[发明专利]一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统

说明书

技术领域

本发明涉及热量回收装置，尤其涉及一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统。

背景技术

为了改变乌鲁木齐冬天燃煤供暖造成的空气污染问题，自2010年起，乌鲁木齐市启动“煤改气”工程。“煤改气”工程的实施换来乌鲁木齐的蓝天白云。目前，乌鲁木齐市主城区天山区、沙依巴克区、高新区(新市区)、水磨沟区、米东区的清洁能源供热比例已达100％，彻底实现了天然气供暖，成为全国第一个采用天然气供暖的城市。截止到2014年供暖期，共安装热水量10-100万吨燃气锅炉700余台，这些燃气锅炉通过安装尾部烟气空气预热器来吸收烟气余热，使得炉膛出口烟气温度从130-140摄氏度降低到60-65摄氏度，然后从烟囱排到大气。目前对于低品位的60-65摄氏度的烟气余热没有采用回收装置。

对于炉膛出口130-140摄氏度的烟气温度的回收，目前是在燃气锅炉的烟道上通过安装尾部烟气空气预热器来吸收烟气余热，从燃气锅炉炉膛排出的130-140摄氏度的高温烟气引入到烟道上安装的空气预热器，该空气预热器利用高温烟气余热加热冷空气，冷空气被加热成热空气送入炉膛燃烧器，用于和天然气混合燃烧，高温烟气放热后变成60-65度的低温烟气排入大气。

在燃气锅炉的烟道上通过安装尾部烟气空气预热器来吸收烟气余热的方案缺点，只能利用温差传热的方式作为驱动力来利用余热，使得低品位的余热利用率不高，致使燃气锅炉的排烟温度不够低，存在进一步利用其他技术利用低品位的余热的空间。

发明内容

本发明是为了解决上述不足，提供了一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统。

本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种机械压缩式热泵循环的烟气余热回收系统，包括燃气锅炉和空气预热器，其特征在于：还包括机械压缩式热泵装置和小汽轮机，所述机械压缩式热泵装置包括依次连接成回路的蒸发器、压缩机、冷凝器和节流机构，蒸发器设有用于排放烟气和凝结水的排出管，冷凝器设有锅炉低温给水通道和锅炉高温给水通道，锅炉高温给水通道连接至燃气锅炉；

所述燃气锅炉设有高温烟气通道和蒸汽分支通道；

所述高温烟气通道连接空气预热器，空气预热器设有冷空气进口，并设有热空气出口通道连接至燃气锅炉，同时设有低温烟气通道连接至蒸发器；

所述燃气锅炉的蒸汽分支通道连接小汽轮机，小汽轮机设有凝结水通道，并连接压缩机，用于提供驱动力，凝结水通道连接至锅炉高温给水通道。

本发明的工作原理为：从燃气锅炉炉膛排出的130-140摄氏度的高温烟气引入到烟道上安装的空气预热器，该空气预热器利用高温烟气余热加热冷空气，冷空气被加热成热空气送入燃气锅炉炉膛，用于和天然气混合燃烧，高温烟气放热后变成60-65摄氏度的低温烟气进入机械压缩式热泵装置中的蒸发器。机械压缩式热泵装置中低温低压的液态制冷剂工质流经蒸发器时，从低温烟气中吸收热量蒸发成气态制冷剂工质，低温烟气放热后变成10-15摄氏度烟气和凝结水排入环境，低温低压气态制冷剂工质，经过压缩机压缩后升温升压，达到高温高压的气态制冷剂工质流经冷凝器，在冷凝器中，将从蒸发器中吸取的热量和压缩机耗功所相当的那部分热量用于加热锅炉低温给水，使得锅炉低温给水被加热变成燃气锅炉的高温给水，温度升高5-8摄氏度，高温高压的气态制冷剂工质冷凝降温后变成液态，流经节流机构膨胀后，压力继续下降，变成低温低压液态制冷剂工质流入蒸发器。

值得说明的是该压缩机的驱动不是采用的电机驱动，而是利用燃气锅炉产生的蒸汽，从燃气锅炉汽包引出一小部分蒸汽驱动小汽轮机，小汽轮机在通过联轴器驱动压缩机运行，蒸汽在小汽轮机膨胀做功后变成冷凝水，然后同锅炉高温给水通道的高温给水混合一起被送到锅炉。

本发明与现有技术相比的优点是：本发明采用热泵技术回收燃气锅炉60-65摄氏度烟气废热，用于加热锅炉的给水，提高给水的温度5-8摄氏度，降低给水在锅炉中的吸热量，以减少燃气量，达到节能减排的目的。同时，利用锅炉产生的蒸汽带动小汽轮机，然后驱动压缩机运行，减少了电能的使用和提高了能源利用率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详述。