燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备的制作方法

本实用新型涉及一种燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备。

背景技术：

中国是一个多煤、少油、缺气、水资源严重不足国家，要实现经济社会的可持续发展，必须走节约资源的道路。长期以来，国家坚持能源开发与节约并举、节约优先方针，积极转变经济发展方式，调整产业结构，鼓励节能技术研发，普及节能产品，提高能源管理水平，完善节能法规和标准，不断提高能源效率。

燃煤、燃油等锅炉排烟，主要包括粉尘、酸性气体等有害物质，存在黑烟现象。近年来，随着大气污染问题日趋严重，为了治理大气污染，国家及地方政府纷纷出台相关规定，全面整治燃煤小锅炉，加快推进工商业“煤改气”进程，并出台配套相关政策及优惠措施，对提高燃气锅炉热效率的研究应运而生。燃气锅炉比传统的燃煤锅炉具有更多的优势，使用燃气锅炉既安全又方便，还可改善空气质量，燃气锅炉按照燃料又可分为天然气锅炉、城市煤气锅炉、焦炉煤气锅炉、液化石油气锅炉和沼气锅炉烟气等，为提高燃烧效率，往往为锅炉设置空气预热器与省煤器。但普通燃气锅炉的排烟温度约为95℃-135℃，天然气热电冷联供或发电厂中设备的排烟温度约为400℃-500℃，进一步经过余热初等利用环节，尾部的排烟温度也都在90℃-150℃，高排放温度将会导致大量余热没有被利用，不符合节能要求，且会造成一定的热污染和环境问题。

由于燃气燃烧后产生大量水蒸气，带来热能和水资源的浪费，同时排向环境后，如遇干冷空气易产生大量的“白雾”，是近年来，影响空气品质与人们身心健康的雾霾的元凶，给人们的生活带来了极大不便，引起了许多专家学者对热湿烟气消白雾技术的研究。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有燃气燃烧后导致大量热能和水资源的浪费，易产生大量的白雾等缺陷，提供一种燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备，所述处理设备包括有一吸收塔，所述吸收塔设有一烟气进口、一烟气出口，其特点在于，所述处理设备还包括有一冷源换热装置、一第一热源换热装置、一再生装置；

所述吸收塔内设有一烟气除湿区，所述烟气进口与所述烟气除湿区相连通，所述冷源换热装置位于所述烟气除湿区内并位于所述烟气进口的上方，所述吸收塔的外壁面设有一冷却进口、一冷却出口、一稀溶液出口、一浓溶液进口，所述冷源换热装置的进口和出口分别连通于所述冷却进口和所述冷却出口；

所述稀溶液出口设于所述烟气除湿区的底端，所述浓溶液进口设于所述烟气除湿区的顶端，所述再生装置位于所述吸收塔的外部，且所述再生装置连接于所述稀溶液出口和所述浓溶液进口，且所述烟气除湿区与所述再生装置相连通并形成有一溶液回路；

所述再生装置的外壁面设有一第一加热进口、一第一加热出口，所述再生装置的顶部设有一热源出口，所述第一热源换热装置位于所述再生装置内，且所述第一热源换热装置的进口和出口分别连通于所述第一加热进口和所述第一加热出口。

较佳地，所述吸收塔内还设有一烟气再热区，所述烟气再热区位于所述烟气除湿区的上方，所述吸收塔的外壁面设有一第二加热进口、一第二加热出口，所述处理设备还包括有一第二热源换热装置，所述第二热源换热装置位于所述烟气再热区内，且所述第二热源换热装置的进口和出口分别连通于所述第二加热进口和所述第二加热出口。

在本方案中，采用上述结构形式，通过第二热源换热装置对烟气的加热，使得烟气的温度提高，也相应地提高了烟气的含湿能力，从而实现消除白雾的效果。

较佳地，所述热源出口连接于所述第二加热进口，且所述热源出口与所述第二热源换热装置相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，再生装置中所产生的热源将通过第二热源换热装置所利用，达到节约能源的效果。

