱硝装置13、引风机14、消声器15和烟囱16；所述的石墨聚全氟乙丙烯换热器12通过管道与直燃型吸收式热泵机组17连接形成低温热水回路，低温热水回路上设置有补水箱18和循环水泵19。低温烟气通过烟道11进入石墨聚全氟乙丙烯换热器12与低温水进行换热，换热后，将温度在120℃左右的烟气降至50℃左右，温度约50℃的烟气经过烟道11上的脱硫脱硝设备13、引风机14和消声器15及烟囱16排出烟道11，低温水吸热制得约25℃的低温热水进入直燃型吸收式热泵机组17中。

如图2所示，所述的直燃型吸收式热泵机组设置有发生器21、冷凝器22、吸收器23、蒸发器24和回热器25；所述的发生器21产生浓溴化锂溶液，发生器21内部设置有加热管路26，发生器21通过管道连通回热器25，回热器25通过管道连通设置在吸收器23上端的溴化锂喷淋装置27；所述的冷凝器22通过管道连通设置在蒸发器24上部分的冷凝水喷淋装置28；所述的蒸发器24内部管道与低温热水回路连通；所述的吸收器23与冷凝器22内部设置有相互连通的管道并且进水口通入采暖回水，吸收器23底端设置有溴化锂泵29，溴化锂泵29将溴化锂泵送至回热器25加热后经过管道进入发生器21。

直燃型吸收式热泵机组具体工作过程：蒸发器24中为高真空环境，冷剂水进入蒸发器24吸收低温水热量蒸发，形成蒸汽；蒸汽进入吸收器23后，被来自发生器21的浓溴化锂溶液所吸收，放出得热量用于加热采暖回水；变稀的溴化锂溶液由溴化锂泵29泵送至发生器21并被加热管路26加热，分离成冷剂蒸汽和溴化锂浓溶液；蒸汽进入冷凝器22后冷凝形成冷剂水，该过程所放出得热量再次用于加热采暖回水，由此制得温度约65℃的采暖供水；回热器25实现高温浓溴化锂溶液和稀溴化锂溶液换热，减小发生器21内部的加热管路26的功率，节约能耗。

如图2所示，为了实现蒸发器24底端的冷凝水进入到蒸发器24中再次吸收低温热水的热量而蒸发，实现重复循环使用，所述的蒸发器24底端设置有回水泵30，回水泵30将蒸发器24底端的水泵送至设置于蒸发器24上端的回水喷淋装置31。

如图1所示，为了实现直燃型吸收式热泵机组17产生的烟气余热充分的回收和利用，所述的直燃型吸收式热泵机组17产生的烟气汇入烟道11的上游部分。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。