一種基于吸收式循環的煙氣余熱深度回收系統的制作方法

本發明屬于煙氣余熱回收領域，具體涉及一種基于吸收式循環的煙氣余熱深度回收系統。

背景技術：

燃煤鍋爐系統中，排煙熱損失占鍋爐總熱損失的一半以上，造成巨大的能源浪費。深度回收煙氣中蘊含的巨大潛能，提高鍋爐的能源利用效率，成為我國節能減排的重要措施。

煙氣中包含大量的co2、so2和nox等氣體燃燒產物，其酸性和露點腐蝕性等對余熱回收設備產生較大影響，使得煙氣余熱回收難度增大，成本提高。再者，煙囪排煙溫度較高，使煙氣中蘊含的低品位余熱被釋放到空氣中，進一步造成能源浪費。

為了對煙氣余熱進行回收再利用，普遍采用熱泵對煙氣余熱進行回收，比如：專利201620046010.3利用吸收式熱泵以驅動蒸汽回收煙氣余熱的供熱系統的中國專利，利用電廠循環冷卻水進入直接換熱器里面跟煙氣換熱，然后再通過吸收式熱泵的蒸發器提取煙氣余熱，其中煙氣與低溫冷卻水直接換熱，換熱溫差大，造成換熱的不可逆損失大，降溫后的低溫煙氣還具有顯熱和潛熱，沒有被回收利用，煙氣余熱回收率低。專利201520893728.1一種火電廠脫硫塔余熱綜合利用系統，利用脫硫塔循環液吸收煙氣余熱，然后采用電動壓縮式熱泵對脫硫塔循環液中的熱量進行回收，煙氣余熱與循環液換熱后還存在潛熱不能被吸收，煙氣余熱回收率低，煙氣直接引入脫硫塔循環液中換熱，容易對管路造成腐蝕。

技術實現要素：

本發明需要解決的技術問題是提供一種將鍋爐排煙溫度降至更低，深度提取煙氣中的余熱，用于加熱熱網回水，顯著提高鍋爐能源利用效率的基于吸收式循環的煙氣余熱深度回收系統。

為解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：

一種基于吸收式循環的煙氣余熱深度回收系統，包括燃煤煙氣系統、熱網水系統以及熱泵系統，所述燃煤煙氣系統包括脫硫塔、吸收塔及煙氣管道；其中煙氣經煙氣管道進入脫硫塔與循環吸收液換熱后再經煙氣管道進入吸收塔，與濃溶液進行換熱后排放；所述熱泵系統包括吸收式熱泵系統以及開式吸收式熱泵系統，吸收式熱泵系統包括吸收器、發生器、蒸發器、溶液換熱器和冷凝器，吸收式熱泵的蒸發器串入脫硫塔的循環吸收液循環管路中回收煙氣余熱，吸收式熱泵的吸收器和冷凝器依次串入熱網水管道中對熱網水升溫，吸收式熱泵的發生器進口端連接供熱蒸汽，供熱蒸汽經換熱后由發生器出口端排出；開式吸收式熱泵系統包括吸收塔、溶液-水換熱器、溶液換熱器、再生器和蒸汽-水換熱器；吸收塔的濃溶液與煙氣換熱后生成稀溶液，稀溶液依次經溶液換熱器、再生器后生成濃溶液，生成的濃溶液依次經溶液換熱器、溶液-水換熱器再次進入吸收塔與煙氣進行換熱；開式吸收式熱泵的再生器蒸汽進口端連接供熱蒸汽，供熱蒸汽經換熱后由再生器凝水出口端排出，同時產生的水蒸汽經再生器蒸汽出口端進入蒸汽-水換熱器換熱后排出；所述熱網水系統的熱網水依次經過溶液-水換熱器、吸收器，冷凝器、蒸汽-水換熱器升溫后經由熱網水管道進行供水。

