一種煙氣余熱回收裝置及分布式供能系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種分布式供能系統及煙氣余熱回收裝置，該裝置包括至少一個余熱回收單元，余熱回收單元包括以下部件：噴淋冷卻單元，包括箱體，箱體內部設置有與換熱介質進口通過管路連通的噴嘴，噴嘴用于直接向通過箱體內部的煙氣噴灑換熱介質；熱泵單元，包括至少一個蒸發(fā)器；蒸發(fā)器與噴淋冷卻單元組成流體通路，箱體內的換熱介質由換熱介質出口流出，經蒸發(fā)器換熱降溫后流至噴嘴；外界熱媒經換熱后流出熱泵單元；泵送單元，設置于蒸發(fā)器與噴淋冷卻單元組成流體通路上，用于提供換熱介質噴灑動力；該裝置可實現煙氣中的水蒸氣冷凝熱(潛熱)深度回收，提高煙氣的余熱回收效率。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及煙氣回收【技術領域】，特別涉及一種煙氣余熱回收裝置及分布式供 能系統。 一種煙氣余熱回收裝置及分布式供能系統

【背景技術】
[0002] 分布式供能系統是一種將發(fā)電、制冷和供熱過程一體化的多聯供能系統，燃料首 先用作發(fā)電，發(fā)電產生的高溫煙氣用于制冷，最后煙氣中的余熱用于加熱生活用熱水。相對 起分體式供能而言，分布式供能系統具有大幅提高能源利用率，可以節(jié)省能源以及提高經 濟效益等優(yōu)勢。
[0003] 請參考圖1，圖1為現有技術中一種典型的分布式供能系統的結構示意圖。
[0004] 現有技術中一種典型的分布式供能系統包括發(fā)電機組、第一級煙氣余熱回收裝 置，熱管換熱器；發(fā)電機組中產生的煙氣經第一級煙氣余熱回收裝置和熱管換熱器換熱后 流至外界。
[0005] -般地，第一級煙氣余熱回收裝置一般采用溴化鋰吸收式冷溫水機，煙氣型吸收 式制冷機包括高壓發(fā)生器（英文全稱為：High stage generator,簡稱GH)，低壓發(fā)生器（英 文全稱為：l〇w stage generator,簡稱GL)、蒸發(fā)器（英文全稱為：evaporator，簡稱為E)、 吸收器（英文全稱為：absorber，簡稱為A)、冷凝器（英文全稱為：condenser，簡稱C)。以 某一具體型號發(fā)電機組的燃料為天然氣為例，獲得的高溫煙氣首先用于發(fā)電2000kw，然后 利用煙氣的一次性余熱和機組用于自身冷卻的缸套水作為溴化鋰吸收式冷溫水機的熱源， 可以實現制冷2297kw，溴化鋰吸收式冷溫水機在制冷的同時需要消耗冷卻水熱量4687kw。 發(fā)電機排出的煙氣經過溴化鋰吸收式冷溫水機進行了煙氣一次余熱回收，溫度被降低到 178°C，通過熱管換熱器進行煙氣二次余熱回收（11700kg/h，178°C -65°C )，可用來制取生 活熱水 394kw(33. 9m3/h，50°C -60°C )。
[0006] 通過以上描述可以看出，現有技術中經兩級煙氣余熱回收后煙氣的溫度還是比較 高的，也就是說，現有技術對煙氣的余熱利用效率比較低，造成了余熱的浪費。
[0007] 另外，因為煙氣溫度降到露點溫度約58度以下，煙氣中的水蒸氣發(fā)生冷凝會產生 煙氣冷凝腐蝕，一般運行情況下，也有間歇低負荷的情況，因為流量低，換熱系數增大，很有 可能煙氣溫度會降低更多，為了安全起見，保護熱管換熱器的使用壽命，經過熱管換熱器的 煙氣出口溫度一般設計為65°C。這樣進一步降低了對現有技術中煙氣余熱的利用率。
