一种利用热泵深度回收烟气余热的供热系统的制作方法

本实用新型属于能源综合利用技术领域，具体涉及一种利用热泵深度回收烟气余热的供热系统，尤其适用于有湿法脱硫的“烟塔合一”电厂。

背景技术：

火力发电厂消耗了我国煤炭总产量的50％，其排烟热损失与循环水热损失是电站系统中各项热损失中最大的两项，其中排烟热损失占锅炉总热损失的80％甚至更高，而在纯凝工况下，发电厂约有45％的热量通过循环水在冷却塔耗散。因此，对这两部分的余热进行回收利用，将有利于进一步提高火电厂的能源利用效率。

目前，随着环保政策要求的提高，各火力发电厂都基本利用湿法脱硫技术对烟气进行脱硫处理，以降低烟气中SO₂的含量。但是，由此存在两个问题：一是进入湿法脱硫装置的烟气温度过高，不仅降低了脱硫效率，还增加了水分的蒸发损失；二是湿法脱硫装置出口的烟气温度一般为50～60℃，若利用冷却塔排放湿烟气，此时湿烟气的温度还可以进一步降低，其可回收的余热量也是相当多的一部分热量。因此，如何进一步有效的降低湿法脱硫装置的进口烟气温度和出口烟气温度，深度回收烟气的低温余热，对电厂的节能降耗起到至关重要的作用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，按照“温度对口，梯级利用”的用能原则提供一种设计合理，性能可靠，有利于提高电厂综合能效的利用热泵深度回收烟气余热的供热系统及其使用方法。

本实用新型提供了一种利用热泵深度回收烟气余热的供热系统，所述的利用热泵深度回收烟气余热的供热系统包括：第一气-水换热器、湿式脱硫器、第二气-水换热器、第三气-水换热器、冷却塔、换热器和吸收式热泵；

所述的第一气-水换热器、湿式脱硫器、第二气-水换热器、第三气-水换热器、冷却塔依次通过管道连接；

所述的第二气-水换热器、第三气-水换热器分别与换热器通过管道相连；所述第二气-水换热器设置有烟气旁路A，所述烟气旁路A和第二气-水换热器前后管路上都装有阀门；

所述的第三气-水换热器与换热器通过管道均与吸收式热泵相连。

具体地，该利用热泵深度回收烟气余热的供热系统包括第一气-水换热器、湿式脱硫器、第二气-水换热器、第三气-水换热器、冷却塔、换热器和吸收式热泵，烟气依次通过第一气-水换热器、湿式脱硫器、第二气-水换热器、第三气-水换热器，然后由冷却塔排出，所述供热系统还包括热网供水管、热网回水管、热网供水支路A、热网供水支路B、热网回水支路A、热网回水支路B、闭式循环水管路A、闭式循环水管路B、闭式循环水支路A和闭式循环水支路B，所述热网供水管通过热网供水支路A和热网供水支路B与第一气-水换热器连接，且热网供水管及各供水支路上均装有阀门，所述热网回水管通过热网回水支路A和热网回水支路B与第二气-水换热器连接，且热网回水管及各回水支路上均装有阀门，所述闭式循环水管路A通过闭式循环水支路A和闭式循环水支路B与换热器连接，且闭式循环水管路A及各循环水支路上均装有阀门，所述第二气-水换热器和第三气-水换热器均自带有冷凝水收集装置，所述第二气-水换热器的冷凝水出口与换热器连接，所述换热器与冷凝水管道连接，且之间安装有阀门B，所述第三气-水换热器的冷凝水出口直接与冷凝水管道连接，所述吸收式热泵通过闭式循环水管路A和闭式循环水管路B与第三气-水换热器连接。

优选地，本实用新型所述的第二气-水换热器、第三气-水换热器和换热器均为管壳式换热器，且均采用抗腐蚀材料制成，抗腐蚀材料选取为但不局限于PFA、FEP或PVDF。

优选地，本实用新型所述的第二气-水换热器和第三气-水换热器均自带有冷凝水收集装置。

优选地，本实用新型所述的第二气-水换热器设置有烟气旁路A，所述烟气旁路A和第二气-水换热器前后管路上都装有阀门。

优选地，本实用新型所述的吸收式热泵、换热器和第三气-水换热器之间流动的为闭式循环水，只在该三设备之间循环。

优选地，本实用新型所述的热网供水管通过热网供水支路A和热网供水支路B与第一气-水换热器连接，且热网供水管及各供水支路上均装有阀门；所述热 网回水管通过热网回水支路A和热网回水支路B与第二气-水换热器连接，且热网回水管及各回水支路上均装有阀门。