進一步的，在燃煤煙氣系統的脫硫塔煙氣進口端連接煙氣管道，在煙氣管道上設置閥門,脫硫塔煙氣出口端與吸收塔煙氣進口端之間連接煙氣管道，在煙氣管道上設置閥門，在煙氣管道上閥門前設置煙氣旁通管道，在煙氣旁通管道設置閥門，在煙氣管道上閥門前和脫硫塔煙氣出口端之間設置煙氣旁通管道，在煙氣旁通管道設置閥門。

進一步的，在開式吸收式熱泵的溶液-水換熱器熱網水進口端連接熱網水管道，在熱網水管道上設置閥門，在溶液-水換熱器熱網水出口端以及熱網水管道上閥門前的熱網水進口端之間連接有熱網水旁通管道，熱網水旁通管道上設有閥門；在溶液-水換熱器熱網水出口端與吸收式熱泵的吸收器熱網水進口端之間連接熱網水管道，熱網水管道上設置閥門，吸收式熱泵的冷凝器熱網水出口端與蒸汽-水換熱器熱網水進口端之間連接熱網水管道，熱網水管道上設置有閥門，在溶液-水換熱器熱網水出口端和熱網水管道上的閥門之間連接有熱網水旁通管道，在熱網水旁通管道上設有閥門；在開式吸收式熱泵的蒸汽-水換熱器熱網水出口端連接熱網水管道，在蒸汽-水換熱器熱網水出口端和熱網水管道上的閥門之間連接有熱網水旁通管道，熱網水旁通管道上設有閥門。

進一步的，在開式吸收式熱泵的溶液換熱器濃溶液進口端和再生器溶液出口端之間設置濃溶液管道，濃溶液管道上設置有濃溶液循環泵。

進一步的，在脫硫塔循環吸收液出口端和脫硫塔循環吸收液進口端之間設置吸收液循環管道，在吸收液循環管道上設置有閥門，在閥門和脫硫塔循環吸收液出口端之間設置有吸收液循環泵，閥門前的吸收液循環管道經吸收液循環管道連接吸收式熱泵的蒸發器吸收液進口端，閥門后的吸收液循環管道經吸收液循環管道連接吸收式熱泵的蒸發器吸收液出口端，在吸收液循環管道上設有閥門，在吸收液循環管道上設有閥門。

優選的，所述燃煤煙氣系統還包括鍋爐、除塵器和煙囪所述鍋爐煙氣出口端通過煙氣管道與除塵器煙氣進口端相連，所述除塵器煙氣出口端通過煙氣管道與脫硫塔煙氣進口端相連，所述供熱蒸汽由鍋爐提供。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：

本發明采用吸收式熱泵回收脫硫塔中循環吸收液余熱，既能適當降低與煙氣直接接觸的循環吸收液溫度，又能回收吸收液余熱，用于加熱熱網水；在煙氣管道上設置了吸收塔，并利用開式吸收式熱泵回收吸收塔交換的煙氣余熱，既能提高煙氣的脫硫效果，又能降低煙氣的溫度，回收煙氣中的潛熱和顯熱，達到深度回收煙氣余熱的目的；由于吸收塔出口煙氣的含硫化物和氮氧化物低，可直接將煙氣排放至空氣中，省去煙氣換熱器，節省投資。本發明煙氣通過脫硫塔、吸收塔實現兩次換熱降溫，采用兩級熱泵逐級回收煙氣余熱，實現了煙氣余熱的梯級利用。同時實現了熱網水的梯級升溫，使系統整體能效得到大幅提升。本發明的吸收式熱泵與脫硫塔通過吸收液循環管道連接，開式吸收式熱泵與吸收塔之間通過濃溶液再生循環管路連接，設備接口簡單，不用對現有設備進行改造，利于設備的維護更換。