较佳地，所述处理设备还包括有：

一阀门，所述阀门的两端分别连接于所述热源出口与所述第二加热进口；

一温控装置，所述温控装置包括有一温度传感器、一控制器，所述温度传感器位于所述烟气出口并用于检测所述烟气出口的烟气的温度，所述控制器的输入端与所述温度传感器电连接，所述控制器的输出端与所述阀门电连接；

所述控制器用于接收所述温度传感器检测到的实时温度并将所述实时温度与其设定温度进行比较来控制所述阀门的开断。

在本方案中，采用上述结构形式，对排出的烟气起到温度控制的作用，保证烟气的温度从而达到消白的效果。同时，结构简单，便于控制。

较佳地，所述处理设备包括有一换热器，所述换热器设有一外壳腔室、一第三热源换热装置，所述第三热源换热装置位于所述外壳腔室内，所述外壳腔室的外壁面设有一冷源进口、一冷源出口、一加热介质进口、一加热介质出口，所述冷却出口连接于所述冷源进口，且所述冷却出口与所述外壳腔室相连通，所述加热介质进口和所述加热介质出口均连通于所述第三热源换热装置，所述加热介质进口连接于所述热源出口，且所述热源出口与所述第三热源换热装置相连通。

在本方案中，采用上述结构形式，对再生装置中所产生的热源将通过第三热源换热装置所利用，达到回收余热和节约能源的效果。

较佳地，所述溶液回路中设有一溶液泵，所述溶液泵的两端分别连通于所述稀溶液出口和所述再生装置。

在本方案中，采用上述结构形式，通过溶液泵使得溶液压力增加，加快溶液回路的循环运行，提高溶液去除烟气中水蒸气的效果。

较佳地，所述吸收塔内设有一溶液喷淋装置，所述溶液喷淋装置位于所述烟气除湿区的顶部，且所述溶液喷淋装置连通于所述浓溶液进口。

在本方案中，采用上述结构形式，使得烟气直接且充分与溶液接触，确保去除烟气中的水蒸气。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备，采用吸收烟气中的水蒸气，降低了烟气的绝对湿度，从而实现消除白雾效果。同时，实现回收烟气的余热，符合环保、节能要求，具有显著的经济、社会效益。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备的结构示意图。

附图标记说明：

吸收塔1，烟气除湿区10，烟气进口11，烟气出口12，冷却进口13

冷却出口14，稀溶液出口15，浓溶液进口16，溶液喷淋装置161

烟气再热区17，第二加热进口18，第二加热出口19

再生装置2，第一加热进口21，第一加热出口22，热源出口23

冷源换热装置3

第一热源换热装置4

第二热源换热装置5

阀门6

温控装置7，温度传感器71，控制器72

换热器8，外壳腔室81，冷源进口811，冷源出口812

加热介质进口813，加热介质出口814，第三热源换热装置82

溶液泵9

具体实施方式

下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，本实用新型的燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备，其包括有一吸收塔1、一再生装置2、一冷源换热装置3、一第一热源换热装置4，吸收塔1设有一烟气进口11、一烟气出口12，吸收塔1内设有一烟气除湿区10，烟气进口11与烟气除湿区10相连通，烟气除湿区10中具有溶液，烟气通过烟气进口11进入到烟气除湿区10并与溶液接触，之后烟气从烟气出口12排出，烟气与溶液之间直接接触，有效地吸收出烟气中的水蒸气，降低了烟气的绝对湿度，从而确保排出的烟气达到消除白雾效果。其中，溶液可为溴化锂、氯化锂、氯化钙、三甘醇或其它盐类吸湿溶液等。

冷源换热装置3位于烟气除湿区10内并位于烟气进口11的上方，烟气在上升过程中将会通过冷源换热装置3的外表面。吸收塔1的外壁面设有一冷却进口13、一冷却出口14，冷源换热装置3的进口和出口分别连通于冷却进口13和冷却出口14。来自外界的冷源介质通过冷却进口13进入到冷源换热装置3中，通过冷源换热装置3的烟气将热量传至冷源介质，冷源介质最后从冷却出口14排出。带走吸收塔1内烟气除湿区10中烟气多余的热量，实现回收余热的有效利用。其中，冷源介质可以为供暖回水、锅炉给水、生活用水或工业用水等。

吸收塔1的外壁面设有一稀溶液出口15、一浓溶液进口16，稀溶液出口15设于烟气除湿区10的底端，浓溶液进口16设于烟气除湿区10的顶端，再生装置2位于吸收塔1的外部，且再生装置2连接于稀溶液出口15和浓溶液进口16，且烟气除湿区10与再生装置2相连通并形成有一溶液回路。溶液回路为在烟气除湿区10底端的溶液通过稀溶液出口15进入到再生装置2内，再通过浓溶液进口16从再生装置2排出进入到烟气除湿区10的顶端，溶液将从烟气除湿区10的顶端下落至烟气除湿区10的底端。从而实现溶液在吸收塔1与再生装置2之间不断循环利用，用于吸收烟气中的水蒸气。

再生装置2的外壁面设有一第一加热进口21、一第一加热出口22，第一热源换热装置4位于再生装置2内，溶液回路中的溶液吸收完烟气中的水蒸气后会被稀释，稀释的溶液将会通过第一热源换热装置4的外表面。第一热源换热装置4的进口和出口分别连通于第一加热进口21和第一加热出口22。第一热源介质通过第一加热进口21进入到第一热源换热装置4中，通过第一热源换热装置4的第一热源介质将热量传至溶液，第一热源介质传递热量后通过第一加热出口22排出，溶液中的水分加热后将会产生蒸汽蒸发，从而达到提升溶液的浓度，浓的溶液将通过浓溶液进口16进入到吸收塔1被循环利用。同时，再生装置2的顶部设有一热源出口23，再生装置2内产生的蒸汽将通过热源出口23被排出利用，回收水蒸气，达到节水目的。其中，第一热源介质可以为蒸汽或余热、废热。

在非极端恶劣气候条件地区，当环境温度高于0℃时，本实用新型的燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备能满足无白雾产生；对于极端恶劣气候地区，为了达到消除白雾的效果，吸收塔1内还可以设有一烟气再热区17，烟气再热区17位于烟气除湿区10的上方，烟气被吸收水蒸气之后将会经过烟气再热区17。

吸收塔1的外壁面可以设有一第二加热进口18、一第二加热出口19，处理设备还可以包括有一第二热源换热装置5，第二热源换热装置5位于烟气再热区17内，且第二热源换热装置5的进口和出口分别连通于第二加热进口18和第二加热出口19。第二热源介质通过第二加热进口18进入到第二热源换热装置5中，通过第二热源换热装置5的第二热源介质将热量传至烟气，第二热源介质传递热量后通过第二加热出口19排出，烟气被加热后温度升高，也相应地提高了烟气的含湿能力，从而实现消除白雾的效果。

采用吸收消白雾与再热消白雾相结合的方式，减少烟气的绝对湿度的同时，增加烟气的含湿能力，实现加热消白雾和吸收消白雾优势互补，确保消白雾效果并回收烟气余热。使得燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备可满足在恶劣气候条件地区，无白雾现象，符合环保、节能要求，具有显著的经济、社会效益。

热源出口23可以连接于第二加热进口18，且热源出口23与第二热源换热装置5相连通。再生装置2内产生的蒸汽将通过热源出口23进入到第二加热进口18，从而使得蒸汽的热源将通过第二热源换热装置5所利用，可不消耗额外的热源，达到节约能源的效果。

处理设备可以包括有一阀门6，阀门6的两端分别连接于热源出口23与第二加热进口18，通过阀门6可以控制热源出口23产生的热源进入到第二热源换热装置5，在烟气温度满足消白效果时可以不用在将热源进入至第二热源换热装置5，则可以将热源出口23产生的热源用于其他方面进行利用。

为了达到便于控制烟气温度的效果，处理设备还可以包括有温控装置7，温控装置7包括有一温度传感器71、一控制器72，温度传感器71位于烟气出口12并用于检测烟气出口12的烟气的温度，控制器72的输入端与温度传感器71电连接，控制器72的输出端与阀门6电连接。控制器72用于接收温度传感器71检测到的实时温度并将该实时温度与其设定温度进行比较来控制阀门6的开断。若实时温度大于设定温度时，阀门6断开，使得热源出口23因断开与第二热源换热装置5的连接而停止加热；若实时温度小于设定温度时，阀门6连接，使得热源出口23与第二热源换热装置5的连接而进行对烟气的传递加热。保证烟气的温度从而达到消白的效果。同时，结构简单，便于控制。

