[发明专利]一种利用锅炉烟气余热的余热余压型水源热泵系统

说明书

技术领域

本发明属于能源回收利用设备技术领域，涉及锅炉、水源热泵技术领域，特指一种利用 锅炉烟气余热的余热余压型水源热泵系统。

背景技术

能源的高效利用与节能环保已成为决定人类社会能否长期可持续快速发展的关键问题， 正日益受到人们的重视，当今社会，水源热泵技术发展迅速，应用广泛。水源热泵系统，是 以消耗少量的电能驱动压缩机运转形成热泵循环，把温度较低的低品位热能转化成为温度较 高的、可供生产生活使用的较高品位热能。在一些工业比较发达的地区，相当多的锅炉烟气 没有得到充分利用，排放到大气中，造成了资源浪费环境污染，资源梯级利用迫在眉睫。而 如何利用好锅炉的烟气余热，对解决能源的高效利用与节能环保问题具有十分重要的意义。

由于余热的低品位性及存在的普遍性，要求余热回收装置能在小传热温压下传递大热流 量，热回收率高，阻力小，还要求结构简单、紧凑、经济，并能妥善处理低温腐蚀问题。常 规形式的换热器由于传热温压小、体积庞大、投资费用昂贵，或是由于换热流程长、阻力大， 驱动功耗剧增，运行费用高，或是由于制造复杂、难以维护，或是由于腐蚀、结垢、危急设 备寿命等原因，其在余热回收中的应用受到限制。

目前，锅炉产生的烟气余热回收主要是通过利用水的显热来回收余热的省煤器和通过利 用空气的显热来回收余热的空气预热器，其中利用水的显热来回收烟气余热的省煤器水流量 大，水泵耗功多，换热系数低，经济性差；而且只要有一根水管破裂，就会影响锅炉的正常 运行，存在安全隐患；此外，当进口水温较低时，常出现部分省煤器管道低于酸露点温度而 造成管道酸腐蚀现象；利用空气显热来回收余热的空气预热器的主要缺点是：无论是间壁式 空气预热器，还是回转式空气预热器，空气通道和烟气通道必须紧连在一起，工程布置难度 大，还存在空气与烟气互混等现象；而且，由于气气换热系数低，换热器庞大，使烟道也很 庞大；此外，当进口空气温度较低时，常出现空气预热器低于酸露点温度而造成的换热器腐 蚀现象。

发明内容

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明的一个方面，为解决上述的技术问题，本发明 中锅炉烟气管道的出口处烟气余热将省煤器中的水加热为水蒸气，再将水蒸气送入第二蒸发 器内，第二蒸发器内水蒸气进入汽包内存储，汽包内的水蒸气在排出时经过过热器变为过热 蒸汽，该过热蒸汽经过蒸汽通路进入汽轮机，由汽轮机将过热蒸汽的内能转变为机械能用于 驱动水源热泵系统中的压缩机，使水源热泵系统从地下水、污水、工业废水或工业冷却水等 低温热源中吸收热量，对供热系统的回水进行第一级加热，蒸汽余压充分降低后再进入汽水 换热器放出热量对供热循环水进行二次加热，这样既充分利用了蒸汽的余压余热，又可以回 收利用地下水、污水、工业废水或工业冷却水中的低温热能，该系统具有更高的能源利用效 率，经济效益更加突出。烟气在烟气管道内先经过过热器放热，加热蒸汽通路内的蒸汽；连 接汽包和第二蒸发器的管道B穿过烟气管道，这样在第二蒸发器内的水蒸气进入汽包时，散 失的热量补充到烟气管道内，减少流失，烟气管道内的高温烟气还可进一步保持管道B内的 水蒸气的温度。

具体方案如下：

一种利用锅炉烟气余热的余热余压型水源热泵系统，包括水源热泵系统和自然循环余热 锅炉的废热利用系统；

所述自然循环余热锅炉的废热利用系统包括蒸汽通路、给水管、省煤器、汽包、第二蒸 发器、过热器和烟气管道，所述省煤器绕于所述烟气管道出口的外壁上，所述过热器绕于所 述烟气管道入口的外壁上；所述给水管连接所述省煤器的入口，省煤器的出口通过管道A连 接所述第二蒸发器的入口；所述第二蒸发器出口与汽包入口之间通过管道B连接，所述汽包 的出口通过管道C和过热器的入口连接，过热器的出口连接蒸汽通路的一端，所述管道B穿 过所述烟气管道；

所述水源热泵系统包括压缩机、冷凝器、第一蒸发器、膨胀阀、汽轮机、汽水换热器、 冷凝水泵、循环水回水管和流量控制阀；

第一蒸发器包括第一入口、与第一入口相连通的第一出口、第二入口、与第二入口相连 通的第二出口；

冷凝器包括第一入口、与第一入口相连通的第一出口、第二入口、与第二入口相连通的 第二出口；

汽水换热器包括第一入口、与第一入口相连通的第一出口、第二入口、与第二入口相连 通的第二出口；