[0008] 因此，如何改進現有技術中煙氣余熱回收裝置，可以提高對煙氣余熱的回收率，是 本領域內技術人員亟待解決的技術問題。 實用新型內容
[0009] 本實用新型的目的為提供一種煙氣余熱回收裝置及分布式供能系統，該煙氣余熱 回收裝置對煙氣熱量的回收效率比較高。
[0010] 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種煙氣余熱回收裝置，包括至少一個余 熱回收單元，所述余熱回收單元包括以下部件：
[0011] 噴淋冷卻單元，包括箱體，所述箱體具有煙氣進口、煙氣出口、換熱介質進口和換 熱介質出口，所述箱體內部設置有與所述換熱介質進口通過管路連通的噴嘴，所述噴嘴用 于直接向通過所述箱體內部的煙氣噴灑換熱介質；
[0012] 熱泵單元，包括至少一個蒸發(fā)器；所述蒸發(fā)器與所述噴淋冷卻單元組成流體通路， 所述箱體內的換熱介質由所述換熱介質出口流出，經所述蒸發(fā)器換熱降溫后流至所述噴 嘴；外界熱媒經換熱后流出所述熱泵單元；
[0013] 泵送單元，設置于所述蒸發(fā)器與所述噴淋冷卻單元組成流體通路上，用于提供換 熱介質噴灑動力。
[0014] 優(yōu)選地，所述余熱回收單元的數量為兩個，煙氣依次流經兩所述余熱回收單元的 所述箱體進行換熱。
[0015] 優(yōu)選地，所述熱泵單元為單效或多效式溴化鋰吸收式熱泵機，或者為壓縮式熱泵。
[0016] 優(yōu)選地，所述吸收式熱泵單元的加熱源為燃料，所述吸收式熱泵單元的煙氣出口 連通所述箱體的煙氣進口。
[0017] 優(yōu)選地，還包括設置于所述噴淋冷卻單元和所述吸收式熱泵單元之間換熱介質連 通通道上的溫水處理裝置，用于調節(jié)所述換熱介質的性質和狀態(tài)。
[0018] 優(yōu)選地，還包括氮氧化物處理裝置，用于向所述箱體的噴淋換熱介質中注入藥物， 以減少煙氣中的氮氧化物。
[0019] 在上述余熱回收裝置的基礎上，本實用新型還提供了一種分布式供能系統，包括 具備內燃機驅動的發(fā)電設備以及用于回收所述具備內燃機驅動的發(fā)電設備發(fā)電產生煙氣 余熱的煙氣余熱回收系統，所述煙氣余熱回收系統包括上述任一項所述的煙氣余熱回收裝 置。
[0020] 優(yōu)選地，所述煙氣余熱回收系統包括第一級余熱回收裝置和第二級余熱回收裝 置，所述發(fā)電機產生的煙氣流經所述第一級余熱回收裝置換熱后，再進入所述第二級余熱 回收裝置，所述第二級余熱回收裝置為所述煙氣余熱回收裝置。
[0021] 優(yōu)選地，所述第一級余熱回收裝置為煙氣型吸收式制冷機或煙氣型吸收式熱泵， 所述煙氣型吸收式制冷劑或所述煙氣型吸收式熱泵的煙氣出口連通所述噴淋冷卻單元的 煙氣進口。
[0022] 優(yōu)選地，所述第一級余熱回收裝置為余熱鍋爐或溫水換熱器，所述余熱鍋爐或所 述溫水換熱器的煙氣出口連通所述箱體的煙氣進口。
[0023] 優(yōu)選地，所述吸收式熱泵單元的加熱源為燃料，從所述吸收式熱泵排出的煙氣與 所述第一級余熱回收裝置排出的煙氣匯合后，引入第二級余熱回收裝置。
[0024] 本實用新型所提供的煙氣余熱回收裝置利用噴淋冷卻單元和吸收式熱泵單元的 組合對煙氣進行余熱回收，利用噴淋冷卻單元直接對煙氣進行噴淋，使噴淋換熱介質和煙 氣直接接觸，可以實現煙氣中的水蒸氣冷凝熱（潛熱）深度回收，使煙氣降至比較低的溫 度，提高煙氣的余熱回收效率，同時噴淋冷卻單元產生的余熱可以為吸收式熱泵單元提供 換熱能量。
