烟道气处理系统和方法技术方案

一种用于同时热回收和烟道气清洁的系统，包括至少一个热泵(300)，包括热交换器(10)的至少一个组合式热回收和烟道气清洁单元(1)，所述单元具有引导烟道气流进入所述单元的入口(20)，用于允许所述烟道气流离开所述单元的出口(40)，其中所述热泵适于在约‑4℃至约+4℃的温度范围内将冷却介质流输送至热交换器。该系统结构紧凑、高效且易于操作。由于采用模块化概念，该系统可轻松扩展，并且其非常适合移动应用。本文还公开了一种用于热回收和烟道气清洁的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烟道气处理系统和方法
本公开主要涉及用于同时热回收和烟道气清洁的系统。本公开尤其涉及为达此目的的设备和方法，并且涉及包含此类设备并实现此类方法的系统。
技术介绍
从居住在洞穴和简陋的小屋中以来，人类已经燃烧固体和液体碳质燃料来加热他们的住所。从篝火、简单的火坑和基本炉灶开始，加热布置随着时间的推移而发展。对于安全性、便利性、燃料节省性以及最近的环境问题的要求推动了朝向越来越先进的加热布置的发展。20世纪见证了中央暖气系统的发展和广泛使用，该布置包括燃烧器、蓄热器、循环热水和散热器。诸如煤和石油的化石燃料成为最常用的燃料。然而，今天人们强烈希望用可再生燃料替代诸如煤、石油和天然气等化石燃料，该可再生燃料诸如植物基碳质燃料，诸如生物气、木材、秸秆和其他生物质，诸如燃料作物，以及来自农业和林业的残余物。城市废物以及工业副产品，主要是来自纸浆和造纸工业的副产品，也用作燃料。不仅为了清洁烟道气，也为了回收能量，已经提出了用于冷却烟道气的不同布置。由于烟道气通常含有大量的水蒸气，因此冷却导致形成冷凝物，该冷凝物还含有至少一部分诸如水溶性含硫氧化物和烟灰微粒的化学和颗粒污染物。此类布置的示例可以在SE501505和SE468651中找到。为了进一步清洁烟道气，可如EP2644993中所述将它们引导通过洗涤器。LU20120092073公开了一种用于处理气体燃料燃烧气体的方法，主要是在气体燃料含有氢的情况下，其中燃烧气体(烟道气)在多步骤过程中被冷却和干燥。SE438547(EP0013018)涉及一种加热装置，其具有加热回路和加热炉，特别地燃油或燃气式的。该装置包括排气烟道，在排气烟道中以热交换关系布置热泵的蒸发器，在该热泵的蒸发器中循环制冷剂，其中所述蒸发器可在鼓风机的帮助下随意选择通过烟道气、烟道气和外部空气的混合物，或外部空气起作用，并且所述热泵的冷凝器在加热回路中处于热交换关系，其特征在于，提供有控制装置，该控制装置与鼓风机一起根据蒸发器中制冷剂的压力(或温度)和低于预定的下限值的压力(或温度)打开加热炉，并且在超过预定的压力(或温度)极限值时关闭加热炉。虽然在上面引用的文献和其他文献中已经公开了涉及改善的效率和减少的排放的各种布置，但仍然需要进一步改善。
技术实现思路
根据第一方面，本公开提供了一种用于同时热回收和烟道气清洁的系统，包括-包括热交换器的至少一个组合式热回收和烟道气清洁单元，所述单元具有引导烟道气流进入所述单元的入口，用于允许所述烟道气流离开所述单元的出口，-至少一个适于在约-4℃至约+4℃的温度范围内将冷却介质流输送到热交换器的热泵；以及-用于所述系统的控制单元，其中所述控制单元适于测量烟道气的流量和冷却介质的温度，以控制所述系统的操作，从而在检测到足够的烟道气流速时，保持冷却介质的输入温度在约-4℃至约+4℃的范围内，并且在流速低于预设值时，中断冷却介质流或允许冷却介质的温度升高到0℃以上。存在控制热泵的不同方式，例如通过调节压缩机的速度或冷却介质的流量。当热泵连接到能量消耗器时，例如用于加热建筑物的循环空气或水，可以调节该二级热介质的循环，增加或减少输出。根据所述第一方面的实施例，所述控制单元适于测量烟道气的流量和温度，并适于控制所述单元的操作以保持烟道气的出口温度低于约40℃，优选地，低于约30℃，最优选地，约20℃或更低。