优选地，本实用新型所述的吸收式热泵以闭式循环水作为低温热源。

一种利用热泵深度回收烟气余热的供热系统及其使用方法，其具体使用方法包括以下四个操作流程：

一、当湿式脱硫器的出口湿烟气温度高于热网回水温度时，关闭阀门A，打开阀门N、阀门P、阀门B，湿式脱硫器出口的湿烟气先进入第二气-水换热器降温，再进入第三气-水换热器降温，第二气-水换热器的冷凝水经换热器换热后，由冷凝水管道流入湿式脱硫器，调节阀门E的开度，打开阀门C、阀门D，闭式循环水支路打开，经过第三气-水换热器加热后的闭式循环水由闭式循环水支路进入换热器进行二次加热，然后再与原闭式循环水汇合，进入吸收式热泵进行换热，闭式循环水支路中的流量可以通过调节阀门C、阀门D、阀门E的开度进行调节，调节阀门H的开度，打开阀门F、阀门G，热网回水支路打开，热网回水经热网回水支路进入第二气-水换热器进行加热，加热后的热网回水与原热网回水汇合，然后进入吸收式热泵再进行加热，热网回水支路中的流量可以通过调节阀门F、阀门G、阀门H的开度进行调节。

二、当湿式脱硫器的出口湿烟气温度低于热网回水温度时，打开阀门A，关闭阀门N、阀门P、阀门B，湿式脱硫器出口的湿烟气经烟气旁路A直接进入第三气-水换热器降温，打开阀门E，关闭阀门C、阀门D，闭式循环水支路关闭，经过第三气-水换热器加热后的闭式循环水直接进入吸收式热泵进行换热，打开阀门H，关闭阀门F、阀门G，热网回水支路关闭，热网回水直接进入吸收式热泵进行加热。

三、在供暖初期，打开阀门M，关闭阀门J、阀门K，热网供水支路关闭，经吸收式热泵加热后的热网水直接供给热用户。

四、在供暖高寒期，调节阀门M的开度，打开阀门J、阀门K，热网供水支路打开，经吸收式热泵加热后的热网供水经热网供水支路进入第一气-水换热器进行再次加热，加热后的热网供水与原热网供水汇合，然后供给热用户，热网供水支路中的流量可以通过调节阀门J、阀门K、阀门M的开度进行调节。

作为优选，本实用新型所述的第一气-水换热器可以将烟气温度降低至105℃及以下，第二气-水换热器和第三气-水换热器可以将湿烟气温度降低至30～40℃。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：(1)设计合理，结构简单，性能可靠，基于能量的梯级利用原理，合理设计回收烟气低温余热，不仅节约能源，同时大大降低了湿式脱硫器中的水分蒸发损失；(2)本实用新型可以将湿式脱硫装置的进口烟气温度降低至105℃及以下，将湿法脱硫装置的出口湿烟气温度降低至30～40℃。因此，本实用新型在余热回收利用的同时，也大大降低了水分蒸发损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型利用热泵深度回收烟气余热的供热系统及其使用方法的系统结构示意图。

图2是本实用新型供热系统中第二气-水换热器和第三气-水换热器的结构示意图。

标号说明：1、第一气-水换热器；2、湿式脱硫器；3、第二气-水换热器；4、第三气-水换热器；5、冷却塔；6、换热器；7、吸收式热泵；8、阀门A；9、烟气旁路A；10、阀门B；11、冷凝水管道；12、闭式循环水支路A；13、闭式循环水支路B；14、阀门C；15、阀门D；16、阀门E；17、闭式循环水管路A；18、闭式循环水管路B；19、驱动蒸汽；20、热网供水管；21、热网回水管；22、热网回水支路A；23、热网回水支路B；24、阀门F；25、阀门G；26、阀门H；27、热网供水支路A；28、热网供水支路B；29、阀门J；30、阀门K；31、阀门M；32、阀门N；33、阀门P；34、冷凝水收集装置；A1、流体A入口；A2、流体A出口；B1、流体B入口；B2、流体B出口；C1、冷凝水出口。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例：

