一种基于燃气锅炉烟气的消羽和余热回收的制冷制热系统的制作方法

1.本发明涉及燃气锅炉烟气余热深度利用的方法，尤其涉及一种基于燃气锅炉烟气的消羽和余热回收的制冷制热系统。


背景技术：

2.在燃气锅炉制取蒸汽或热水及加热或烘干物料时，烟气的余热利用是必不可少的。目前利用烟气余热预热锅炉的补充水以及余热助燃空气的俗称省煤器是主流产品，但其余热利用不充分，特别燃气烟气中含有大量的水蒸汽，由于锅炉的补充水以及余热助燃空气所能吸收的热量并不能把烟气中的水蒸汽降到露点温度以下，只是回收了较高温度烟气的部分显热热量，而烟气中水蒸汽的潜热并没有得到深度回收利用，造成能源的巨大浪费。
3.燃气锅炉烟气中含有大量水蒸汽，当排烟温度较高时，烟气中的水蒸汽没有降到露点温度以下，含有较高水蒸汽分压的烟气直接低空排放会在烟囱周围产生白羽，这种白羽易形成气溶胶，是导致雾霾的另一诱因。烟气消白羽是将来环保排放要求的一项强制性指标，对于大型的集中排放的工业烟气处理，寻求一种新颖、节能、产生效益的消白羽烟气处理流程，是亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种充分利用燃气余热烟气中高含水量的潜热同时获取冷量与热量达到烟气余热利用获取冷热联供、且能同时消除燃气锅炉烟气排放的白羽现象的经济方法，开发基于燃气锅炉烟气余热回收的消除白烟现象的制冷制热系统。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.一种基于燃气锅炉烟气的消羽和余热回收的制冷制热系统，包括溴化锂吸收式制冷装置和热泵装置，所述溴化锂吸收式制冷装置包括蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器和抽真空装置，所述蒸发器包括蒸发器腔室和设于蒸发器腔室内的第一换热器，所述蒸发器腔室内的介质为冷剂水，所述抽真空装置与蒸发器腔室连接，所述吸收器包括吸收器腔室和设于吸收器腔室内的第二换热器，所述吸收器腔室内介质为溴化锂溶液，所述蒸发器腔室通过第一冷剂水蒸汽通道与吸收器腔室连通，所述发生器包括发生器腔室和设于发生器腔室内的第三换热器，所述发生器腔室内的介质为溴化锂溶液，所述第三换热器内的介质为锅炉余热烟气，所述发生器腔室通过管路与吸收器腔室连接，所述冷凝器包括冷凝器腔室和设于冷凝器腔室内的第四换热器，所述冷凝器腔室内的介质为冷剂水，所述发生器腔室通过第二冷剂水蒸汽通道与冷凝器腔室连通，所述冷凝器腔室通过冷剂水通道与蒸发器腔室连通，所述热泵装置包括热泵蒸发器、压缩机和热泵冷凝器，所述热泵蒸发器包括热泵蒸发器腔室和设于热泵蒸发器腔室内的第五换热器，所述第三换热器的出口通过一次降温烟气管路与热泵蒸发器腔室连通，所述第五换热器内介质为低压冷剂，所述热泵蒸发器腔室
设有排烟口，所述热泵冷凝器包括热泵冷凝器腔室和设于热泵冷凝器腔室内的第六换热器，所述第五换热器出口与压缩机连接，压缩机与热泵冷凝器腔室连接，所述热泵冷凝器腔室与第五换热器入口相连。
7.作为上述技术方案的进一步改进，所述溴化锂吸收式制冷装置还包括溶液热交换器，所述溶液热交换器包括工作浓度溴化锂溶液走管程和浓热溴化锂走壳程，所述工作浓度冷溴化锂溶液走管程的入口与吸收器腔室连接、出口与发生器腔室连接，所述浓热溴化锂稀冷溶液走壳程入口与发生器腔室连接、出口与吸收器腔室连接。
8.作为上述技术方案的进一步改进，所述第一换热器进行热变冷的交换，其内的介质为冷冻水。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述第二换热器进行冷变热的交换，其内通入的为循环冷却水；所述第四换热器进行冷变热的交换，其内通入的为循环冷却水；所述第六换热器进行冷变热的交换，其内通入的是制备水。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述制冷制热系统包括低压箱体和高压箱体，所述低压箱体通过第一隔板水平分隔成两个低压分箱体，其中一个低压分箱体构成蒸发器腔室，另一个低压分箱体构成吸收器腔室，所述第一隔板与低压箱体的顶部之间预留的间隙构成低温冷剂水蒸汽通道，所述高压箱体通过第二隔板水平分隔成两个高压分箱体，其中一个高压分箱体构成发生器腔室，另一个高压分箱体构成冷凝器腔室，所述第二隔板与高压箱体的顶部之间预留的间隙构成高温冷剂水蒸汽通道。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述第一隔板的顶部设有去除冷剂水蒸汽雾沫的除沫填料箱，所述第二隔板的顶部也设有除沫填料箱，所述除沫填料箱内填充有陶瓷波纹填料、陶瓷海尔环和拉西环。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述吸收器腔室连接一吸收器循环泵，所述吸收器循环泵分成两个支路，一个支路与工作浓度溴化锂溶液走管程入口连接，另一个支路与设于吸收器腔室内的第一喷淋装置连接，所述第一喷淋装置位于第二换热器的上方。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述发生器腔室内设有第二喷淋装置，所述第二喷淋装置与工作浓度溴化锂溶液走管程出口连接，所述第二喷淋装置位于第三换热器上方，所述发生器腔室内通过发生器循环泵与浓热溴化锂溶液走壳程的入口连接。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述冷剂水通道上设有冷凝器循环泵。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述第三换热器包括带翅片的传热管；所述第五换热器包括带翅片的紫铜管。
16.与现有技术相比，本发明的优点在于：
17.本发明的基于燃气锅炉烟气余热回收的制冷制热系统，为烟气余热深度利用，针对的是处理后相对低温的余热烟气，而不是锅炉内直接排出的高温烟气，充分利用燃气余热烟气中高含水量的潜热，同时获取冷量与热量，达到烟气余热利用获取冷热联供，分段充分利用燃气锅炉烟气中的中低温余热制取冷量和热量，以满足生产生活同时有冷热需求的场合，而且余热烟气输出特性为湿度较低的干烟气，低空排出后，不会产生白烟现象。该系统接入锅炉系统方便、可靠性高，可实现冷热联共的节能最大化，环保处理装置运行经济化，效益化。
附图说明
18.图1是本发明的系统工作原理图。
19.图2是本发明中溴化锂吸收式制冷装置的立体示意图。
20.图3是本发明中溴化锂吸收式制冷装置横截面示意图。
21.图4是本发明中溴化锂吸收式制冷装置纵截面示意图。
22.图5是本发明中热泵装置的主视图。
23.图6是本发明中热泵装置的左视图。
24.图中各标号表示：
25.100、溴化锂吸收式制冷装置；101、低温冷剂水蒸汽通道；102、高温冷剂水蒸汽通道；103、冷剂水通道；110、蒸发器；111、蒸发器腔室；112、第一换热器；120、吸收器；121、吸收器腔室；122、第二换热器；130、发生器；131、发生器腔室；132、第三换热器；140、冷凝器；141、冷凝器腔室；142、第四换热器；150、溶液热交换器；151、工作浓度溴化锂溶液走管程；152、浓热溴化锂溶液走壳程；160、抽真空装置；161、真空泵；162、缓冲罐；163、气液分离器；200、热泵装置；201、热泵烟气进口；202、低压冷剂入口；203、低压冷剂出口；204、制备水入口；205、制备水出口205；210、热泵蒸发器；211、热泵蒸发器腔室；212、第五换热器；213、排烟口；214、排风机；220、压缩机；230、热泵冷凝器；231、热泵冷凝器腔室；232、第六换热器；3、一次降温烟气管路；4、锅炉；41、余热烟气管路；5、低压箱体；51、第一隔板；6、高压箱体；61、第二隔板；62、烟气进气封头；63、烟气出气封头；7、除沫填料箱；81、吸收器循环泵；82、发生器循环泵；83、冷凝器循环泵；91、第一喷淋装置；92、第二喷淋装置。
