一种利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统的制作方法

本发明涉及供暖技术领域，具体涉及一种利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统。

背景技术：

供暖是指向建筑物供给热量，保持室内一定温度，它是解决我国北方居民冬季采暖的基本生活需求的社会服务。目前，锅炉是居民冬季采暖的主要设备，根据锅炉使用的燃料，可以分为燃煤锅炉和燃气锅炉，其中燃气锅炉已经成为部分地区采暖热源的主要形式之一。在初末寒期，由于室外温度相对于严寒期室外温度较高，居民采暖所需负荷远远小于锅炉设计的额定负荷，锅炉的运行效率比较低，这会造成能源的浪费；此外，锅炉运行中烟气中大量余热的排放也造成了能源的浪费。

技术实现要素：

因此，本发明提供一种利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统，用以解决现有技术中的锅炉存在运行效率低，能源浪费的问题。

本发明提供一种利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统，包括热泵机组、锅炉、烟气热回收装置和水路组件，所述锅炉与所述烟气热回收装置连接，所述水路组件与所述锅炉和所述热泵机组连接；

所述热泵机组包括第一蒸发器、第二蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀，所述压缩机、所述冷凝器和所述节流阀依次串联连接，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器并联连接，所述第一蒸发器和所述第二蒸发器均串联于所述压缩机和所述节流阀之间；

所述第一蒸发器与所述烟气热回收装置连接，用于与所述烟气热回收装置回收的烟气热交换；

所述第二蒸发器用于与空气热交换。

可选地，所述供暖系统还包括第一三通阀和第二三通阀；

所述第一蒸发器、所述第二蒸发器和所述压缩机通过所述第一三通阀连通；

所述第一蒸发器、所述第二蒸发器和所述节流阀通过所述第二三通阀连通。

可选地，所述烟气热回收装置包括热质交换塔、喷淋组件、收集器和循环组件；

所述喷淋组件位于所述热质交换塔的上端，所述收集器位于所述热质交换塔的下端，所述循环组件与所述喷淋组件和所述收集器连接，用于将所述收集器内的中介循环水运输至所述喷淋组件内；