[0025] 另外，本實用新型所提供的煙氣余熱回收裝置中無需使用換熱管，并且煙氣中的 冷凝水直接溶于換熱介質中，可以消除煙氣中冷凝水冷凝于換熱管表面，對換熱管造成腐 蝕的現象。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為現有技術中一種典型的分布式供能系統的結構示意圖；
[0027] 圖2為本實用新型一種實施例中分布式供能系統的結構示意圖。
[0028] 其中，圖1中附圖標記和部件名稱之間的一一對應關系如下所示：
[0029] 10發(fā)電機、11溴化鋰吸收式冷溫水機、12換熱管。
[0030] 其中，圖2中附圖標記和部件名稱之間的一一對應關系如下所示：
[0031] 10發(fā)電設備、1第一級余熱回收裝置、21噴淋冷卻單元、22吸收式熱泵單元、23泵 送單元。

【具體實施方式】
[0032] 本實用新型的核心為提供一種煙氣余熱回收裝置及分布式供能系統，該煙氣余熱 回收裝置對煙氣熱量的回收效率比較高。
[0033] 為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和具 體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0034] 請參考圖2,圖2為本實用新型一種實施例中分布式供能系統的結構示意圖。
[0035] 本實用新型提供了一種煙氣余熱回收裝置，包括至少一個余熱回收單元，余熱回 收單元包括噴淋冷卻單元21、吸收式熱泵單元22和泵送單元23。其中，噴淋冷卻單元21，包 括箱體，箱體具有煙氣進口、煙氣出口、換熱介質進口和換熱介質出口，箱體內部設置有與 換熱介質進口通過管路連通的噴嘴，噴嘴用于直接向通過箱體內部的煙氣噴灑換熱介質。
[0036] 吸收式熱泵單元22 -般包括發(fā)生器、吸收器、蒸發(fā)器、冷凝器；蒸發(fā)器的數量至少 一個，蒸發(fā)器與噴淋冷卻單元21組成流體通路，箱體內的換熱介質由換熱介質出口流出， 經蒸發(fā)器換熱降溫后流至噴嘴；外界熱媒經吸收器和冷凝器換熱后流出吸收式熱泵單元 22 ；
[0037] 泵送單元23,設置于蒸發(fā)器與噴淋冷卻單元21組成流體通路上，用于提供換熱介 質噴灑動力。
[0038] 需要說明的是，本文的外界熱媒為用戶所需要的工藝或采暖等用的介質，本文以 該熱媒為水為例進行介紹技術方案。
[0039] 泵送單元23,設置于噴淋冷卻單元21和吸收式熱泵單元22之間，用于將換熱介質 泵送入噴淋箱，泵送單元23可以為液壓泵。
[0040] 吸收式熱泵單元22可以為單效或多效式溴化鋰吸收式熱泵機。溴化鋰吸收式熱 泵機組的驅動熱源可以為天然氣，也可以為蒸汽，該熱泵機組以溴化鋰溶液為吸收劑，水為 制冷劑，回收利用余熱源（噴淋煙氣的余熱水）的熱能，制取所需要的工藝或采暖用制熱熱 媒（熱水），實現從低溫向高溫輸送熱能的設備。當然，吸收式熱泵單元22也可以為壓縮式 熱泵。
[0041] 此類機組主要由蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器、發(fā)生器、溶液熱交換器、冷劑泵、溶液泵 及連接各部管件的管路組成，發(fā)生器具體為高壓發(fā)生器GH。圖2中僅示出機組的主要工作 部件（發(fā)生器GH、蒸發(fā)器E，吸收器A以及冷凝器C)，其他部件沒有示出。機組以蒸汽為驅 動熱源，在發(fā)生器內加熱溴化鋰溶液并產生冷劑蒸汽。冷劑蒸汽進入冷凝器，加熱流經冷凝 器傳熱管內的熱水，自身冷凝成液體后經節(jié)流進入蒸發(fā)器。冷劑經冷劑泵噴淋到蒸發(fā)器傳 熱管表面，吸收流經蒸發(fā)器中傳熱管內低溫余熱水（噴淋箱內流出的余熱水）的熱量，使余 熱水溫度降低后流出機組，冷劑水吸收熱量后汽化成冷劑蒸汽，進入吸收器。被發(fā)生器濃縮 后的溴化鋰溶液返回吸收器后噴淋，吸收從蒸發(fā)器過來的冷劑蒸汽，并放出熱量，加熱流經 吸收器傳熱管的熱水。熱水流經吸收器、冷凝器升溫后，輸送給熱用戶。