具体实施方式
26.以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
27.如图1至图6所示，本实施例的基于燃气锅炉烟气的消羽和余热回收的制冷制热系统，包括溴化锂吸收式制冷装置100和热泵装置200。溴化锂吸收式制冷装置100包括蒸发器110、吸收器120、发生器130、冷凝器140和抽真空装置160，蒸发器110包括蒸发器腔室111和设于蒸发器腔室111内的第一换热器112，蒸发器腔室111内的介质为冷剂水，抽真空装置160与蒸发器腔室111连接，吸收器120包括吸收器腔室121和设于吸收器腔室121内的第二换热器122，吸收器腔室121内介质为溴化锂溶液，蒸发器腔室111通过低温冷剂水蒸汽通道101与吸收器腔室121连通，发生器130包括发生器腔室131和设于发生器腔室131内的第三换热器132，发生器腔室131内的介质为溴化锂溶液，第三换热器132内的介质为锅炉余热烟气，第三换热器132的入口通过余热烟气管路41与锅炉4连接，发生器腔室131通过管路与吸收器腔室121连接，冷凝器140包括冷凝器腔室141和设于冷凝器腔室141内的第四换热器142，冷凝器腔室141内的介质为冷剂水，发生器腔室131通过高温冷剂水蒸汽通道102与冷凝器腔室141连通，冷凝器腔室141通过冷剂水通道103与蒸发器腔室111连通。
28.热泵装置200包括热泵蒸发器210、压缩机220和热泵冷凝器230，热泵蒸发器210包括热泵蒸发器腔室211和设于热泵蒸发器腔室211内的第五换热器212，第三换热器132的出口通过一次降温烟气管路3与热泵蒸发器腔室211连通，第五换热器212内介质为低压冷剂，热泵蒸发器腔室211设有排烟口213，热泵冷凝器230包括热泵冷凝器腔室231和设于热泵冷凝器腔室231内的第六换热器232，第五换热器212出口与压缩机220连接，压缩机220与热泵
冷凝器腔室231连接，热泵冷凝器腔室231与第五换热器212入口相连。
29.其中，优选的，第一换热器112进行热变冷的交换，其内的介质为冷冻水，冷冻水与用户制冷器或其他需要制冷的地方连接，制冷之后水又重新流入第一换热器112。第二换热器122进行冷变热的交换，其内通入的为循环冷却水，该循环冷却水为外部水源；第四换热器142进行冷变热的交换，其内通入的为循环冷却水，该循环冷却水也为外部水源。第六换热器232进行冷变热的交换，其内通入的是制备水，受热后为制备热水，接入用户制热器或者其他需要热水的地方。需要说明的是，除本实施例外，第二换热器122内也可以通入其他的冷却液，第四换热器142内可以通入其他的冷却液，第六换热器232也可以为其他的制备液体。
30.工作时：
31.参见图1，抽真空装置160对蒸发器腔室111进行抽真空，确保蒸发器腔室111和吸收器腔室121(低温冷剂水蒸汽通道101连通二者)的压力在0.78kpa，蒸发器腔室111内的冷剂水在较低的表面压强下急速蒸发，其腔室冷剂水温度降低，对第一换热器112内的循环制冷水进行冷降温，循环制冷水接入用户的制冷器或者其他需要制冷的地方，实现制冷。蒸发出来的冷剂水蒸汽经低温冷剂水蒸汽通道101进入吸收器腔室121，吸收器腔室121内浓度高的溴化锂溶液有强烈的吸水性，吸水后溴化锂溶液变稀成为工作浓度溴化锂溶液，由于溴化锂吸水是放热反应，为确保吸收效果，向第二换热器122内通入循环冷却水，保证吸收器腔室121内温度在40℃以下。吸收后的工作浓度溴化锂溶液经管路进入发生器腔室131内，通过第三换热器132内的余热烟气发生热交换，工作浓度溴化锂溶液受热蒸发水份后，溴化锂溶液变浓，蒸发的冷剂水蒸汽由高温冷剂水蒸汽通道102进入冷凝器腔室141，向其内的第四换热器142内通入循环冷却水，冷剂水蒸汽发生与循环冷却水进行热交换，冷凝成冷剂水，冷剂水经冷剂水通道103进入蒸发器腔室111，进行循环利用。
