一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统技术方案

一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统，涉及锅炉烟气脱白以及热能回收利用和相变储能领域。针对锅炉排放的湿烟气中在烟筒口形成白烟，产生视觉污染并加剧雾霾天气；现有的熔盐储热技术不能满足工业生产需求的问题。本专利将烟气源热泵和套罐相变储能装置创造性的组合而产生好效果。该系统的烟气源热泵可实现天然气热能的全部回收利用，消除冒白烟的现象。套罐相变储能装置通过谷电储能增温系统将烟气源热泵产生的60℃的热水提升为95℃的热水、120℃‑180℃的蒸汽，回供到锅炉供热系统，实现消除烟筒白烟、减少锅炉天然气消耗、降低用能成本的环境效益和节能效益。

A kind of integrated heating system of flue gas source heat pump with waste heat recovery, flue gas white removal and step-by-step temperature increase of valley electricity phase change energy storage

The utility model relates to an integrated heating system of flue gas source heat pump waste heat recovery, flue gas whitening and valley electricity phase change energy storage step-by-step heating, which relates to the fields of boiler flue gas whitening, heat energy recovery and phase change energy storage. In view of the problem that white smoke is formed at the mouth of the chimney in the wet flue gas discharged from the boiler, which produces visual pollution and aggravates the haze weather; the existing molten salt heat storage technology can not meet the industrial production demand. The invention creatively combines the flue gas source heat pump with the tank type phase change energy storage device to produce a good effect. The flue gas source heat pump of the system can realize the full recovery and utilization of natural gas heat energy and eliminate the phenomenon of white smoke. The phase-change energy storage device with a set of tanks can raise the 60 \u2103 hot water generated by the flue gas source heat pump to 95 \u2103 hot water and 120 \u2103 - 180 \u2103 steam through the energy storage and heating system of the valley electric power, and supply it back to the boiler heating system, so as to realize the environmental and energy-saving benefits of eliminating the white smoke in the chimney, reducing the natural gas consumption of the boiler and reducing the energy consumption cost.