所述循环组件还与所述第一蒸发器连接，用于使所述中介循环水与所述第一蒸发器热交换；

所述热质交换塔包括与所述锅炉连通的烟气入口，所述烟气入口位于所述喷淋组件和所述收集器之间。

可选地，所述循环组件包括第一循环管、第二循环管和循环泵；

所述第一循环管的一端与所述收集器连接，另一端与所述第一蒸发器连接；

所述第二循环管的一端与所述第一蒸发器连接，另一端与所述喷淋组件连接；

所述循环泵与所述第一循环管或所述第二循环管连接。

可选地，所述烟气热回收装置还包括填料层，所述填料层设于所述热质交换塔内，所述填料层位于所述喷淋组件和所述烟气入口之间。

可选地，所述烟气热回收装置还包括加药装置和除雾器，所述加药装置与所述收集器连接，所述加药装置用于将中和所述中介循环水酸碱度的药物加入所述收集器内；

所述除雾器与所述热质交换塔连接，所述热质交换塔包括烟气出口，所述除雾器位于所述烟气出口和所述喷淋组件之间。

可选地，所述第二蒸发器为风冷换热器。

可选地，所述水路组件包括第一供水管、第一回水管、第二供水管、第二回水管、热网供水管和热网回水管；

所述第一供水管的一端与所述热网供水管连通，另一端与所述冷凝器连接，所述第一回水管的一端与所述冷凝器连接，另一端与所述热网回水管连接；

所述第二供水管的一端与所述热网供水管连通，另一端与所述锅炉连接，所述第二回水管的一端与所述锅炉连接，另一端与所述热网回水管连接。

可选地，所述水路组件还包括四通阀，所述第一回水管和所述第二供水管通过所述四通阀交叉连接。

可选地，所述水路组件还包括止回阀，所述第一供水管和所述第二回水管的管路中均设有所述止回阀。

本发明的利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统，热泵机组包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一蒸发器与所述烟气热回收装置连接，用于与所述烟气热回收装置回收的烟气热交换；所述第二蒸发器用于与空气热交换。在初末寒期时，用第二蒸发器与空气热交换，热泵机组可以利用空气的温度对水路组件内的流体提供热量，避免锅炉低负荷运行造成的能源浪费；在利用空气的温度不能满足供热需求时，使用锅炉对水路组件内的流体提供热量，且使用锅炉供热时，使用第一蒸发器与所述烟气热回收装置回收的烟气热交换，从而利用锅炉排放的烟气中热量，从而有效避免能源的浪费。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-锅炉；

21-第一蒸发器；22-第二蒸发器；23-压缩机；24-冷凝器；25-节流阀；26-第一三通阀；27-第二三通阀；

31-热质交换塔；311-烟气入口；312-烟气出口；32-喷淋组件；33-收集器；341-第一循环管；342-第二循环管；343-循环泵；35-填料层；36-加药装置；37-除雾器；

41-第一供水管；42-第一回水管；43-第二供水管；44-第二回水管；45-热网供水管；46-热网回水管；47-四通阀；48-止回阀。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本发明的一实施方式提供一种利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统，包括热泵机组、锅炉1、烟气热回收装置和水路组件，锅炉1与烟气热回收装置连接，水路组件与锅炉1和热泵机组连接。

热泵机组包括第一蒸发器21、第二蒸发器22、压缩机23、冷凝器24和节流阀25，压缩机23、冷凝器24和节流阀25依次串联连接，第一蒸发器21和第二蒸发器22并联连接，第一蒸发器21和第二蒸发器22均串联于压缩机23和节流阀25之间；第一蒸发器21与烟气热回收装置连接，用于与烟气热回收装置回收的烟气热交换；第二蒸发器22用于与空气热交换。

具体而言，热泵机组是一种充分利用低品位热能的高效节能装置，可以有效地把难以应用的低品位热能利用起来达到节能目的。热泵机组内具有循环工质，水路组件内具有水。

第一蒸发器21是烟气热回收装置回收的烟气热与热泵机组中循环工质进行热量交换的场所。烟气热传递给循环工质，将低温低压液态循环工质转化为低温低压气态循环工质。

第二蒸发器22为循环工质从环境中吸收热量，将低温低压液态循环工质转化为低温低压气态循环工质。

压缩机23为对循环工质进行压缩的装置。压缩机23将低温低压的气态循环工质压缩为高温高压气态。

冷凝器24为循环工质与水路组件内的水进行热量交换的装置。冷凝器24内的循环工质从高温高压的气态转变为高温高压的液态并释放热量，所释放热量传递给水。

节流阀25为利用局部收缩形成静压力差的装置。循环工质经过节流阀25后压力发生变化，从高温高压的液态转变为低温低压的液态，从而进入第一蒸发器21和/或第二蒸发器22内，形成完整的循环。

锅炉1是一种能量转换设备，适用于供暖时，通常使用天然气或燃煤作为燃料，燃料燃烧产生大量的热量和烟气，烟气中也具有较高的热量。锅炉1与烟气热回收装置连接，烟气热回收装置用于回收烟气中的热量，以避免能源的浪费。

本发明的利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统，在初末寒期时，用第二蒸发器22与空气热交换，热泵机组可以利用空气的温度对水路组件内的流体提供热量，避免锅炉1低负荷运行造成的能源浪费；在利用空气的温度不能满足供热需求时，使用锅炉1对水路组件内的流体提供热量，且使用锅炉1供热时，使用第一蒸发器21与烟气热回收装置回收的烟气热交换，从而利用锅炉1排放的烟气中热量，从而有效避免能源的浪费。

如图1所示，在一实施例中，利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统还包括第一三通阀26和第二三通阀27；第一蒸发器21、第二蒸发器22和压缩机23通过第一三通阀26连通；第一蒸发器21、第二蒸发器22和节流阀25通过第二三通阀27连通。