[0042] 同時，降溫后的余熱水在泵送單元23的作用下泵送入噴淋箱內對煙氣進行噴淋。
[0043] 本實用新型所提供的煙氣余熱回收裝置利用噴淋冷卻單元21和吸收式熱泵單元 22的組合對煙氣進行余熱回收，利用噴淋冷卻單元21直接對煙氣進行噴淋，使噴淋換熱介 質和煙氣直接接觸，可以使煙氣中的水蒸氣冷凝熱（潛熱）深度回收，使煙氣降至比較低的 溫度，提高煙氣的余熱回收效率，同時噴淋冷卻單元21產生的余熱可以為吸收式熱泵單元 22提供換熱能量。
[0044]另外，本實用新型所提供的煙氣余熱回收裝置中無需使用換熱管，并且煙氣中的 冷凝水直接溶于換熱介質中，可以消除煙氣中冷凝水冷凝于換熱管表面，對換熱管造成腐 蝕的現象。
[0045] 余熱回收單元的數量可以為兩個，煙氣依次流經兩余熱回收單元的箱體進行換 熱。
[0046] 上述各實施例中的吸收式熱泵單元22的加熱源為燃料，吸收式熱泵單元的煙氣 出口連通箱體的煙氣進口，利用同一噴淋冷卻單元21對發(fā)生器驅動熱源的煙氣進行余熱 回收，提高熱量的利用率。
[0047] 煙氣余熱回收裝置還可以進一步包括設置于噴淋冷卻單元21和吸收式熱泵單元 22之間換熱介質連通通道上的溫水處理裝置，用于調節(jié)所述換熱介質的性質和狀態(tài)。溫水 處理裝置包括加藥、離子交換、磁式等各種裝置。
[0048] 當然，煙氣余熱回收裝置還可以進一步包括設置于所述噴淋冷卻單元21和所述 吸收式熱泵單元22之間換熱介質連通通道上的溫水處理裝置，用于調節(jié)所述換熱介質的 性質和狀態(tài)。
[0049] 在上述煙氣余熱回收裝置的基礎上，本實用新型還提供了一種分布式供能系統， 包括發(fā)電設備10以及用于回收發(fā)電設備10發(fā)電產生煙氣余熱的煙氣余熱回收系統，煙氣 余熱回收系統包括上述任一實施例的煙氣余熱回收裝置。
[0050] 煙氣余熱回收系統包括第一級余熱回收裝置1和第二級余熱回收裝置，發(fā)電設備 10產生的煙氣流經第一級余熱回收裝置1換熱后，再進入第二級余熱回收裝置，第二級余 熱回收裝置為煙氣余熱回收裝置。當然，煙氣余熱回收系統中的各級余熱回收裝置也可以 均由本實用新型所提供的上述煙氣余熱回收裝置組成。
[0051] 本文以煙氣余熱回收裝置在一種具體分布式供能系統中的應用為例，介紹其技術 效果，詳見以下描述。
[0052] 在一種具體的分布式供能系統中，發(fā)電設備10采用天然氣為燃料，具體地，煙氣 余熱回收系統包括兩級，第一級余熱回收裝置1為煙氣型吸收式制冷機，煙氣型吸收式制 冷機包括高壓發(fā)生器（英文全稱為：High stage generator,簡稱GH)，低壓發(fā)生器（英文 全稱為：l〇w stage generator,簡稱GL)、蒸發(fā)器（英文全稱為：evaporator，簡稱為E)、吸 收器（英文全稱為：absorber，簡稱為A)、冷凝器（英文全稱為：condenser，簡稱C)，煙氣型 吸收式制冷劑的煙氣出口連通噴淋冷卻單元21的煙氣進口。煙氣余熱回收裝置中吸收式 熱泵單元22為溴化鋰吸收式熱泵機，外界熱媒的進口溫度為50°C，出口溫度為60°C。
