一种直燃热泵供热系统的制作方法

1.本申请涉及供热技术领域，尤其涉及一种基于直燃热泵的供热系统。


背景技术：

2.在集中供热领域，一方面存在着废(污)水的净化处理成本高的问题，另一方面也存在着高温烟气直排大气污染环境的问题。
3.热泵是一种利用高品位热能作为驱动能源来回收低品位热能以用于供热或升温的设备，直燃热泵是指由天然气燃烧直接驱动的热泵。在采用直燃热泵进行集中供热的地方，直燃热泵工作过程中排出的高温烟气就会对大气环境造成不良影响，而且也会因为高温烟气的直接排放造成热量和能量的浪费。


技术实现要素：

4.本申请的目的是提供一种直燃热泵供热系统，在避免直燃热泵的高温烟气直排大气的同时，充分吸收利用高温烟气中的热量。
5.第一方面，本申请实施例提供了一种直燃热泵供热系统，包括：
6.直燃热泵，包括第一水进口、第一水出口和第一烟气出口；所述第一水进口用于接收低温热水，所述第一水出口用于排出放热后的所述低温热水，所述第一烟气出口用于排出所述直燃热泵产生的高温烟气；
7.喷淋结晶塔，包括第一烟气进口、第二烟气出口、第二水进口和第二水出口；所述第一烟气进口与所述第一烟气出口相连通，用于接收所述高温烟气，所述第二水进口用于接收待处理废水，所述第二水出口用于排出废水浓缩液，所述第二烟气出口用于排出换热后温度降低的次高温烟气；
8.余热回收塔，包括第二烟气进口、第三烟气出口、第三水进口和第三水出口；所述第二烟气进口与所述第二烟气出口相连通，用于接收所述次高温烟气，所述第三烟气出口，用于排出所述次高温烟气放热后形成的低温烟气，所述第三水出口与所述第一水进口相连通，用于输出吸收了所述次高温烟气热量的所述低温热水，所述第三水进口与所述第一水出口相连通，用于接收放热后的低温水；
9.固液分离装置，包括第四水进口、固态物出口和第四水出口；所述第四水进口与所述第二水出口相连通用于接收所述废水浓缩液，所述固态物出口用于排出所述废水浓缩液经固液分离形成的固态物，所述第四水出口用于排出所述废水浓缩液经固液分离形成的分离液。
10.第二方面，本申请实施例提供了一种直燃热泵供热方法，包括：
11.通过直燃热泵为热网提供高温热水，并伴生输出高温烟气；
12.通过喷淋结晶塔接收所述高温烟气，并使所述高温烟气与喷淋释放在所述喷淋结晶塔中的废水发生接触式换热，形成废水浓缩液和温度降低的次高温烟气；
13.通过余热回收塔接收所述次高温烟气和来自所述直燃热泵的低温热水，并利用所
述低温热水通过换热吸收所述次高温烟气中的余热；
14.将吸收了所述次高温烟气余热的所述低温热水送回到所述直燃热泵；
15.将所述直燃热泵中换热降温后的所述低温热水再次输出到所述余热回收塔；
16.通过固液分离装置对所述喷淋结晶塔中形成的废水浓缩液进行固液分离。
17.(三)有益效果
18.本申请技术方案的有益效果在于，通过吸取利用直燃热泵排出的高温烟气中的热量，实现了低成本的污水处理，并且避免了高温烟气直排大气对环境的不良影响。
附图说明
19.图1是本申请供热系统一个实施例的系统结构示意图；
20.图2是本申请供热系统又一实施例的系统结构示意图；
21.图3是图2实施例改进型的系统结构示意图；
22.图4是本申请供热系统又一实施例的系统结构示意图；
23.图5是图4实施例改进型的系统结构示意图；
24.图6是本申请供热系统又一实施例的系统结构示意图；
25.图7是本申请供热系统又一实施例的系统结构示意图；
26.图8是本申请供热方法的流程示意图。
27.附图标记：
28.10：直燃热泵；11：第一水进口；12：第一水出口；13：第一烟气出口。
29.20：喷淋结晶塔；21：第一烟气进口；22：第二烟气出口；23：第二水进口；24：第二水出口，25：循环水出口；26：循环水进口；27：外部高温烟气进口。
30.200：循环泵。
31.30：余热回收塔；31：第二烟气进口；32：第三烟气出口；33：第三水进口；34：第三水出口；35：第五水出口；36：第九水出口；37：外部中温烟气进口。
32.40：固液分离装置；41：第四水进口；42：固态物出口；43：第四水出口。
33.50：蒸发装置；51：第六水进口；52：第六水出口；53：第七水进口； 54：第七水出口；55：第八水出口。
34.500：加热装置。
具体实施方式
35.为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本申请进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。
