[发明专利]天然气烟气除湿余热再利用系统有效

专利信息
申请号: 201811421177.3 申请日: 2018-11-27
公开(公告)号: CN109579038B 公开(公告)日: 2020-02-07
发明(设计)人: 王政伟;盛有志;许鑫;陈非凡 申请(专利权)人: 常州大学
主分类号: F23J15/06 分类号: F23J15/06;F28D7/08;F28F1/24;F25B30/06;B01D53/26
代理公司: 32258 常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙) 代理人: 于桂贤
地址: 213164 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 翅片管换热器 天然气烟气 热泵 烟气 加热 余热再利用系统 烟气除湿装置 制冷剂 除湿剂 回转式 湿烟气 除湿 换热 加湿 进风 室外 热交换 第一级蒸发器 加热生活用水 水蒸气 后排入大气 余热回收率 低温腐蚀 供热用户 换热降温 加热冷水 梯级加热 运行成本 再生循环 中和烟气 冷凝器 烟气源 蒸发器 预热 吸附 冷却 投资
【说明书】:

本发明提供一种天然气烟气除湿余热再利用系统,包括翅片管换热器、回转式烟气除湿装置和烟气源热泵。烟气经翅片管换热器换热降温,降温后的湿烟气经回转式烟气除湿装置被吸附水分,降低水蒸气含量,烟气再进入热泵的第二级蒸发器与制冷剂换热进一步降温后排入大气,被加热加湿的除湿剂用来预热室外进风而冷却得以再生循环;被加热加湿的室外进风进入热泵第一级蒸发器与制冷剂换热,冷凝器放出的热量用来加热冷水,被加热的水再进入翅片管换热器中和烟气进行热交换进一步升温,用来加热生活用水供热用户使用。该系统可以显著提高天然气烟气的余热回收率,冷水得到梯级加热,并且除湿剂将湿烟气干燥转变为干烟气,降低了投资和运行成本,减少低温腐蚀的可能性,经济效益显著。

技术领域

本发明涉及烟气余热回收系统技术领域,特别是涉及一种天然气烟气除湿余热再利用系统,属于能源与动力工程系统领域。

背景技术

天然气作为一种优质、高效的清洁燃料,将其在民用和工业领域的大力推广应用,对环境保护有着重大的现实意义。天然气锅炉因为其较高的热效率在供热领域中已经逐渐占据主导地位。天然气属于化石能源,热值高,易于清洁燃烧,但不可再生,2017年度天然气累计消费量2373亿立方米,相比2016年增长15.3%,因此提高天然气的能源利用率,降低运行成本显得十分重要。

天然气燃烧的烟气中含有大量的水蒸气、容积份额比高达20%以上,同时由于燃烧过程中的中心温度高,烟气中NOX含量较高,所以一般情况下,天燃气锅炉的排烟温度远高于水蒸气的露点温度,以避免NOx溶于水形成的酸性溶液对换热器造成的低温腐蚀,排出温度这么高的烟气造成了大量的显热和潜热的损失;并且由于湿烟气中水蒸气的存在,烟气排入大气时会出现“冒白烟”现象,导致雾霾的发生,对环境保护不利。

近年来,已出现多种形式的烟气余热回收系统,将吸收式或压缩式烟气源热泵应用于烟气潜热回收,例如,专利号为CN 104132481 A的中国发明专利公开了一种烟气源烟气源热泵热水系统和低温烟气余热回收利用方法,烟气进入烟气源热泵热水系统的热管式蒸发器,通过热管把热量传给制冷剂,制冷剂由压缩机送到管壳式冷凝器中加热自来水。烟气源热泵热水系统能直接高效回收低温烟气余热,提高了余热回收率,排烟温度也大幅降低,然而由于烟气中的水蒸气降温冷凝时对热管式蒸发器的低温腐蚀严重,设备投资和运行费用较高。

因此考虑在天然气烟气中的水蒸气冷凝结露之前就将水蒸气利用物理吸附的方法除去,使得湿烟气转变为干烟气,利用干烟气作为烟气源热泵热源,在蒸发器中与制冷剂换热,这样可以保证烟气源热泵不发生低温腐蚀,安全运行大大提高,同时采用普通材料来降低成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:为了克服现有技术中的不足,本发明提供一种天然气烟气除湿余热再利用系统。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是:一种天然气烟气除湿余热再利用系统,包括与锅炉烟气出口相连通的翅片管换热器,还包括回转式烟气除湿装置和烟气源热泵,所述回转式烟气除湿装置包括拖动电机、除湿再生器和风机,所述除湿再生器内设有除湿区和再生区,所述除湿区和再生区内均填充有除湿剂,所述翅片管换热器的烟气出口连接至除湿区的烟气进口,除湿区的烟气出口连接至烟气源热泵;所述再生区的空气进口连接至风机,所述再生区的空气出口连接至烟气源热泵;所述拖动电机带动除湿再生器轴向回转,实现除湿区和再生区内除湿剂的轮换。

进一步,所述烟气源热泵包括第一级蒸发器、第二级蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀,所述第一级蒸发器的入口与再生区空气出口通过风管相连接,所述第一级蒸发器的出口连接至第二级蒸发器,所述除湿区的烟气出口通过烟道连接至第二级蒸发器,所述第二级蒸发器连接至压缩机,所述压缩机和冷凝器依次连接,且冷凝器出口通过管路返回至第一级蒸发器,所述冷凝器和第一级蒸发器之间的管路上还设有节流阀。

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