[0053] 首先，獲得的高溫煙氣首先用于發(fā)電2000kw，然后利用煙氣的一次余熱 (11700kg/h，453°C _178°C )和機組用于自身冷卻的缸套水（56. 5m3/h，90°C -70°C )作為 溴化鋰吸收式冷溫水機的熱源，可以實現制冷2297kw，溴化鋰吸收式冷溫水機在制冷的 同時需要消耗冷卻水熱量4687kw。發(fā)電設備10排出的煙氣經過溴化鋰吸收式冷溫水機進 行了煙氣一次余熱回收，溫度被降低到178°C，通過本實用新型提供的煙氣余熱回收裝置進 行煙氣二次余熱回收，通過噴淋冷卻單元21把煙氣里的水蒸氣冷凝熱也就是潛熱進行深 度回收（11700kg/h，178°C -30°C )，可把煙氣的溫度降到30°C，同時25°C水被煙氣加熱成 為35°C，獲得余熱水熱量1090kw(25°C -35°C，94m3/h)，把其作為吸收式熱泵機組的余熱水 1090kw，因為一般情況下吸收式熱泵機組的C0P為0. 7,所以需要驅動熱源1557kw，制熱系 數為1.7,可制取生活熱水2648kw(227. 7m3/h，50°C -60°C )。此種方式的冷熱電聯產，可 使天然氣的能源利用率達到106.7% (其中天然氣的熱值按照業(yè)界默認的低位熱值進行計 算），比【背景技術】的能源利用率93. 1 %有著明顯的提高，而且所獲得生活熱水熱量大幅提 高，是【背景技術】方案的2648/394 = 6. 7倍。請參考表1，表1為現有技術煙氣余熱回收參數 與本實用新型煙氣余熱回收參數表。
[0054] 表 1
[0055] ___單位__【背景技術】__本實用新型 __發(fā)電量__Kw__2000__2000 天然氣熱量（低 Kcal/h 4416960 4416960 位熱值） 電__發(fā)電效率___38.9%__38.9% 煙氣 煙氣流量 Kg/h__11700__11700 第一 煙氣進口溫度 °C__453.0__453.0 級余 煙氣出口溫度 °C__178__178 熱回 煙氣熱量 USRT__306__306 收 煙氣熱量回收率___20.9%__20.9% 缸套 缸套水流量 Kg/h__5^5__56.5 水余缸套水進口溫度 V__90__90_ 熱 缸套水出口溫度 °C__70__70 缸套水熱量 USRT__373.7__373.7 __煙氣熱量回收率___25.6%__25.6% 煙氣 煙氣流量 Kg/h__11700__11700 第二 煙氣進口溫度 °C__178.0__178.0 級余 煙氣出口溫度 °C__65__30 熱回 煙氣熱量 USRT__Π 2__310 收 煙氣熱量回收率___7.7%__21.2% __可回收熱量 USRT__394__2648 一次 93.1% 106.7 能源 利用 率 ____
[0056] 如果吸收式熱泵機組驅動熱源用的是天然氣，其燃燒后的煙氣余熱也被煙氣余熱 回收裝置進行回收，還可以增加上述制熱量的30%左右。
[0057] 當然，上述各實施例中的第一級余熱回收裝置也可以其他形式的余熱回收裝置， 例如第一級余熱回收裝置可以為余熱鍋爐或煙氣型吸收式熱泵或溫水換熱器，其煙氣出口 連通箱體的煙氣進口。
