一种燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统，包括烟气‑水直接接触式换热器部分、烟气‑空气非直接接触式换热器完全消白部分和压缩式热泵烟气余热回收部分；其中烟气‑水直接接触式换热器部分包括喷淋嘴、接水盘、烟气变径管；烟气‑空气非直接接触式换热器完全消白部分包括管壳式热管换热器、风帽、冷凝水溢流管；压缩式热泵烟气余热回收部分包括依次连接成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、电动机。本实用新型专利技术系统使用的是天然冷源室外冷空气，节约成本，两次换热将烟气降温降湿后达到排烟状态点，彻底达到了烟气完全消白的目的；本实用新型专利技术还利用了压缩式热泵技术，充分利用烟气回收余热，达到节能减排的目的。

A gas boiler flue gas complete white and waste heat deep recovery system

【技术实现步骤摘要】
一种燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统
本技术涉及能源技术与环保
，具体为一种燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统。
技术介绍
随着我国“煤改气”政策的推行，低效高污染的小型燃煤锅炉逐渐被高效的热电联产和燃气区域锅炉集中供热方式所取代，以燃气为能源的供暖方式比例大幅增加。为打赢蓝天保卫战，缓解冬季雾霾问题，从提高热源效率出发，如何降低热源能耗，降低热源的污染排放量，且具有经济可行性，显得尤为重要。但是当前燃气锅炉排烟温度较高，不但造成大量热能的浪费，而且烟气中含有大量水蒸汽，直接低空排放，形成白烟，不仅对附近住宅居民造成严重影响，也是导致雾霾的另一诱因(形成气溶胶)，而且现有技术中多是针对其中某一部分进行改进，缺少相关的整套系统。目前烟气消白是对于大型的集中排放的工业烟气处理的一种较新颖的处理流程，但是现有的烟气处理，对于烟气消白的处理效率较低，烟气除水消白的效果也往往不佳。除此之外烟气的余热深度利用也十分的重要，现有的一些技术中往往都是对烟气较高温度的显热热量进行回收，没有进行烟气潜热的深度的余热回收，排烟温度仍然很高，从环保与能源技术角度来讲，我们尽可能回收最大烟气余热的同时保证完全消除白烟是一个急需解决的问题。从50年代天津大学的一些学者就开始进行研究热泵技术，热泵技术从本质上来讲，是一种以一定的机械能、电能或高温热能为补偿将低位能源的热量转移到高温热源的装置。蒸汽压缩式热泵是以电能驱动压缩机机械作功，以蒸发器吸收烟气余热的热量，以冷凝器放出来的热量来供热提高热网回水温度。具有环保无污染物排放、节能等优点。如此，深度回收排烟余热、减少烟气中水蒸气的含量进行完全消白将燃气锅炉供热系统节能问题彻底解决，这是环境效益和经济利益的双赢。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统，解决我国现有技术当中燃气锅炉排放烟气不能完全消白以及存在大量的烟气余热被浪费的技术问题。本技术的技术方案为：一种燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统，包括烟气-水直接接触式换热器部分、烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分和压缩式热泵烟气余热回收部分；其中烟气-水直接接触式换热器部分包括喷淋嘴、接水盘、烟气变径管；烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分包括管壳式热管换热器、风帽、冷凝水溢流管；压缩式热泵烟气余热回收部分包括依次连接成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、电动机，蒸发器中包括烟气回收余热的低温管道和制冷剂管道换热器，冷凝器中包括制冷剂管道和燃气锅炉回水管道换热器，锅炉回水管道经加热回到燃气锅炉。所述烟气-水直接接触式换热器部分是将燃气锅炉中排放出的高温烟气沿烟气变径管道输送到烟气-水直接接触式换热器中，低温水从空腔体上部的水管的喷淋嘴喷出，烟气与水在空腔体重直接接触式换热，降低烟气的温度和湿度，空腔体下部设有接液盘，在换热过程中烟气的热量传递给水，热水从接水盘下部的水管流出与压缩式热泵的蒸发器相连接，烟气从空腔体上部的烟气出口排出，并且烟气出口与烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分相连。所述压缩式热泵烟气余热回收部分将烟气-水直接接触式换热器部分，水喷淋烟气换热之后，水的温度变高，与蒸发器相连接，形成余热热水内循环；蒸发器中制冷剂吸收烟气传递给水的余热，制冷剂蒸发吸热变成气态，电动机使压缩机做机械功将蒸汽升温升压变成高温高压气态制冷剂，高温高压制冷剂蒸汽流入冷凝器与热网回水进行换热，制冷剂放出热量变成液态进入膨胀阀，进入膨胀阀后制冷剂压力下降，变为低温低压的液态制冷剂，热网回水吸收制冷剂放出的热量，温度升高。此步骤将烟气余热回收得到的低品位能通过压缩式热泵变为高品位能，提高热网回水温度，热网回水温度变高，节约燃气锅炉消耗燃气量，节约能源。所述烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分包括管壳式热管换热器，管壳式热管换热器包括蒸发段、冷凝段、热管以及隔板，烟气从烟气-水直接接触式换热器上端入口经过风帽流入，室外冷空气经风机引入，在管壳式热管换热器中，室外冷空气经过热管的冷凝段，烟气经过热管的蒸发段，热管中的工作液在蒸发段蒸发并吸收烟气的热量，蒸汽从管芯流向冷凝段，预冷凝结成液体并放出热量，将热量传递给冷空气，室外冷空气与烟气进行非直接接触式换热后，烟气进一步降温降湿后产生凝结水，在烟气-空气非直接接触管壳式换热器烟气通道底部收集，当达到一定高度时，从溢流管排出。