【技术实现步骤摘要】
一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统
本专利技术涉及锅炉烟气脱白以及热能回收利用和相变储能领域，特别涉及一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统。
技术介绍
燃气锅炉排放的烟气中含有大量的水汽，燃煤电厂和锅炉经过湿式脱硫和脱硝后(超低排放)的烟气温度降低也含有大量的水汽和可凝性颗粒物，这些湿烟气的排放在一定环境空气湿度条件下会在烟筒口形成大量的白烟，不仅产生视觉污染，也会加剧雾霾天气的形成，因此，烟气脱白势在必行。根据专利技术专利《一种燃气锅炉烟气全热回收的装置》(专利号ZL200810188037.6)研发的烟气源热泵供热节能技术已经把排烟温度降到了10℃左右，实现了天然气热能的全部利用，并且可以将烟气的白烟全部消除。其回收的热能可把水加热到60℃左右，提供热水和采暖季的供暖。对于常年运行的工业蒸汽锅炉的单位，没有低温热水的需求，限制了该技术的推广和应用。近年来开发的谷电储能技术主要应用于北方的采暖和生活热水，在工业制造领域难以应用。现有的熔盐储热技术存在着循环换热系统成本高、使用条件苛刻(需始终保持150℃以上，一旦未排空冷凝，循环系统就要报废)、散热损失大、季节性使用的初融与排空成本高等缺点。现有储能技术还存在逐步降温供热现象，不能满足工业制造领域稳定生产的需求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统。该系统是由烟气源热泵和套罐相变储能装置创造性的组合而产生新的效果。该系统的烟气源热泵部分可以实现天然气热能的全部回收利用，排烟温度降到10℃左右，将烟气中的水汽冷凝回收，完全消除冒白烟的现象。套罐相变储能装置通过谷电储能增温系统将烟气源热泵产生的60℃左右的热水提升为95℃的热水、120℃-180℃的蒸汽或250℃导热油，回供到锅炉供热用能系统，实现了锅炉烟气脱白、烟气余热回收、节约锅炉然气消耗、降低用能成本的综合效益。本专利技术的技术方案是：一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统，包括：锅炉排烟系统、烟气源热泵、低温热水蓄热调节池、多级套罐常压相变储热池、闪蒸罐。本系统根据回收锅炉烟气中的热能品位存入对应相变储热池，按照终端不同温度需求采用谷电相变储热技术梯级增温，然后转换成热水、热风、蒸汽、导热油等实现供热。所述的锅炉排烟系统包括锅炉烟筒、高温气水换热器(省气器)。锅炉烟筒排出的高温烟气(150-260℃)通过高温气水换热器降到120℃左右进入烟气源热泵进行余热回收。高温气水换热器的供热侧的导热油将热量通过低温充热换热管将低温热水蓄热调节池中的60℃的热水加热到95℃输送到多级套罐储能装置的低温储热池中。所述的烟气源热泵采用三级降温两级换热的工艺将烟气中的热能回收。蒸汽锅炉的高温烟气，经过省气器的换热降到120℃左右进入烟气源热泵后，经过一级板换降到60℃，后进入混合降温器降到30℃，最后进入烟气源热泵降到10℃左右排到大气中，烟气在降温过程中大部分水汽冷凝成水回收，消除了烟气的白烟。热泵回收的热能将一定量的水升温到60℃储存在热水蓄热调节池中。所述的多级套罐常压相变储热池采用分时段运行的方式，有两种运行工况：吸热工况和放热工况，吸热工况为电网规定的谷电时段，利用低价谷电给储能装置加热增温至与制造工艺终端匹配的温度，在非谷电时段按需换热转换，并行直供给供热系统，部分替代原耗能量，实现烟气热能全热回收利用，减少了燃料的消耗。所述的多级套罐常压相变储热池包括300℃高温储热池、200℃中温储热池和95℃低温储热池，三个储热池按照高、中、低的顺序分别叠放在下一级的储热池中，内层为高温储热池、中层为中温储热池、外层为低温储热池。储热池的中、高温储能介质根据不同需要可分别选择符合常压特性的熔盐或其他相变材料，谷电增温根据不同的温度需要可分别选择电加热、高效热泵增温等技术。储热池壁为不锈钢材质双层结构，内有隔热保温材料，池内安装电加热器、搅拌器、加热换热管、放热换热管。所述的高温储热池在多级套罐常压相变储热池的内层，设定存储温度300℃左右，罐内加注常压熔融液态储能工质，如熔盐或其他相变材料等，开口式圆筒结构。罐内电加热器浸入相变储能工质内，利用谷电将储热工质加热增温呈液相，内置的搅拌器让液态的储能工质低速流动，提高换热及储热性能。罐内高温充热换热管的工质为导热油或其他常压高温工质，通过中温充热循环泵给中温储热池增温，补充中温储热池在放热时段减少的热量，维持恒温供热。罐内浸入的放热换热管为输出热能通道，利用管内的导热油循环换热的方式输出200℃以上的热能(蒸汽、热风)，进入锅炉的供热系统并替代其供热功能，减少锅炉系统能耗。储热池的充热、放热管内的导热工质为导热油或其他常压高温工质。高温储热池罐体为双层不锈钢，内有隔热保温材料，罐体居中置于中温储热池内。所述的中温储热池是多级套罐常压相变储热池的中层罐，结构与高温储热池相同，设定存储温度为200℃左右，罐内浸入的放热换热管为输出热能通道，利用管内的导热油循环换热的方式输出120℃以上的热能(热水、蒸汽、热风)，进入锅炉的供热系统或作为溴化锂制冷(热)驱动源，减少锅炉的燃料消耗。锅炉供热系统的热能需求为高温过热蒸汽时，可通过闪蒸器产生蒸汽后进入高温储热池的热能输出通道加热成为170℃以上的过热蒸汽，满足生产工艺的需求。所述的低温储热池是多级套罐常压相变储热池最外层罐，设定存储95℃热水，热水来源为烟气源热泵、锅炉节气器或其他采用低品位热源或太阳能加热的热水等，温度降低时通过低温、中温充热换热管补充，或用谷电增温。所述的谷电套罐储能装置，采用套罐结构避开了结构复杂，成本高昂的熔盐换热循环系统，降低了罐内外温差，减少了保温成本，有效的降低了高温工质热辐射和热传导造成的散热损失。经济实用，便于推广。所述的储热、放热换热管可按需选择材质及形状，满足个性化换热需求。本专利技术运用了梯级回收利用的技术路线，将烟气源热泵供热节能技术与谷电相变储能技术有机的结合，既回收利用了锅炉烟气低品位的热能，又充分发挥了谷电低成本的优势，多级套罐常压相变储热池的结构大幅度的减少了储热工质与环境之间大温差而形成的高品位热能的损失，实现了天然气热能的全部利用和电网的削峰填谷；本专利技术运用了循环技术路线，利用低温储能为热泵高效运行创造条件与热泵制冷的能量回收，大幅度提高热泵的能效比。本专利技术应用了梯级补温技术，克服了现有储能技术存在逐步降温供热的现象，能够实现各级稳定供热的效果，此点对工业制造领域用能需求尤为重要。与现有技术相比，本专利技术一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统的有益效果是：1、本专利技术是由烟气源热泵和相变储能装置创造性的组合而产生新的效果。该系统的烟气源热泵可以实现天然气热能的全部回收利用，排烟温度降到10℃左右，将烟气中的水汽冷凝回收，完全消除冒白烟的现象。特别是通过低谷电相变储能系统将烟气源热泵产生的热水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统，其特征在于，包括：锅炉排烟系统、烟气源热泵、低温热水蓄热调节池、多级套罐常压相变储热池、闪蒸罐。/n