附圖說明

圖1為本發明一種基于吸收式循環的煙氣余熱深度回收系統示意圖；

其中：1-鍋爐；11-鍋爐煙氣出口端；2-除塵器；21-除塵器煙氣進口端；22-除塵器煙氣出口端；3-脫硫塔；31-脫硫塔煙氣進口端；32-脫硫塔循環吸收液出口端；33-脫硫塔循環吸收液進口端；34-脫硫塔煙氣出口端；4-煙囪；41-煙囪煙氣進口端；5-吸收塔；51-吸收塔煙氣進口端；52-吸收塔溶液出口端；53-吸收塔溶液進口端；54-吸收塔煙氣出口端；6-溶液-水換熱器；61-溶液-水換熱器熱網水出口端；62-溶液-水換熱器溶液進口端；63-溶液-水換熱器熱網水進口端；64-溶液-水換熱器溶液出口端；7-再生器；71-再生器蒸汽出口端；72-再生器蒸汽進口端；73-再生器凝水出口端；74-再生器溶液出口端；75-再生器溶液進口端；8-蒸汽-水換熱器；81-蒸汽-水換熱器熱網水進口端；82-蒸汽-水換熱器凝水出口端；83-蒸汽-水換熱器熱網水出口端；84-蒸汽-水換熱器蒸汽進口端；9、溶液換熱器；ex-溶液換熱器；ex1-溶液換熱器稀溶液進口端，ex2-溶液換熱器稀溶液出口端；ex3-溶液換熱器濃溶液進口端；ex4-溶液換熱器濃溶液出口端；a-吸收器；a1-吸收器熱網水出口端；a2-吸收器熱網水進口端；g-發生器；g1-發生器蒸汽進口端；g2-發生器凝水出口端；e-蒸發器；e1-蒸發器吸收液進口端；e2-蒸發器吸收液出口端；c-冷凝器；c1-冷凝器熱網水出口端；c2-冷凝器熱網水進口端；k1、k2、k3、k4-煙氣管道閥門；k5、k6、k7-吸收液循環管道閥門；k8、k9、k10、k11、k12、k13、k14-熱網水管道閥門；p1、p2、p4、p6-煙氣管道；p3、p5-煙氣旁通管道；p7、p8-蒸發器吸收液循環管道；p9-脫硫塔吸收液循環管道；p10、p11-稀溶液管道；p12、p13、p14-濃溶液管道；p15、p17、p18、p19、p24-熱網水管道；p16、p20、p21-熱網水旁通管道；p22-再生器蒸汽管道；p23-蒸汽-水換熱器凝水管道；p25-發生器蒸汽管道；p26-發生器凝水管道；p27-再生器蒸汽管道；p28-再生器凝水管道。

具體實施方式

下面結合附圖對發明做進一步詳細描述：

如圖1所示，本發明包括燃煤煙氣系統、熱泵系統和熱網水系統，熱泵系統包括吸收式熱泵系統和開式吸收式熱泵系統。其中燃煤煙氣系統包括鍋爐1、除塵器2、脫硫塔3、煙囪4和吸收塔5，還包括煙氣管道p1、p2、p4、p6和煙氣旁通管道p3、p5。鍋爐煙氣出口端11通過煙氣管道p1與除塵器煙氣進口端21相連，所述除塵器煙氣出口端22通過煙氣管道p2經閥門k2與脫硫塔煙氣進口端31相連，所述脫硫塔煙氣出口端34通過煙氣管道p4經閥門k4與吸收塔煙氣進口端51相連，所述吸收塔煙氣出口端54通過煙氣管道p6與煙囪煙氣進口端41相連，所述煙氣管道p2通過煙氣旁通管道p3經閥門k1與煙氣管道p6相連，所述煙氣管道p4通過煙氣旁通管道p5經閥門k3與煙氣管道p6相連。其中煙氣旁通管道p3用于脫硫塔故障或者維修時開啟，將煙氣直接送入煙囪外排；煙氣旁通管道p5用于吸收塔5出現故障或者維修時開啟，將煙氣由脫硫塔直接送入煙囪外排。

吸收式熱泵系統包括吸收器a、發生器g、蒸發器e、溶液換熱器9和冷凝器c。所述熱網水管道p17通過閥門k8與吸收器熱網水進口端a2相連，所述吸收器熱網水出口端a1通過熱網水管道p18與冷凝器熱網水進口端c2相連，所述熱網水管道p19與冷凝器熱網水出口端c1相連，所述脫硫塔3吸收液循環管道p9通過脫硫塔吸收液出口端32經閥門k5與脫硫塔吸收液進口端33相連，所述蒸發器吸收液進口端e1通過蒸發器e吸收液循環管道p7經閥門k6與脫硫塔3吸收液循環管道p9相連，連接點位于閥門k5之前，所述蒸發器吸收液出口端e2通過蒸發器e吸收液循環管道p8經閥門k7與脫硫塔3吸收液循環管道p9相連，連接點位于閥門k5之后，為了保證循環吸收液的順利循環，在閥門k5前還設有吸收液循環泵；所述發生器蒸汽管道p25與發生器蒸汽進口端g1相連，所述發生器凝水管道p26與發生器凝水出口端g2相連。

開式吸收式熱泵系統包括吸收塔5、溶液-水換熱器6、溶液換熱器ex、再生器7和蒸汽-水換熱器8。所述煙氣管道p4與吸收塔煙氣進口端51相連，所述煙氣管道p6與吸收塔煙氣出口端54相連，所述吸收塔溶液出口端52通過稀溶液管道p10與溶液換熱器稀溶液進口端ex1相連，所述溶液換熱器稀溶液出口端ex2通過稀溶液管道p11與再生器溶液進口端75相連，所述再生器溶液出口端74通過濃溶液管道p12與溶液換熱器濃溶液進口端ex3相連，為了保證濃溶液的順利循環，在濃溶液管道p12還設有濃溶液循環泵；所述溶液換熱器濃溶液出口端ex4通過濃溶液管道p13與溶液-水換熱器溶液進口端62相連，所述溶液-水換熱器溶液出口端64通過濃溶液管道p14與吸收塔溶液進口端53相連，所述再生器蒸汽出口端71通過蒸汽管道p22與蒸汽-水換熱器蒸汽進口端84相連，所述蒸汽-水換熱器凝水管道p23與蒸汽-水換熱器凝水出口端82相連，所述再生器蒸汽管道p27與再生器蒸汽進口端72相連，所述再生器凝水管道p28與再生器凝水出口端73相連。

熱網水系統包括溶液-水換熱器6、吸收器a、冷凝器c和蒸汽-水換熱器8。所述熱網水管道p15通過閥門k9與溶液-水換熱器熱網水進口端63相連，所述溶液-水換熱器熱網水出口端61通過熱網水管道p17經閥門k8與吸收器熱網水進口端a2相連，為了防止溶液-水換熱器故障導致熱網水系統不能使用，在溶液-水換熱器熱網水出口端61以及熱網水管道p15上閥門k9前的熱網水進口端之間連接有熱網水旁通管道p16，熱網水旁通管道p16上設有閥門k10；開啟旁通管道時，關閉閥門k9，開啟閥門k10。所述吸收器熱網水出口端a1通過熱網水管道p18與冷凝器熱網水進口端c2相連，所述冷凝器熱網水出口端c1通過熱網水管道p19經閥門k12、k14與蒸汽-水換熱器熱網水進口端81相連，為了防止蒸汽-水換熱器故障導致熱網水系統不能使用，在蒸汽-水換熱器熱網水出口端83和熱網水管道p19上的閥門k12、k14之間連接有熱網水旁通管道p20，熱網水旁通管道p20上設有閥門k13，蒸汽-水換熱器熱網水出口端83連接熱網水管道p24。為了保證在吸收式熱泵故障或者維修時，系統正常運行，在溶液-水換熱器熱網水出口端61和熱網水管道p19上的閥門k12、k14之間連接有熱網水旁通管道p21，在熱網水旁通管道p21上設有閥門k11，吸收式熱泵故障時，關閉閥門k12、k8，開啟閥門k11,同時關閉閥門k6、k7，打開閥門k5，即可將吸收式熱泵切除而不影響系統運行。