根据所述第一方面的优选实施例，所述至少一个入口和所述出口位于在烟道气流的方向上的所述热交换器的相对侧上；所述至少一个入口和所述出口在高度上偏移；所述单元包括冷凝物排水管；并且所述单元具有大致为菱形的竖直横截面。根据可与上述自由组合的实施例，所述第一入口位于所述菱形形状单元的上部区段，所述热交换器位于中部区段；所述烟道气出口和冷凝物排水管位于下部区段；并且所述排水管位于所述菱形形状单元的最低点。优选地，所述冷凝物排水管位于距所述烟道气出口一定距离处，该距离等于或大于所述出口的直径。根据可与上述自由组合的实施例，该系统还包括位于烟道气出口下游的烟道气管道中的风扇。根据可与上述实施例自由组合的另一个实施例，至少一个板或挡板在通过入口进入单元之后并且在进入热交换器之前布置在烟道气的流动路径中，所述板或挡板在热交换器上均匀地分布烟道气。根据另一个实施例，热交换器连接到热泵，该热泵向所述热交换器供应冷却介质并从烟道气收集热且将所述热输送给二级热消耗器。优选地，所述热泵和热交换器适于将烟道气冷却到约40℃或更低的温度。更优选地，该系统适于将烟道气冷却到约30℃或更低的温度，更优选地约20℃，最优选地在单次通过热交换器期间。根据可与上述方面和实施例中的任一个自由组合的另一个实施例，所述组合式热回收和烟道气清洁单元包括至少两个串联连接的热交换器。根据另一个实施例，所述系统包括至少两个并联连接的组合式热回收和烟道气清洁单元。根据本公开的一个方面，所述系统适于与锅炉集成，优选地与使用选自天然气、生物气、柴油、球团矿、木屑、生物燃料、森林残余物、木质纤维素废物、再循环建筑材料和再循环木材、燃料作物、农业残余物、林业残余物及其混合物的燃料操作的锅炉集成。根据上述方面的实施例，系统被组装或内置在移动模块中，优选地是在运输容器中。本公开的另一方面涉及一种用于在加热布置中操作根据第一方面或其实施例中的任一个的用于同时热回收和烟道气清洁的系统的方法，该加热布置包括锅炉、控制单元、由所述锅炉加热的主回路和由来自所述锅炉的烟道气加热的二级回路、热泵和烟道气通过的至少一个热交换器，其中所述二级回路中的所述热泵向所述热交换器供应温度范围在-4℃至+4℃的冷却介质，并且所述控制单元测量所述烟道气的所述流量和所述冷却介质的所述温度，控制所述系统的所述操作，以当检测到烟道气流速高于预设值时，将冷却介质的输入温度保持在-4℃至+4℃的范围内，并且其中，当流速低于所述预设值时，所述控制单元中断冷却介质流或允许冷却介质的温度升高到0℃以上。根据可与上述自由组合的另一实施例，控制所述二级回路、热泵和热交换器的操作以保持烟道气的出口温度低于约40℃，优选地低于约30℃，最优选地约20℃或更低。根据另一个实施例，测量烟道气的流量和温度，并且控制所述二级回路、热泵和热交换器的操作以大致除去来自烟道气的颗粒物质中的全部或至少大部分，将所述颗粒物质浓缩在冷凝物中。例如，优选地控制所述二级回路、热泵和热交换器的操作，以便每100kWh由燃烧器中的燃料产生的热产生至少5升冷凝物，优选地至少8升冷凝物/100kWh。根据该方法的实施例，所述二级回路向例如风扇盘管单元、对流加热器、散热器、建筑物干燥器等外部消耗器供应热。根据可与上述实施例自由组合的该方法的实施例，所述锅炉使用选自生物气、天然气、柴油、球团矿、木屑、生物燃料、森林残余物、木质纤维素废物、再循环建筑材料和再循环木材、燃料作物、农业残余物、林业残余物及其混合物的碳质燃料操作。根据以下描述并结合附图，上述和其他方面和实施例以及它们的特征和优点将变得显而易见，其中相同的附图标记表示相同的元件。