[发明专利]一种控制输入烟气压力的湿烟气源热泵系统

说明书

本发明提供了一种控制输入烟气压力的湿烟气源热泵系统，所述系统包括烟气入口、换热器、烟气压力调节装置、压力控制阀、控制器、涡轮、循环水箱和用户端热输出装置，换热器上部烟气出口设置温度和/或压力传感器，用于检测排出的烟气的温度和/或压力，烟气压力调节装置、温度和/或压力传感器与控制器进行数据连接，所述控制器根据检测的温度和/或压力自动调节烟气压力调节装置的功率，压力调节阀、温度和/或压力传感器与控制器进行数据连接，所述控制器根据检测的温度和/或压力自动调节压力调节阀的控制阈值。本发明可通过上述的根据换热器出口烟气温度压力控制烟气压力调节装置的功率及压力调节阀的阈值，可以实现保证换热器热水出口温度及流量满足供热要求，进而改变进入涡轮中烟气参数，同时满足系统内设备电能的使用。

技术领域

本发明属换热、余热利用、环保技术领域，涉及到一种集水及余热回收、污染物脱除的新型湿烟气源热泵。

背景技术

锅炉、窑炉、高炉、燃气炉等均需设置烟气尾气处理装置，其中脱硫主要采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，脱硫浆液循环喷淋至脱硫吸收塔内，与SO₂进行气液接触反应。喷淋过程中，浆液中水分被烟气加热蒸发，吸收塔出口烟气将达到饱和状态对应的露点温度，一般约为50℃，其中水蒸汽的质量分数约为10-15％。以600MW燃煤锅炉为例，排放湿烟气中水蒸气含量约为230t/h，将造成大量水资源的排放流失。同时，水蒸汽雾滴在排放时形成凝结核心，在一定气象条件下会促进雾霾的形成。另一方面，50℃烟气作为一种废热，虽然其能量品味低、密度小，但总量比较大，直接外排环境将造成热量的损失。因此对湿烟气水分及余热回收利用，具有节约能源、保护环境的双重意义。

近些年来，对于烟气余热利用及其中水蒸汽的回收工艺已有大量研究和成果，主要可分为以下三类：一是间接换热工艺，如专利：“一种增压调控式烟气通道余热回收系统”(CN201611073039.1)、“一种烟气余热回收湿法集成净化系统及方法”(CN201710001638.0)、“一种烟气湿法脱硫脱白装置”(CN201810302033.X)、“一种基于增压机余热回收的空压机脱湿增产装置”(CN201920432998.0)中采用烟气与换热介质间接接触的传统换热形式，该方式技术较为成熟，应用领域较广，但缺点是由于采用间接式换热，受烟气与吸热介质间冷端温差的影响，换热量较小，吸热介质出口温度较低，一般低于换热器烟气出口温度约5℃，出口温度较低导致其后续热利用场景受限，余热利用效果较差。二是直接换热工艺，如专利：“一种喷水直冷式烟气冷凝系统及方法”(CN201810938098.3)、“一种消白净化一体化装置”(CN201910832971.5)、“一种烟气净化装置烟气净化的方法”(CN201911196365.5)中采用烟气与换热介质直接接触换热，该形式可实现有效地降低换热温差，且接触式反应器成本较低，其缺点是出口湿烟气仍为饱和状态，仅能利用烟气的显热部分能量，无法实现对水蒸汽及其潜热的提取及利用，烟气中的杂质成分将会对回收介质造成污染。三是热泵工艺，如专利：“烟气旋流喷射脱白耦合吸收式热泵余热回收装置及方法”(CN202010152079.5)、“一种基于吸收式循环的烟气余热深度回收系统”(CN201720721693.2)、“一种升温型吸收-压缩耦合热泵余热回收系统”(CN202010041064.1)中，采用热泵形式以烟气热源作为低温热源，以电能或过热蒸汽作为高温热源，通过热泵进行提质升温，实现对余热的利用。但热泵系统设备组成较为复杂，初期投资成本较高，其中闭式热泵系统属于间接换热形式，仅能将湿烟气降至对应温度的饱和状态，无法实现对水蒸汽进一步冷凝及提取；开式热泵系统吸收溶液与烟气直接接触反应，烟气中的污染物组分、杂质颗粒将进入吸收溶液造成溶液的污染，进而导致管路中结垢或堵塞，系统可靠性较差。

发明内容