本發明專利的工作過程如下：

(1)煙氣余熱回收工況

煙氣系統中，關閉煙氣管道閥門k1、k3,開啟煙氣管道閥門k2、k4。鍋爐1的煙氣通過鍋爐煙氣出口端11經煙氣管道p1進入除塵器2，除塵后經煙氣管道p2進入脫硫塔3，煙氣在脫硫塔3內與循環吸收液換熱后，通過脫硫塔煙氣出口端34經煙氣管道p4進入吸收塔5，在吸收塔5內與來自濃溶液管道p14的濃溶液換熱后，煙氣經吸收塔5的吸收塔煙氣出口端54通過煙氣管道p6進入煙囪4排放至空氣中。

熱泵系統中，關閉閥門k5，開啟閥門k6、k7、k8、k12。吸收液經蒸發器吸收液循環管道p7進入蒸發器e，降溫后通過蒸發器吸收液循環管道p8進入脫硫塔吸收液循環管道p9，來自溶液-水換熱器6的熱網水經熱網水管道閥門k8進入熱泵吸收器a內，加熱升溫后通過熱網水管道p18進入熱泵冷凝器c，原供熱蒸汽經發生器蒸汽進口端g1進入發生器g，換熱后通過發生器凝水管道p26流出。

開式吸收式熱泵系統中，來自濃溶液管道p14的濃溶液在吸收塔5內與煙氣換熱后生成稀溶液，經稀溶液管道p10、溶液換熱器ex、稀溶液管道p11后，進入再生器7，原供熱蒸汽經再生器蒸汽進口端72進入再生器7，使稀溶液再生成濃溶液，同時產生的水蒸汽經再生器蒸汽管道p22進入蒸汽-水換熱器8，再生器7內生成的濃溶液經濃溶液管道p12、通過溶液換熱器ex、濃溶液管道p13、溶液-水換熱器6、濃溶液管道p14后進入吸收塔5。

熱網水系統中，關閉閥門k10、k11、k13，開啟閥門k9、k14。熱網水在溶液-水換熱器6內與來自濃溶液管道p13的濃溶液換熱后，通過熱網水管道p17進入熱泵吸收器a，在吸收器a內被加熱后通過熱網水管道p18進入冷凝器c，在冷凝器c中與來自發生器g的高溫蒸汽換熱后，通過熱網水管道p19進入蒸汽-水換熱器8，在蒸汽-水換熱器8內與來自再生器7的高溫蒸汽換熱后，經由熱網水管道p24流出。

(2)事故工況

若開式吸收式熱泵系統發生故障，則關閉煙氣管道閥門k4，關閉熱網水管道閥門k9、k14，開啟煙氣管道閥門k3，開啟熱網水管道閥門k10、k13，使熱網水直接進入吸收式熱泵系統，其他系統工況同煙氣余熱工況。

若吸收式熱泵系統發生故障，則關閉蒸發器吸收液循環管道閥門k6、k7，關閉熱網水管道閥門k8、k12，開啟脫硫塔吸收液循環管道閥門k5，開啟熱網水管道閥門k11，使熱網水流經開式吸收式熱泵系統后，經熱網水管道p24流出，其他系統工況同煙氣余熱工況。

若開式吸收式熱泵系統和吸收式熱泵系統同時出現故障，則關閉蒸發器吸收液循環管道閥門k6、k7，關閉熱網水管道閥門k8、k9、k12、k14，關閉煙氣管道閥門k4，開啟煙氣管道閥門k3，開啟脫硫塔吸收液循環管道閥門k5，開啟熱網水管道閥門k10、k11、k13，使熱網水經由熱網水旁通管道p16、p21、p13流出，排煙經煙氣旁通管道p5進入煙囪4排放至空氣中。