[发明专利]高湿度烟气中水和潜热同时回收的方法和热泵装置

说明书

技术领域

本发明涉及节能设备技术领域，是一种高湿度烟气中水和潜热同时回收的方法和热泵装置，特别适合燃气、燃油锅炉和空气湿化循环产生的高湿烟气中的水和潜热回收。

背景技术

燃气、燃油锅炉和空气湿化循环产生的烟气中含有大量的水，根据计算，1m³天然气燃烧产生将1.6kg以上的水，而空气湿化循环还会向循环中加入大量的水，据资料，空气湿化循环所排放的烟气的含湿量可达0.1～0.20(含湿量是指气体所含水质量与干气体质量的比值)。这些循环排放的烟气湿度远高于普通燃煤电厂排放的烟气湿度(普通燃煤电厂排放的烟气湿度最高时，一千克烟气也不过只含有几十克水蒸气)。如果不对这些蒸汽加以回收会造成水资源和潜热的极大浪费。为了回收水，常用间壁式冷凝换热器。这种冷凝器受到烟气露点的影响，回收水的同时回收的潜热品位很低，很难在供热领域使用。采用吸收式热泵技术回收水、热是比较有效的手段，其中第二类吸收式热泵可以回收较高温位的热量，一般由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器组成，工质在热泵内部循环；而采用开式循环，工质与吸收剂直接接触，减少了传热环节(有热阻)，取消了蒸发器，降低了装置投资。在一些存在大量低温余热的场合，如空气湿化循环的烟气，余热温度较低，数量很大，同时还有回收水的要求，采用传统的闭式循环系统增加了传热环节，对于低温余热利用是不利的，同时也增加了设备的投入。

发明内容

本发明目的是提供一种高湿度烟气中水和潜热同时回收的方法和热泵装置，是开式循环第二类吸收式热泵，相比闭式循环热泵，省去了蒸发器，直接引入其他装置的低温、低压余热烟气减少传热环节；简化了系统构成，改善了热泵工艺参数；可以直接从烟气中回收水，不受露点的限制；使用成本低廉的吸收剂(例如使用氯化钙水溶液为吸收剂)。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种高湿度烟气中水和潜热同时回收的方法，为开式循环第二类吸收热泵，包括吸收单元，再生单元，热回收单元，水回收单元；其吸收剂采用氯化钙水溶液；步骤包括：A)烟气进入吸收单元，在吸收单元中浓溶液吸收烟气中的水变成高温稀溶液(水被吸收时释放潜热)；B)高温稀溶液经过热回收单元放出回收热变成较低温度稀溶液再进入再生单元；C)回收的热量在供热单元中被送入供热管网；D)再生单元中稀溶液被热源加热蒸发变成浓溶液，浓溶液进入吸收单元；E)再生蒸发出的水在水回收单元被冷源冷却成液态回收。

一种所述的方法使用的热泵装置，为开式第二类吸收式热泵，包括吸收器、再生器、冷凝器、溶液泵、真空泵、调节阀；其吸收器采用非绝热型吸收器，内部设置换热器，换热器与供热管路相连通，顶部设有排烟管，底部设有稀溶液管路出口，底部侧面设有进气管，顶部侧面设有浓溶液管路进口，浓溶液管路连接通流腔内上部的喷头，喷头位于换热器上方；

再生器顶部设有稀溶液管路进口，底部设有浓溶液管路出口，顶部侧面设有开口，与真空管路相通连，再生器内设气液换热器，气液换热器的进出口与烟气管路相通连；

烟气管路经再生器内气液换热器后，与吸收器通流腔底部侧面的进气管相连通；

吸收器底部经稀溶液管路与再生器顶部稀溶液管路进口相连通，在稀溶液管路中设有调节阀；再生器底部经浓溶液管路与吸收器顶部侧面的浓溶液管路进口相连通，浓溶液管路中设有溶液泵；

再生器经真空管路与真空泵相通连，真空管路中设有冷凝器，冷凝器下部与水泵相通连。

所述的热泵装置，其所述换热器，有两台，设于吸收器外部，第一台换热器位于吸收器底部的稀溶液管路中，在调节阀上游；第二台换热器位于浓溶液管路中，在溶液泵下游，其进出管路与稀溶液管路相通连，位于第一台换热器下游。

所述的热泵装置，其所述浓溶液管路中，还设有储液箱和第二台溶液泵，储液箱位于第二台换热器下游，第二台溶液泵位于储液箱下游。

一种所述的方法使用的热泵装置，为开式第二类吸收式热泵，包括吸收器、再生器、冷凝器、溶液泵、真空泵、调节阀；其吸收器采用非绝热型吸收器，内部设置换热器，换热器与供热管路相连通，顶部设有排烟管，底部设有稀溶液管路出口，底部侧面设有进气管，烟气管路与进气管相连通，顶部侧面设有浓溶液管路进口，浓溶液管路连接通流腔内上部的喷头，喷头位于换热器上方；

再生器顶部设有稀溶液管路进口，底部设有浓溶液管路出口，顶部侧面设有开口，与真空管路相通连，再生器内设气液换热器，气液换热器的进出口与外部辅助热源管路相通连；