附图说明为了更完整地理解所公开的设备和方法，现在参考附图，其中：图1示出包括组合式热回收和烟道气清洁单元(1)的系统的示意性概述；图2示出组合式热回收和烟道气清洁单元(2)的示意性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于同时热回收和烟道气清洁的系统，包括‑包括热交换器(10)的至少一个组合式热回收和烟道气清洁单元(1)，所述单元(1)具有引导烟道气流进入所述单元(1)的入口(20)，用于允许所述烟道气流离开所述单元(1)的出口(40)，‑至少一个适于在‑4℃至+4℃的温度范围内将冷却介质流输送到所述热交换器(10)的热泵(300)；以及‑用于所述系统的控制单元，其特征在于，所述控制单元适于测量所述烟道气的所述流量和所述冷却介质的所述温度，以控制所述系统的所述操作，从而在检测到足够的烟道气流速时，保持所述冷却介质的输入温度在‑4到+4℃的温度范围内，并且在所述流速低于预设值时，中断所述冷却介质流或允许冷却介质的所述温度升高到0℃以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.26 SE 1651264-21.一种用于同时热回收和烟道气清洁的系统，包括-包括热交换器(10)的至少一个组合式热回收和烟道气清洁单元(1)，所述单元(1)具有引导烟道气流进入所述单元(1)的入口(20)，用于允许所述烟道气流离开所述单元(1)的出口(40)，-至少一个适于在-4℃至+4℃的温度范围内将冷却介质流输送到所述热交换器(10)的热泵(300)；以及-用于所述系统的控制单元，其特征在于，所述控制单元适于测量所述烟道气的所述流量和所述冷却介质的所述温度，以控制所述系统的所述操作，从而在检测到足够的烟道气流速时，保持所述冷却介质的输入温度在-4到+4℃的温度范围内，并且在所述流速低于预设值时，中断所述冷却介质流或允许冷却介质的所述温度升高到0℃以上。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制单元适于测量所述烟道气的所述流量和温度，并控制所述单元的所述操作以保持所述烟道气的出口温度低于40℃，优选地，小于30℃，最优选地20℃或更小。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个入口(20)和所述出口(40)位于在所述烟道气流的所述方向上的所述热交换器(10)的相对侧；所述至少一个入口(20)和所述出口(40)在高度上偏移；所述单元(1)包括冷凝物排水管(70)；并且所述单元(1)具有大致为菱形的横截面。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一入口(20)位于所述菱形形状单元(1)的上部区段，所述热交换器(10)位于中部区段；并且所述烟道气出口(40)和冷凝物排水管(70)位于下部区段；并且所述排水管(70)位于所述菱形形状单元(1)的最低点。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述冷凝物排水管(70)位于距所述烟道气出口(40)一定距离处，该距离等于或大于所述出口(40)的所述直径。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，还包括位于所述烟道气出口(40)下游的烟道气管道中的风扇(80)。7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中至少一个板或挡板在通过所述入口(20)进入所述单元(1)之后并且在进入所述热交换器(10)之前布置在所述烟道气的所述流动路径中，所述板或挡板在所述热交换器(10)上均匀地分布所述烟道气。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述热交换器(10)连接到热泵(300)，所述热泵向所述热交换器供应冷却介质并从所述烟道气收集热且将所述热输送给二级热消耗器(200)。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·古斯塔夫森，
申请(专利权)人：瑞典清洁生物热公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE