一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及热量回收装置，尤其涉及一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统。
【背景技术】
[0002]为了改变乌鲁木齐冬天燃煤供暖造成的空气污染问题，自2010年起，乌鲁木齐市启动“煤改气”工程。“煤改气”工程的实施换来乌鲁木齐的蓝天白云。目前，乌鲁木齐市主城区天山区、沙依巴克区、高新区(新市区)、水磨沟区、米东区的清洁能源供热比例已达100%，彻底实现了天然气供暖，成为全国第一个采用天然气供暖的城市。截止到2014年供暖期，共安装热水量10-100万吨燃气锅炉700余台，这些燃气锅炉通过安装尾部烟气空气预热器来吸收烟气余热，使得炉膛出口烟气温度从130-140摄氏度降低到60-65摄氏度，然后从烟囱排到大气。目前对于低品位的60-65摄氏度的烟气余热没有采用回收装置。
[0003]对于炉膛出口 130-140摄氏度的烟气温度的回收，目前是在燃气锅炉的烟道上通过安装尾部烟气空气预热器来吸收烟气余热，从燃气锅炉炉膛排出的130-140摄氏度的高温烟气引入到烟道上安装的空气预热器，该空气预热器利用高温烟气余热加热冷空气，冷空气被加热成热空气送入炉膛燃烧器，用于和天然气混合燃烧，高温烟气放热后变成60-65度的低温烟气排入大气。
[0004]在燃气锅炉的烟道上通过安装尾部烟气空气预热器来吸收烟气余热的方案缺点，只能利用温差传热的方式作为驱动力来利用余热，使得低品位的余热利用率不高，致使燃气锅炉的排烟温度不够低，存在进一步利用其他技术利用低品位的余热的空间。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型是为了解决上述不足，提供了一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统。
[0006]本实用新型的上述目的通过以下的技术方案来实现:一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统，包括燃气锅炉和空气预热器，其特征在于:还包括机械压缩式热泵装置和小汽轮机，所述机械压缩式热泵装置包括依次连接成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流机构，蒸发器设有用于排放烟气和凝结水的排出管，冷凝器设有锅炉低温给水通道和锅炉高温给水通道，锅炉高温给水通道连接至燃气锅炉；
[0007]所述燃气锅炉设有高温烟气通道和蒸汽分支通道；
[0008]所述高温烟气通道连接空气预热器，空气预热器设有冷空气进口，并设有热空气出口通道连接至燃气锅炉，同时设有低温烟气通道连接至蒸发器；
[0009]所述燃气锅炉的蒸汽分支通道连接小汽轮机，小汽轮机设有凝结水通道，并连接压缩机，用于提供驱动力，凝结水通道连接至锅炉高温给水通道。
[0010]本实用新型的工作原理为:从燃气锅炉炉膛排出的130-140摄氏度的高温烟气引入到烟道上安装的空气预热器，该空气预热器利用高温烟气余热加热冷空气，冷空气被加热成热空气送入燃气锅炉炉膛，用于和天然气混合燃烧，高温烟气放热后变成60-65摄氏度的低温烟气进入机械压缩式热泵装置中的蒸发器。机械压缩式热泵装置中低温低压的液态制冷剂工质流经蒸发器时，从低温烟气中吸收热量蒸发成气态制冷剂工质，低温烟气放热后变成10-15摄氏度烟气和凝结水排入环境，低温低压气态制冷剂工质，经过压缩机压缩后升温升压，达到高温高压的气态制冷剂工质流经冷凝器，在冷凝器中，将从蒸发器中吸取的热量和压缩机耗功所相当的那部分热量用于加热锅炉低温给水，使得锅炉低温给水被加热变成燃气锅炉的高温给水，温度升高5-8摄氏度，高温高压的气态制冷剂工质冷凝降温后变成液态，流经节流机构膨胀后，压力继续下降，变成低温低压液态制冷剂工质流入蒸发器。
[0011]值得说明的是该压缩机的驱动不是采用的电机驱动，而是利用燃气锅炉产生的蒸汽，从燃气锅炉汽包引出一小部分蒸汽驱动小汽轮机，小汽轮机在通过联轴器驱动压缩机运行，蒸汽在小汽轮机膨胀做功后变成冷凝水，然后同锅炉高温给水通道的高温给水混合一起被送到锅炉。
[0012]本实用新型与现有技术相比的优点是:本实用新型采用热泵技术回收燃气锅炉60-65摄氏度烟气废热，用于加热锅炉的给水，提高给水的温度5-8摄氏度，降低给水在锅炉中的吸热量，以减少燃气量，达到节能减排的目的。同时，利用锅炉产生的蒸汽带动小汽轮机，然后驱动压缩机运行，减少了电能的使用和提高了能源利用率。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型进一步详述。