36.显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
37.此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.图1是本申请供热系统一个实施例的系统结构示意图。
39.如图1所示，一种直燃热泵供热系统，包括：
40.直燃热泵10，包括第一水进口11、第一水出口12和第一烟气出口13；所述第一水进口11用于接收低温热水，所述第一水出口12用于排出放热后的所述低温热水，所述第一烟气出口13用于排出所述直燃热泵产生的高温烟气；
41.喷淋结晶塔20，包括第一烟气进口21、第二烟气出口22、第二水进口 23和第二水出口24；所述第一烟气进口21与所述第一烟气出口13相连通，用于接收所述高温烟气，所述第二水进口23用于接收待处理废水，所述第二水出口24用于排出废水浓缩液，所述第二烟气出口22用于排出换热后温度降低的次高温烟气；
42.余热回收塔30，包括第二烟气进口31、第三烟气出口32、第三水进口 33和第三水出口34；所述第二烟气进口31与所述第二烟气出口22相连通，用于接收所述次高温烟气，所述第三烟气出口32，用于排出所述次高温烟气放热后形成的低温烟气，所述第三水出口34与所述第一水进口11相连通，用于输出吸收了所述次高温烟气热量的所述低温热水，所述第三水进口33 与所述第一水出口12相连通，用于接收放热后的所述低温水；
43.固液分离装置40，包括第四水进口41、固态物出口42和第四水出口 43；所述第四水进口41与所述第二水出口24相连通用于接收所述废水浓缩液，所述固态物出口42用于排出所述废水浓缩液经固液分离形成的固态物，所述第四水出口43用于排出所述废水浓缩液经固液分离形成的分离液。
44.本实施例直燃热泵供热系统能在供热的同时实现污水的零排放，在供热的同时实现废水净化，大幅度降低了能耗成本。
45.一些实施例中，如图1所示，所述余热回收塔30为间壁式余热回收塔，所述余热回收塔底部设置有第五水出口35，用于排出所述次高温烟气在所述余热回收塔中释放热量时形成的凝结水。
46.当余热回收塔30为间壁式余热回收塔时，次高温烟气与进入余热回收塔30的低温热水进行非接触式换热，次高温烟气在放热过程会形成凝结水从第五水出口35排出。
47.图2是本申请供热系统又一实施例的系统结构示意图。
48.一些实施例中，如图2所示，所述余热回收塔30为喷淋式余热回收塔，所述余热回收塔30底部设置有第五水出口35，用于排出在所述余热回收塔 30中喷淋释放的所述低温热水，吸收了所述次高温烟气的水分后形成的增量部分的所述低温热水，所述第五水出口35与所述第二水进口23相连通，用于将所述增量部分的所述低温热水作为待处理废水送入所述喷淋结晶塔 20。
49.当余热回收塔30为喷淋式余热回收塔时，次高温烟气与进入余热回收塔30的低温热水发生接触式换热，低温热水以喷淋方式释放在余热回收塔中时会吸收次高温烟气中的余热和水分，低温热水会在质量和温度上同时增加，并且形成的增量低温热水会作为待处理废水从第五水出口35排出，并经第二水进口23送入到喷淋结晶塔20中。
50.图3是图2实施例改进型的系统结构示意图。
51.一些实施例中，如图3所示，所述余热回收塔30为喷淋式余热回收塔，所述余热回收塔30的所述第三水出口34与所述直燃热泵的所述第一水进口 11的连通管道上设置有第九水出口36，用于排出在所述余热回收塔30中喷淋释放的所述低温热水，吸收了所述次高
温烟气的水分后形成的增量部分的所述低温热水，所述第九水出口36与所述第二水进口23相连通，用于将所述增量部分的所述低温热水作为待处理废水送入所述喷淋结晶塔。
52.图3实施例与图2实施例的不同仅在于，图3实施例中排出增量低温热水的第九水出口设置在第三水出口34与第一水进口11的连通管道上，而非设置于余热回收塔30底部。设置在连通管道上的好处在于，不用对余热回收塔30进行任何改造，而只需要在连通管道上加装一个三通阀，相比而言上实现上更为容易。
53.图4是本申请供热系统又一实施例的系统结构示意图。
54.一些实施例中，如图4所示，所述供热系统还包括蒸发装置50，所述蒸发装置包括第六水进口51、第六水出口52、第七水进口53、第七水出口 54和第八水出口55；所述第六水进口51与所述第五水出口35相连通，所述第六水出口52与所述第二水进口23相连通；所述第七水进口53接收来自系统外部的低品质热源的热介质，所述第七水出口54将放热后的所述热介质返回给所述低品质热源；所述第八水出口55排出所述蒸发装置中形成的蒸汽凝结水。
