[发明专利]一种烟气消白冷热联供超级热泵机组及其运行方法

说明书

本发明提出一种烟气消白冷热联供超级热泵机组及其运行方法，属于能源高效利用领域。该机组具有三种运行模式：有烟气时消白余热回收、无烟气时制取热水及无烟气时制取冷水。其中烟气换热器采用两路流体将烟气换热过程分为烟气预冷过程及水蒸气冷凝过程，相比现有换热器技术显著的降低了换热过程不可逆损失，显著的提升了传热效率，并使用单级或者多级热泵串联的方式显著的提升制热温度或降低制冷温度实现了在有烟气时进行消白余热回收，以及在无烟气时满足用户的制冷或制热需求的多重有益效果。

技术领域

本发明属于能源利用技术领域，特别是涉及一种烟气消白冷热联供超级热泵机组。

背景技术

天然气作为较为清洁的能源得到越来越多的应用，其中天然气的主要成分为甲烷，而甲烷燃烧后产生的成分为二氧化碳和水蒸气，常规锅炉的排烟温度为80℃至200℃，由于其中含有大量的水蒸气因此烟气中有较多热量可回收。但是烟气中的水蒸气需要降低到其露点温度以下才可释放大量的冷凝热，因此需要将烟气降低到较低的温度水平。

现有的烟气余热回收技术主要采用热泵与换热器组合使用的方式，其缺陷在于只能实现单一的烟气降温消白功能，无法满足在无烟气工况下用户的制热与制冷需求。

在此背景下，本发明提出一种烟气消白冷热联供超级热泵机组，该机组具有三种运行模式：有烟气时消白余热回收、无烟气时制取热水及无烟气时制取冷水。其中烟气换热器采用“能级匹配，阶梯利用”的新型设计方法，将烟气换热过程分为烟气预冷过程及水蒸气冷凝过程，相比现有换热器技术显著的降低了换热过程不可逆损失，显著的提升了传热效率。

发明内容

本发明提出了一种烟气消白冷热联供超级热泵机组，采用新型梯级换热的烟气换热器，将烟气换热器分为高压腔和低压腔，分别采用两种流体对烟气进行预冷和水蒸气冷凝，相比常规烟气换热器显著的降低了传热过程的不可逆损失，大幅度的提升了换热效率。该机组采用高效电动热泵，使用单级或者多级串联的方式显著的提升制热温度或降低制冷温度，该机组采用新型流程和运行方法实现了在有烟气时进行消白余热回收，以及在无烟气时满足用户的制冷或制热需求的多重有益效果。

一种烟气消白冷热联供超级热泵机组包括换热器(1)、冷凝器(2)、蒸发器(3)、压缩机(4)、节流装置(5)、循环泵A(6)、循环泵B(7)、阀门A(8)、阀门B(9)、阀门C(10)、阀门D(11)、阀门E(12)、阀门F(13)、阀门G(14)、热水出口(15)、热水入口(16)、冷水出口(17)、冷水入口(18)、气体入口(19)和气体出口(20)构成。其中冷凝器(2)与阀门A(8)、阀门B(9)、压缩机(4)、节流装置(5)和换热器(1)相连，压缩机(4)与冷凝器(2)和蒸发器(3)相连，蒸发器(3)与压缩机(4)、节流装置(5)、阀门C(10)、阀门D(11)、循环泵B(7)和换热器(1)相连，换热器(1)与冷凝器(2)、阀门E(12)、阀门F(13)、气体入口(19)、蒸发器(3)、循环泵B(7)、阀门G(14)和气体出口(20)相连，节流装置(5)与冷凝器(2)和蒸发器(3)相连，循环泵B(7)与蒸发器(3)、阀门G(14)和换热器(1)相连，阀门A(8)与热水出口(15)、阀门B(9)和冷凝器(2)相连，阀门B(9)与阀门A(8)、冷凝器(2)和循环泵A(6)相连，循环泵A(6)与阀门B(9)和阀门E(12)相连，阀门E(12)与循环泵A(6)、换热器(1)和阀门F(13)相连，阀门F(13)与阀门E(12)、换热器(1)和热水入口(16)相连，阀门C(10)与蒸发器(3)和阀门D(11)相连，阀门D(11)与阀门C(10)、蒸发器(3)和冷水出口(17)相连，阀门G(14)与循环泵B(7)、换热器(1)和冷水入口(18)相连，其中换热器(1)由高压腔(1a)和低压腔(1b)构成。

一种烟气消白冷热联供超级热泵机组，采用三种运行方式：