【技术特征摘要】
1.一种烟气源热泵余热回收及烟气脱白与谷电相变储能梯级增温的集成供热系统，其特征在于，包括：锅炉排烟系统、烟气源热泵、低温热水蓄热调节池、多级套罐常压相变储热池、闪蒸罐。


2.根据权利要求1所述的锅炉排烟系统，其特征在于，包括锅炉烟筒、高温气水换热器(节气器)。锅炉烟筒排出的高温烟气通过高温气水换热器降到120℃左右进入烟气源热泵进行余热回收。高温气水换热器的供热侧导热油将低温热水蓄热调节池中的60℃的热水加热到95℃，输送到多级套罐常压相变储能池的低温储热池中。


3.根据权利要求1所述的烟气源热泵，其特征在于，采用三级降温两级换热的工艺将烟气中的热能回收，水升温到60℃储存在热水蓄热调节池中。蒸汽锅炉的高温烟气，经过高温气水换热器换热降温后进入烟气源热泵，经过一级板换降到60℃，后进入混合降温器降到30℃，最后进入烟气源热泵降到10℃左右排到大气中，实现天然气热能全热回收和烟气消白的功能。


4.根据权利要求1所述的低温热水蓄热调节池，其特征是，烟气源热泵产生的60℃的热水进入低温热水蓄热调节池中储存，由升温输水泵输送到低温储热池中继续升温。


5.根据权利要求1所述的多级套罐常压相变储热池，其特征在于吸热工况为电网谷电时段，利用低价谷电给储能装置加热增温。非低谷电时段为放热工况，向锅炉供热系统供热(热水、蒸汽、热风)。


6.根据权利要求1所述的多级套罐常压相变储热池，其特征在于，包括高温储热池、中温储热池和低温储热池。三个储热池按照高、中、低的顺序分别叠放在下一级的储热池中，内层为高温储热池、中层为中温储热池、外层为低温储热池。
所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高黎明，李崇兴，
申请(专利权)人：高黎明，李崇兴，
类型：发明
国别省市：江苏;32