如此烟气远离饱和相对湿度线，此时排出烟气，将不会产生白烟现象，彻底解决此问题。本技术有益效果：本技术提供了一套完整的有关于燃气锅炉烟气完全消白并且用压缩式热泵进行余热回收再利用的装置与系统；本技术利用将燃气锅炉排出的80℃的烟气经过喷淋降温降湿到20℃，深度回收高温烟气中的显热与潜热，回收热量达到90％，除此之外，利用天然资源室外冷空气对烟气进行进一步的降温降湿，使烟气状态点远离100％相对湿度，此方法降低成本，节约能源，一步到位的彻底消除白烟现象。同时，压缩式热泵由电能驱动无污染，节约能源，并且压缩式热泵占地面积小，更加灵活；压缩式热泵利用蒸发器吸收烟气余热，将热网回水温度升高到55℃左右，将低品位能提高为高品位能，充分利用了烟气余热，提高锅炉回水温度，减少燃气消耗量，提高了能源利用率。附图说明图1为本技术燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用的装置与系统的流程图；图2为本技术燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用的装置与系统的结构图；图1图2中1为燃气锅炉，2为烟气-水直接接触式换热器，3为接水盘，4为烟气-空气非直接接触式换热器，5为烟气排出通道，6风机，7为蒸发器，8为压缩机，9为电动机，10为冷凝器，11为膨胀阀，12为压缩式热泵，13为热管，14为隔板，15为热管冷凝段，16为热管蒸发段，17为管壳式热管换热器，18为集液槽，19为烟气变径管。L1为烟气通道，L2为高温喷淋水管道，L3为低温喷淋水管道，L4冷凝水溢流管，L5为室外冷空气引入管道，L6为换热升温后的空气管道，L7为低温低压的气态制冷剂管道，L8为高温高压气态制冷剂管道，L9为高温高压液态制冷剂管道，L10为低温低压液态制冷剂管道，L11、L12为热网回水管道，L13为热网供水管道；a1、a2为风帽，b1、b2、b3、b4为循环水泵，c1、c2为烟气出口。具体实施方式为了充分了解本技术的目的、特征及作用，通过下述具体实施方式，对本技术进行详细说明。本技术的实施方法除下述描述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置。下述名词术语除非另有说明，否则均具有本领域技术人员通常理解的含义。本技术是燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用的装置与系统，本系统首先利用烟气-水喷淋进行直接接触换热，降低烟气的温度和湿度，深度回收烟气的显热与潜热，将热量传递给热水后，压缩式热泵中制冷剂在蒸发器中吸收烟气余热，由低温低压的液态制冷剂变为低温低压的气态制冷剂，通过电动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统，其特征在于，包括烟气-水直接接触式换热器部分、烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分和压缩式热泵烟气余热回收部分；其中烟气-水直接接触式换热器部分包括喷淋嘴、接水盘、烟气变径管；烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分包括管壳式热管换热器、风帽、冷凝水溢流管；压缩式热泵烟气余热回收部分包括依次连接成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、电动机，蒸发器中包括烟气回收余热的低温管道和制冷剂管道换热器，冷凝器中包括制冷剂管道和燃气锅炉回水管道换热器，锅炉回水管道经加热回到燃气锅炉。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统，其特征在于，包括烟气-水直接接触式换热器部分、烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分和压缩式热泵烟气余热回收部分；其中烟气-水直接接触式换热器部分包括喷淋嘴、接水盘、烟气变径管；烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分包括管壳式热管换热器、风帽、冷凝水溢流管；压缩式热泵烟气余热回收部分包括依次连接成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、电动机，蒸发器中包括烟气回收余热的低温管道和制冷剂管道换热器，冷凝器中包括制冷剂管道和燃气锅炉回水管道换热器，锅炉回水管道经加热回到燃气锅炉。


2.根据权利要求1所述燃气锅炉烟气完全消白与余热深度回收利用系统，其特征在于，所述烟气-水直接接触式换热器部分是将燃气锅炉中排放出的高温烟气沿烟气变径管道输送到烟气-水直接接触式换热器中，低温水从空腔体上部的水管的喷淋嘴喷出，烟气与水在空腔体重直接接触式换热，降低烟气的温度和湿度，空腔体下部设有接液盘，在换热过程中烟气的热量传递给水，热水从接水盘下部的水管流出与压缩式热泵的蒸发器相连接，烟气从空腔体上部的烟气出口排出，并且烟气出口与烟气-空气非直接接触式换热器完全消白部分相连。


3.根据权利要求1所述燃气锅炉烟气完全...

【专利技术属性】
技术研发人员：由世俊，丁超，张欢，王雅然，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12