32.第三换热器132内的余热烟气进行一次降温后，经一次降温烟气管路3进入热泵蒸发器210腔室内，与第五换热器212内的低压冷剂进行热交换，余热烟气二次降温之后经排烟口213排出，低压冷剂与余热烟气换热后变成冷剂蒸汽，冷剂蒸汽经压缩机220加压升温变成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽进入热泵冷凝器腔室231，与第六换热器232内的制备水进行换热，制备水升温成为制备热水，接入用户制热器或者其他需要热水的地方，热泵冷凝器腔室231内的冷剂蒸汽降温液化后再次进入第五换热器212内循环利用。
33.需要说明的是，工作浓度溴化锂溶液的浓度范围为55％～65％的低值范围，浓溴化锂溶液的浓度范围为55％～65％的高值范围。进入第三换热器132入口的锅炉余热烟气温度不低于70℃，第三换热器132出口烟气温度不低于60℃。热泵蒸发器210内二次降温排出的烟气温度可低于20℃，余热烟气在经过二次降温，将其内的水蒸气冷凝成水，余热烟气变成低温干燥烟气，经排烟口213排出，消除燃气锅炉烟气排放的白羽，不会产生白烟现象。热泵装置200制备出来的热水温度高限可达到80℃。
34.本发明为烟气余热深度利用，针对的是处理后相对低温的余热烟气，而不是锅炉内直接排出的高温烟气，充分利用燃气余热烟气中高含水量的潜热，同时获取冷量与热量，达到烟气余热利用获取冷热联供，分段充分利用燃气锅炉烟气中的中低温余热制取冷量和热量，以满足生产生活同时有冷热需求的场合，而且余热烟气输出特性为湿度较低的干烟气，低空排出后，不会产生白烟现象。该系统接入锅炉系统方便、可靠性高，可实现冷热联共
的节能最大化，环保处理装置运行经济化，效益化。
35.本实施例中，溴化锂吸收式制冷装置100还包括溶液热交换器150，溶液热交换器150包括工作浓度溴化锂溶液走管程151和浓热溴化锂溶液走壳程152，工作浓度溴化锂溶液走管程151的入口与吸收器腔室121连接、出口与发生器腔室131连接，浓热溴化锂溶液走壳程152入口与发生器腔室131连接、出口与吸收器腔室121连接。
36.具体的，吸收器腔室121连接一吸收器循环泵81，吸收器循环泵81分成两个支路，一个支路与工作浓度溴化锂溶液走管程151入口连接，另一个支路与设于吸收器腔室121内的第一喷淋装置91连接，第一喷淋装置91位于第二换热器122的上方。发生器腔室131内设有第二喷淋装置92，第二喷淋装置92与工作浓度溴化锂溶液走管程151出口连接，第二喷淋装置92位于第三换热器132上方，发生器腔室131内通过发生器循环泵82与浓热溴化锂溶液走壳程152的入口连接。
37.吸收器腔室121内溴化锂溶液变稀后成为工作浓度溴化锂溶液，进入发生器腔室131前先经过溶液热交换器150进行换热。吸收器腔室121内的工作浓度溴化锂溶液经吸收器循环泵81吸出分成两路，一路返回至吸收器腔室121内第一喷淋装置91内，由第一喷淋装置91的喷嘴雾化后再吸收冷剂水蒸汽稀释，变成稀的溴化锂溶液。另一路进入工作浓度溴化锂溶液走管程151，浓热溴化锂溶液走壳程152进入的为来自发生器腔室131内由稀变浓的浓热溴化锂溶液，工作浓度溴化锂溶液与浓热溴化锂溶液发生热交换，工作浓度溴化锂溶液变热进入发生器腔室131内，继续受热变浓，浓热溴化锂溶液受冷进入吸收器腔室121，继续受冷变稀。
38.进入发生器腔室131内受热变浓溴化锂溶液进入第二喷淋装置92，由第二喷淋装置92的喷嘴雾化后再挥发冷剂水蒸汽，变成浓的溴化锂溶液。
39.通过设置溶液热交换器150，加快了溴化锂溶液稀释和浓缩的进程，并且节约了能量。
40.本实施例中，制冷制热系统包括低压箱体5和高压箱体6，低压箱体5通过第一隔板51水平分隔成两个低压分箱体，其中一个低压分箱体构成蒸发器腔室111，另一个低压分箱体构成吸收器腔室121，第一隔板51与低压箱体5的顶部之间预留的间隙构成第一冷剂水蒸汽通道101，高压箱体6通过第二隔板61水平分隔成两个高压分箱体，其中一个高压分箱体构成发生器腔室131，另一个高压分箱体构成冷凝器腔室141，第二隔板61与高压箱体6的顶部之间预留的间隙构成第二冷剂水蒸汽通道102。