[0015]如图1所示，一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统，包括燃气锅炉1、空气预热器2、机械压缩式热泵装置3和小汽轮机4，所述机械压缩式热泵装置3包括依次连接成回路的蒸发器3-1、压缩机3-2、冷凝器3-3和节流机构3-4，蒸发器3_1设有用于排放烟气和凝结水的排出管3-5，冷凝器3-3设有锅炉低温给水通道3-6和锅炉高温给水通道3-7，锅炉高温给水通道3-7连接至燃气锅炉I ;
[0016]所述燃气锅炉I设有高温烟气通道1-1和蒸汽分支通道1-2 ;
[0017]所述高温烟气通道1-1连接空气预热器2，空气预热器2设有冷空气进口 2-1，并设有热空气出口通道2-2连接至燃气锅炉1，同时设有低温烟气通道2-3连接至蒸发器
3-1；
[0018]所述燃气锅炉I的蒸汽分支通道1-2连接小汽轮机4，小汽轮机4设有凝结水通道
4-1，并连接压缩机3-2，用于提供驱动力，凝结水通道4-1连接至锅炉高温给水通道3-7。
[0019]本实用新型的工作原理为:从燃气锅炉I炉膛排出的130-140摄氏度的高温烟气引入到烟道上安装的空气预热器2，该空气预热器2利用高温烟气余热加热冷空气，冷空气被加热成热空气送入燃气锅炉I炉膛，用于和天然气混合燃烧，高温烟气放热后变成60-65摄氏度的低温烟气进入机械压缩式热泵装置中的蒸发器3-1。机械压缩式热泵装置中低温低压的液态制冷剂工质流经蒸发器3-1时，从低温烟气中吸收热量蒸发成气态制冷剂工质，低温烟气放热后变成10-15摄氏度烟气和凝结水排入环境，低温低压气态制冷剂工质，经过压缩机3-2压缩后升温升压，达到高温高压的气态制冷剂工质流经冷凝器3-3，在冷凝器3-3中，将从蒸发器3-1中吸取的热量和压缩机3-2耗功所相当的那部分热量用于加热锅炉低温给水，使得锅炉低温给水被加热变成燃气锅炉的高温给水，温度升高5-8摄氏度，高温高压的气态制冷剂工质冷凝降温后变成液态，流经节流机构3-4膨胀后，压力继续下降，变成低温低压液态制冷剂工质流入蒸发器3-1。
[0020]值得说明的是该压缩机3-2的驱动不是采用的电机驱动，而是利用燃气锅炉I产生的蒸汽，从燃气锅炉I汽包引出一小部分蒸汽驱动小汽轮机4，小汽轮机4在通过联轴器驱动压缩机3-2运行，蒸汽在小汽轮机4膨胀做功后变成冷凝水，然后同锅炉高温给水通道3-7的高温给水混合一起被送到锅炉。
[0021]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统，包括燃气锅炉和空气预热器，其特征在于:还包括机械压缩式热泵装置和小汽轮机，所述机械压缩式热泵装置包括依次连接成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流机构，蒸发器设有用于排放烟气和凝结水的排出管，冷凝器设有锅炉低温给水通道和锅炉高温给水通道，锅炉高温给水通道连接至燃气锅炉； 所述燃气锅炉设有高温烟气通道和蒸汽分支通道； 所述高温烟气通道连接空气预热器，空气预热器设有冷空气进口，并设有热空气出口通道连接至燃气锅炉，同时设有低温烟气通道连接至蒸发器； 所述燃气锅炉的蒸汽分支通道连接小汽轮机，小汽轮机设有凝结水通道，并连接压缩机，用于提供驱动力，凝结水通道连接至锅炉高温给水通道。
【专利摘要】本实用新型公开了一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统，包括燃气锅炉、空气预热器、机械压缩式热泵装置和小汽轮机，机械压缩式热泵装置包括依次连接成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流机构，蒸发器设有排出管，冷凝器设有锅炉低温给水通道和锅炉高温给水通道，锅炉高温给水通道连接至燃气锅炉；燃气锅炉设有高温烟气通道和蒸汽分支通道；高温烟气通道连接空气预热器，空气预热器设有低温烟气通道连接至蒸发器；蒸汽分支通道连接小汽轮机，小汽轮机设有凝结水通道，并连接压缩机，凝结水通道连接至锅炉高温给水通道。本实用新型与现有技术相比的优点是：提高给水的温度，降低给水在锅炉中的吸热量，以减少燃气量，达到节能减排的目的。
【IPC分类】F22D1-36
【公开号】CN204268454
【申请号】CN201420745703
【发明人】代元军, 李保华, 张尧, 石黄霞, 刘华, 李资, 姚金龙, 张磊
【申请人】代元军
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月2日