55.该实施例中设置蒸发装置50主要是为了能充分利用外部低品质热源，蒸发装置50可以吸收转化外部低品质热源的热量用于蒸发处理从第五水出口35排出的待处理废水，使待处理废水浓缩、升温并形成蒸汽凝结水。
56.本实施例中第五水出口在图3实施例的情况下，也可以是设置于第三水出口34与第一水进口11的连通管道上的第九水出口。
57.图5是图4实施例改进型的系统结构示意图。
58.一些实施例中，如图5所示，所述供热系统还包括蒸发装置50，所述蒸发装置包括第六水进口51、第六水出口52、第八水出口55和加热装置 500；所述第六水进口51与所述第五水出口35相连通，所述第六水出口52 与所述第二水进口23相连通；所述加热装置500用于对进入所述蒸发装置中的液体进行加热，形成从所述第六水出口51排出的浓缩液和从所述第八水出口55排出的蒸汽凝结水。
59.图5实施例与图4实施例的区别主要在于，在图5实施例中没有再引入外部低品质热源，而是直接在蒸发装置50内部或外部附近加了一个加热装置500，以实现对从第五水出口35排出的待处理废水进行加热，并生成浓缩液和蒸汽凝结水的作用。
60.图6是本申请供热系统又一实施例的系统结构示意图。
61.一些实施例中，如图6所示，所述喷淋结晶塔20还包括设置于其下侧部的循环水出口25和上侧部的循环水进口26，以及设置于所述喷淋结晶塔 20底部的循环泵200，所述循环泵200通过所述循环水出口25将所述废水浓缩液循环送至所述循环水进口26。
62.本实施例中设置循环水出口25、循环水进口26和循环泵200，是为了使没有得到充分浓缩的废水可以反复在喷淋结晶塔20通过与高温烟气的换热实现浓缩，并且可以避免待处理废水供应不足时就不能对高温烟气进行降温处理的情况发生。
63.图7是本申请供热系统又一实施例的系统结构示意图。
64.一些实施例中，如图7所示，所述供热系统还包括外部中温烟气进口 37，用于将来自系统外部的中温烟气输入到所述余热回收塔30中。
65.一些实施例中，如图7所示，所述供热系统还包括外部高温烟气进口 27，用于将来自系统外部的高温烟气输入到所述喷淋结晶塔20中。
66.一些实施例中，如图2
‑
7任一所示，所述第四水出口41与所述第二水进口23相连通，用于将所述固液分离装置40分离出的分离液作为待处理废水再次供给所述喷淋结晶塔20。
67.图8是本申请供热方法的流程示意图。
68.如图8所示，一种直燃热泵供热方法，包括：
69.s110：通过直燃热泵为热网提供高温热水，并伴生输出高温烟气。
70.s120：通过喷淋结晶塔接收所述高温烟气，并使所述高温烟气与喷淋释放在所述喷淋结晶塔中的废水发生接触式换热，形成废水浓缩液和温度降低的次高温烟气。
71.步骤s120一方面利用废水对高温烟气进行了降温和除尘，另一方面也使废水得到了浓缩处理。
72.s130：通过余热回收塔接收所述次高温烟气和来自所述直燃热泵的低温热水，并利用所述低温热水通过换热吸收所述次高温烟气中的余热；
73.步骤s130利用来自直燃热泵的低温热水对次高温烟气做进一步降温处理。该余热回收塔可以是间壁式的，也可以是喷淋式的。
74.s140：将吸收了所述次高温烟气的热量和水分的所述低温热水输出到所述直燃热泵；
75.步骤s140将吸收了次高温烟气余热后温度升高的低温热水再次送加到直燃热泵，利用直燃热泵实现了对余热回收塔中低品质热源的热量回收。
76.s150：将所述直燃热泵中换热降温后的所述低温热水再次输出到所述余热回收塔；
77.步骤s150实现了对低温热水的反复利用。
78.s160：通过固液分离装置对所述喷淋结晶塔中形成的废水浓缩液进行固液分离。
79.步骤s160利用固液分离装置进一步降低了污染物的排放。而且分离出的分离液还可以作为待处理废水再次送往到喷淋结晶中。
80.一些实施例中，如图8所示，还包括：
81.s170：通过蒸发装置接收来自系统外部的低品质热源的热介质，利用所述热介质加热处理进入到所述蒸发装置中的所述低温热水。
82.步骤s170主要是通过蒸发装置以充分利用外部低品质热源，通过吸收转化外部低品质热源的热量来蒸发处理作为待处理废水的低温热水，使待处理废水浓缩、升温并形成蒸汽凝结水。
83.应当理解的是，本申请的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本申请的原理，而不构成对本申请的限制。因此，在不偏离本申请的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。此外，本申请所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。