处理设备可以包括有一换热器8，换热器8设有一外壳腔室81、一第三热源换热装置82，第三热源换热装置82位于外壳腔室81内，外壳腔室81的外壁面设有一冷源进口811、一冷源出口812、一加热介质进口813、一加热介质出口814，冷却出口14连接于冷源进口811，且冷却出口14与外壳腔室81相连通，使得从冷却出口14排出的冷源介质进入到外壳腔室81内，并从冷源出口812排出。加热介质进口813和加热介质出口814均连通于第三热源换热装置82，加热介质进口813连接于热源出口23，且热源出口23与第三热源换热装置82相连通。再生装置2中所产生的热源将通过热源出口23排出，热源出口23排出的蒸汽将通过加热介质进口813进入到第三热源换热装置82内，通过第三热源换热装置82将热量传至冷源介质，蒸汽传热后从加热介质出口814排出，从而达到回收余热和节约能源的效果。

冷源换热装置3、第一热源换热装置4、第二热源换热装置5、第三热源换热装置82均可以为套管换热器、板式换热器或者热管换热器。

再生装置2为一容器，且再生装置2中连接于浓溶液进口16的位置高于浓溶液进口16，从而使得溶液从再生装置2流入至吸收塔1内。为了达到稀溶液出口15的溶液快速进入至再生装置2的效果，溶液回路中可以设有一溶液泵9，溶液泵9的两端分别连通于稀溶液出口15和再生装置2。通过溶液泵9使得溶液压力增加，使得稀溶液出口15的溶液快速进入至再生装置2，保证溶液回路的正常进行且加快溶液回路的循环运行，提高溶液去除烟气中水蒸气的效果。

吸收塔1内可以设有一溶液喷淋装置161，溶液喷淋装置161位于烟气除湿区10的顶部，且溶液喷淋装置161连通于浓溶液进口16。使得烟气直接且充分与溶液接触，确保去除烟气中的水蒸气。

本实用新型的燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备，在非极端恶劣气候条件地区，吸收塔1未加第二热源换热装置5，在对3台20t/h燃气热水锅炉的烟气进行处理时，炉内汽包为多回程结构，最终排出烟气的温度为85℃左右，在锅炉空气过余系数为1.05～1.2时，烟气露点温度为56℃左右。将原烟气经旁路引入处理设备中，当烟气排放温度为65℃，露点39.5℃。在供暖季，回收的烟气全热量约41881.5GJ，扣除运行费用后，年净收益170.2万元，回收的烟气全热量可将179t/h供暖回水从45℃加热至80℃，能实现在单位面积供暖热负荷为50W/㎡时，提供7.6万㎡供暖面积。回收烟气中的水分量5.2t/h，按年有效运行时间4000h，水价按5元/t计算，年节水收益为10.4万元。同时，当烟气排放温度为65℃，露点39.5℃，可保证环境环境温度高于0℃时，无白雾现象的产生。

在极端恶劣气候地区，吸收塔1中增设有第二热源换热装置5，在保证烟气排放温度为80℃，露点39.5℃时，回收烟气中水蒸气释放的汽化潜热，在供暖季用于加热供暖回水，回收的烟气全热量可将164t/h供暖回水从45℃加热至80℃，能实现在单位面积供暖热负荷为50W/㎡时，提供7.1万㎡供暖面积。回收烟气水分量中的5.2t/h，按年有效运行时间4000h，5元/t水价计算，年节水收益为10.4万元。同时，当烟气排放温度为80℃，露点39.5℃，可保证环境环境温度高于-5℃时，无白雾现象的产生。

可见，通过本实用新型的燃气锅炉烟气余热回收、消白的开式吸收式热泵处理设备，能满足不同气候条件下，烟气余热回收和消白效果，符合环保、节能要求，具有显著的经济、社会效益。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。