[0058] 以上對本實用新型所提供的一種煙氣余熱回收裝置及分布式供能系統進行了詳 細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例 的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的 普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改 進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種煙氣余熱回收裝置，其特征在于，包括至少一個余熱回收單元，所述余熱回收單 元包括以下部件： 噴淋冷卻單元（21)，包括箱體，所述箱體具有煙氣進口、煙氣出口、換熱介質進口和換 熱介質出口，所述箱體內部設置有與所述換熱介質進口通過管路連通的噴嘴，所述噴嘴用 于直接向通過所述箱體內部的煙氣噴灑換熱介質； 熱泵單元（22)，包括至少一個蒸發(fā)器；所述蒸發(fā)器與所述噴淋冷卻單元（21)組成流體 通路，所述箱體內的換熱介質由所述換熱介質出口流出，經所述蒸發(fā)器換熱降溫后流回至 所述噴嘴；外界熱媒經換熱后流出所述熱泵單元（22); 泵送單元（23)，設置于所述蒸發(fā)器與所述噴淋冷卻單元（21)組成的流體通路上，用于 提供換熱介質噴灑動力。
2. 如權利要求1所述的煙氣余熱回收裝置，其特征在于，所述余熱回收單元的數量為 兩個，煙氣依次流經兩所述余熱回收單元的所述箱體進行換熱。
3. 如權利要求1所述的煙氣余熱回收裝置，其特征在于，所述熱泵單元（22)為單效或 多效吸收式熱泵機，或者為壓縮式熱泵。
4. 如權利要求3所述的煙氣余熱回收裝置，其特征在于，所述吸收式熱泵單元的加熱 源為燃料，所述吸收式熱泵單元的煙氣出口連通所述箱體的煙氣進口。
5. 如權利要求1?4任一項所述的煙氣余熱回收裝置，其特征在于，還包括設置于所述 噴淋冷卻單元（21)和所述熱泵單元（22)之間換熱介質連通通道上的溫水處理裝置，用于 調節(jié)所述換熱介質的性質和狀態(tài)。
6. 如權利要求1?4任一項所述的煙氣余熱回收裝置，其特征在于，還包括氮氧化物處 理裝置，用于向所述箱體的噴淋換熱介質中注入藥物，以減少煙氣中的氮氧化物。
7. -種分布式供能系統，包括具備內燃機驅動的發(fā)電設備（10)以及用于回收所述具 備內燃機驅動的發(fā)電設備（10)發(fā)電產生煙氣余熱的煙氣余熱回收系統，其特征在于，所 述煙氣余熱回收系統包括上述權利要求1至6任一項所述的煙氣余熱回收裝置。
8. 如權利要求7所述的分布式供能系統，其特征在于，所述煙氣余熱回收系統包括第 一級余熱回收裝置（1)和第二級余熱回收裝置，所述發(fā)電機（10)產生的煙氣流經所述第一 級余熱回收裝置（1)換熱后，再進入所述第二級余熱回收裝置，所述第二級余熱回收裝置 為所述煙氣余熱回收裝置。
9. 如權利要求8所述的分布式供能系統，其特征在于，所述第一級余熱回收裝置（1)為 煙氣型吸收式制冷機或煙氣型吸收式熱泵或余熱鍋爐或溫水換熱器，所述煙氣型吸收式制 冷劑或所述煙氣型吸收式熱泵的煙氣出口連通所述噴淋冷卻單元（21)的煙氣進口。
10. 如權利要求8所述的分布式供能系統，其特征在于，所述吸收式熱泵單元（22)的加 熱源為燃料，從所述吸收式熱泵單元（22)排出的煙氣與所述第一級余熱回收裝置排出的 煙氣匯合后，引入第二級余熱回收裝置。
【文檔編號】F25B29/00GK203893492SQ201420252961
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權日:2014年5月16日
【發(fā)明者】陳瑞杏, 蔡新連, 黃弟順, 薛劍峰, 陳旭, 薛學營, 段永紅, 劉志清, 呂林昌 申請人:煙臺荏原空調設備有限公司