第一三通阀26和第二三通阀27的设置，使得利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统可以根据使用需求选择第一蒸发器21和第二蒸发器22。如在初末寒期时，第二蒸发器22与压缩机23和节流阀25连通，仅用第二蒸发器22与空气热交换，热泵机组利用空气中热量。在利用空气中热量进行供热不能满足供热需求时，使用锅炉1供热，第一蒸发器21与压缩机23和节流阀25连通，第一蒸发器21与烟气热回收装置回收的烟气热交换；或是第一蒸发器21和第二蒸发器22均与压缩机23和节流阀25连通，第一蒸发器21与烟气热回收装置回收的烟气热交换，第二蒸发器22与空气热交换，水路组件同时与锅炉1和热泵机组热交换。

如图1所示，在一实施例中，烟气热回收装置包括热质交换塔31、喷淋组件32、收集器33和循环组件。

喷淋组件32位于热质交换塔31的上端，收集器33位于热质交换塔31的下端，循环组件与喷淋组件32和收集器33连接，用于将收集器33内的中介循环水运输至喷淋组件32内。

循环组件还与第一蒸发器21连接，用于使中介循环水与第一蒸发器21热交换；

热质交换塔31包括与锅炉1连通的烟气入口311，烟气入口311位于喷淋组件32和收集器33之间。

锅炉1燃烧得到的烟气经烟气入口311进入到热质交换塔31内，烟气向上移动过程中，与喷淋组件32喷出的低温中介循环水进行热交换，吸收烟气的热量，温度升高为高温中介循环水，高温中介循环水落入收集器33中，由于循环组件与第一蒸发器21连接，循环组件将收集器33内的高温中介循环水运输至喷淋组件32的过程中，高温中介循环水在第一蒸发器21内与循环工质换热，中介循环水温度降低为低温中介循环水后流出第一换热器，并进入喷淋组件32内，中介循环水形成完整循环。烟气热回收装置能够有效的回收烟气中的热量。

如图1所示，在一实施例中，循环组件包括第一循环管341、第二循环管342和循环泵343；第一循环管341的一端与收集器33连接，另一端与第一蒸发器21连接；第二循环管342的一端与第一蒸发器21连接，另一端与喷淋组件32连接；循环泵343与第二循环管342连接。

循环泵343用于使第一循环管341、第二循环管342和第一蒸发器21内的中介循环水流动。

在另一实施例中，循环泵343与第一循环管341连接，由于第一循环管341位于第一循环管341、第二循环管342和第一蒸发器21的上游，因此，循环泵343的循环效果没有设置在第二循环管342的效果好。

如图1所示，在一实施例中，烟气热回收装置还包括填料层35，填料层35设于热质交换塔31内，填料层35位于喷淋组件32和烟气入口311之间。

填料层35布置为网状结构，用于增大烟气和中介循环水的接触面积与接触时间，从而提高烟气和中介循环水的换热效率。

如图1所示，在一实施例中，烟气热回收装置还包括加药装置36和除雾器37，加药装置36与收集器33连接，加药装置36用于将中和中介循环水酸碱度的药物加入收集器33内。

燃料燃烧得到的烟气通常具有硫化物、氮化物等，中介循环水与烟气热交换过程中，也会吸收烟气中的硫化物、氮化物等，落入到收集器33内的中介循环水呈酸性，加药装置36用于将中和中介循环水酸碱度的药物加入收集器33内，使收集器33内的中介循环水呈中性，呈中性的中介循环水再通过循环组件从喷淋组件32内喷出，形成循环。烟气热回收装置能够消除烟气中的硫化物、氮化物等，从而使得烟气达到排放要求，更加的环保。