参见图1，该实施例的供热系统包括：第一气-水换热器1、湿式脱硫器2、第二气-水换热器3、第三气-水换热器4、冷却塔5、换热器6和吸收式热泵7， 烟气依次通过第一气-水换热器1、湿式脱硫器2、第二气-水换热器3、第三气-水换热器4，然后由冷却塔5排出，所述供热系统还包括热网供水管20、热网回水管21、热网供水支路A 27、热网供水支路B 28、热网回水支路A 22、热网回水支路B 23、闭式循环水管路A 17、闭式循环水管路B 18、闭式循环水支路A 12和闭式循环水支路B 13，所述第二气-水换热器3设置有烟气旁路A 9，所述烟气旁路A 9和第二气-水换热器3前后管路上都装有阀门，所述热网供水管20通过热网供水支路A 27和热网供水支路B 28与第一气-水换热器1连接，且热网供水管20及各供水支路上均装有阀门，所述热网回水管21通过热网回水支路A 22和热网回水支路B 23与第二气-水换热器3连接，且热网回水管21及各回水支路上均装有阀门，所述闭式循环水管路A 17通过闭式循环水支路A 12和闭式循环水支路B 13与换热器6连接，且闭式循环水管路A 17及各循环水支路上均装有阀门，所述第二气-水换热器3和第三气-水换热器4均自带有冷凝水收集装置34，所述第二气-水换热器3的冷凝水出口与换热器6连接，所述换热器6与冷凝水管道11连接，且之间安装有阀门B，所述第三气-水换热器4的冷凝水出口C1直接与冷凝水管道11连接，所述吸收式热泵7通过闭式循环水管路A 17和闭式循环水管路B 18与第三气-水换热器4连接。

当湿式脱硫器2的出口湿烟气温度高于热网回水温度时，关闭阀门A 8，打开阀门N 32、阀门P 33、阀门B 10，湿式脱硫器2出口的湿烟气先进入第二气-水换热器3降温，再进入第三气-水换热器4降温，第二气-水换热器3的冷凝水经换热器6换热后，由冷凝水管道11流入湿式脱硫器2，调节阀门E 16的开度，打开阀门C 14、阀门D 15，闭式循环水支路打开，经过第三气-水换热器4加热后的闭式循环水由闭式循环水支路进入换热器6进行二次加热，然后再与原闭式循环水汇合，进入吸收式热泵7进行换热，闭式循环水支路中的流量可以通过调节阀门C14、阀门D 15、阀门E 16的开度进行调节，调节阀门H 26的开度，打开阀门F 24、阀门G 25，热网回水支路打开，热网回水经热网回水支路进入第二气-水换热器进行加热，加热后的热网回水与原热网回水汇合，然后进入吸收式热泵再进行加热，热网回水支路中的流量可以通过调节阀门F 24、阀门G 25、阀门H 26的开度进行调节。

当湿式脱硫器2的出口湿烟气温度低于热网回水温度时，打开阀门A 8，关闭阀门N 32、阀门P 33、阀门B 10，湿式脱硫器2出口的湿烟气经烟气旁路A9直接进入第三气-水换热器4降温，打开阀门E 16，关闭阀门C 14、阀门D 15，闭式循环水支路关闭，经过第三气-水换热器4加热后的闭式循环水直接进入吸 收式热泵7进行换热，打开阀门H 26，关闭阀门F 24、阀门G 25，热网回水支路关闭，热网回水直接进入吸收式热泵7进行加热。

在供暖初期，打开阀门M 31，关闭阀门J 29、阀门K 30，热网供水支路关闭，经吸收式热泵7加热后的热网水直接供给热用户。

在供暖高寒期，调节阀门M 31的开度，打开阀门J 29、阀门K 30，热网供水支路打开，经吸收式热泵7加热后的热网供水经热网供水支路进入第一气-水换热器1进行再次加热，加热后的热网供水与原热网供水汇合，然后供给热用户，热网供水支路中的流量可以通过调节阀门J 29、阀门K 30、阀门M 31的开度进行调节。

第二气-水换热器3、第三气-水换热器4和换热器6均为管壳式换热器，且均采用抗腐蚀材料制成，抗腐蚀材料选取为但不局限于PFA、FEP或PVDF。

第一气-水换热器1可以将烟气温度降低至105℃及以下，第二气-水换热器3和第三气-水换热器4可以将湿烟气温度降低至30～40℃。

参见图2，针对第二气-水换热器和第三气-水换热器，流体A是指热网水和闭式循环水，流体B是指湿烟气，第二气-水换热器的冷凝水出口C1与换热器6连接，第三气-水换热器的冷凝水出口C1直接与冷凝水管道11连接。

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。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型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，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。