41.其中，第一隔板51的顶部设有去除冷剂水蒸汽雾沫的除沫填料箱7，第二隔板61的顶部也设有除沫填料箱7，除沫填料箱7内填充有陶瓷波纹填料、陶瓷海尔环和拉西环。
42.本实施例中，冷剂水通道103上设有冷凝器循环泵83。即冷凝器腔室141内的冷剂水被冷凝器循环泵83泵入蒸发器腔室111内。
43.本实施例中，蒸发器110内的第一换热器112，采用浸没式盘管换热器，其特点是采用不锈钢或铜管或钛管绕制成圆盘或带圆弧矩形盘的螺旋形，其螺旋形盘层与层之间用角钢或扁钢固定，整组固定在低压箱体5底部，进出口管由低压箱体5的左侧板引出。
44.本实施例中，吸收器120的第二换热器122采用浸没式盘管换热器，其特点是采用不锈钢或铜管或钛管绕制成圆盘或带圆弧矩形盘的螺旋形，其螺旋形盘层与层之间用角钢或扁钢固定，整组固定在低压箱体5底部，进出口管由低压箱体5右侧板引出，与外部循环冷
却水连接。
45.本实施例中，第一喷淋装置91采用碳化硅离心式喷嘴，其特点是把溴化锂溶液雾化成45微米左右的液滴，增大溴化锂溶液与蒸发器110蒸发的冷剂蒸汽接触面积，提高吸收效率。
46.本实施例中，发生器130内的第三换热器132采用降膜式换热器，包括带翅片的传热管，翅片可以增大换热面积和效率，高压箱体6一端设有烟气进气封头62和烟气出气封头63。余热烟气从烟气进气封头62进入与带翅片的传热管接触进行换热，之后从烟气出气封头63出来经一次降温烟气管路3进入热泵装置200内。吸收器120内的溴化锂稀溶液由吸收器循环泵81泵至发生器130内第二喷淋装置92，均匀喷淋在带翅片传热管表面上，实现溴化锂溶液与水的分离。
47.本实施例中，冷凝器140内的第四换热器142采用浸没式盘管换热器，其特点是采用不锈钢或铜管或钛管绕制成圆盘或带圆弧矩形盘的螺旋形，其螺旋形盘层与层之间用角钢或扁钢固定，整组固定在高压箱体6底部，进出口管由高压箱体6侧面或顶部引出。
48.本实施例中，溶液热交换器150采用管壳式换热器，实现冷热流体热量交换，达到节能目的。发生器循环泵82，吸收器循环泵81，冷凝器循环泵83采用离心式化工泵。
49.本实施例中，抽真空装置160包括真空泵161、缓冲罐162和气液分离器163及连接管路，当检测到蒸发器110内的压强低于设置温度时，真空泵161自动启动抽气，使蒸发器110达到规定的真空度。
50.本实施例中，热泵装置200为直膨式热泵装置。热泵蒸发器腔室211一端设有热泵烟气进口201，排烟口213处设有排风机214。一次降温烟气管路3与热泵烟气进口201连接。热泵蒸发器腔室211的两端还设有低压冷剂入口202和低压冷剂出口203，低压冷剂入口202和低压冷剂出口203与第五换热器212连接。低压冷剂出口203与热泵烟气进口201在同一端而低压冷剂入口202在相对的一端。第五换热器212包括带翅片的紫铜管。烟气进入热泵蒸发器腔室211内与带翅片的紫铜管换热，将低压冷剂升温汽化。
51.低压冷剂出口203通过管路与压缩机220连接，压缩机220通过管路与热泵冷凝器腔室231。热泵冷凝器腔室231设有制备水入口204和制备水出口205，制备水入口204和制备水出口205与第六换热器232连接。压缩机220采用螺杆式压缩机或离心式压缩机或活塞式压缩机组件。压缩机220把来自热泵蒸发器腔室211中汽化的低压冷剂蒸汽压缩成高温高压气体。压缩机220出来的高温高压蒸汽进入热泵冷凝器腔室231，第六换热器232内的制备水获取高温高压冷剂的热量加热达到目的需求的温度。优选的，低压冷剂为为r134a或r407环保冷剂。
52.虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。