除雾器37与热质交换塔31连接，所述热质交换塔31包括烟气出口312，所述除雾器37位于所述烟气出口312和所述喷淋组件32之间。

除雾器37用于去除烟气中的水分，从而使得烟气达到排放标准。

在一实施例中，第二蒸发器22为风冷换热器。风冷换热器是将空气的部分热量传递给冷流体的设备。

在一实施例中，水路组件包括第一供水管41、第一回水管42、第二供水管43、第二回水管44、热网供水管45和热网回水管46；

第一供水管41的一端与热网供水管45连通，另一端与冷凝器24连接，第一回水管42的一端与冷凝器24连接，另一端与热网回水管46连接；

第二供水管43的一端与热网供水管45连通，另一端与锅炉1连接，第二回水管44的一端与锅炉1连接，另一端与热网回水管46连通。

水路组件内的水，经过热网供水管45流入第一供水管41、冷凝器24和第一回水管42，再从热网回水管46流出，水由热泵组件加热。

水路组件内的水，经过热网供水管45流入第二供水管43、锅炉1和第二回水管44，再从热网回水管46流出，水由锅炉1加热。

如图1所示，在一实施例中，水路组件还包括四通阀47，第一回水管42和第二供水管43通过四通阀47交叉连接。

经过冷凝器24加热后水的温度不能直接用于供暖时，第一回水管42内的热水流入第二供水管43内，水再进入锅炉1内加热，以达到供暖需要的温度。

如图1所示，在一实施例中，水路组件还包括止回阀48，第一供水管41和第二回水管44的管路中均设有止回阀48。止回阀48使得水按照设定的方向流动，而不能反向流动，从而达到有效的换热目的。

在一实施例中，锅炉1采用以燃气为燃料的小型锅炉1。燃气和空气从锅炉1进口进入锅炉1内进行燃烧，产生的烟气经出烟口进入热质交换塔31内，烟气在热质交换塔31内进行热量的全热回收与净化后经过除雾器37除雾，最终通入烟气出口312排出。

如图1所示，换热系统的工作流程如下，锅炉以燃气锅炉进行描述：

在初末寒期低负荷需求时：液态循环工质通过第二蒸发器22与空气进行换热，吸收空气中的热量汽化，气态循环工质经压缩机23压缩后，进入冷凝器24冷凝释放热量后回到第二蒸发器22进行循环。同时，水路组件中的水经第一供水管41进入冷凝器24吸收循环工质释放的热量，温度升高，经第一回水管42和热网回水管46向用户供热。

满负荷需求时：

烟气流程：燃气锅炉1燃烧后产生的烟气自热质交换塔31的烟气入口311通入，烟气在填料层35与喷淋组件32喷下的中介循环水直接逆流接触，烟气在上升过程降温加湿，达到饱和状态，降温加湿后的烟气继续向上流动通过除雾器37去除烟气中的水雾后，经烟气出口312排入大气。

中介循环水循环：收集器33中的凝结中介循环水在循环泵343的做功下，经过第一蒸发器21与循环工质换热，温度降低，从喷淋组件32中喷出，并在填料层35中与烟气充分接触进行换热，而后中介循环水落入收集器33中，并由加药装置36加药中和，完成循环。

循环工质循环：循环工质经过节流阀25的节流后，一部分进入第二蒸发器22蒸发吸收空气中的热量，另一部分进入第一蒸发器21与经中和处理的中介循环水换热，循环工质换热后混合进入压缩机23压缩后，进入冷凝器24冷凝释放热量，完成循环。

热水流程：水经过热网供水管45流入第一供水管41、冷凝器24和第一回水管42，再从热网回水管46流出，水由冷凝器24加热。水经过热网供水管45流入第二供水管43、锅炉1和第二回水管44，再从热网回水管46流出，水由锅炉1加热。

在供暖高负荷时利用燃气锅炉1进行采暖，同时进行烟气的热量回收与净化。在初末寒期供热负荷较低时采用空气源热泵机组进行供暖，避免负荷较低时降低锅炉1运行效率。利用空气源热泵调峰的烟气余热回收供暖系统具有燃气锅炉1污染物排放低，和锅炉1供热效率高的优点。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。