CN114322060A - 一种余热深度利用*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种余热深度利用***，该余热深度利用***包括：烟道，用于向外排出高温烟气；换热装置，设置在所述烟道上；所述换热装置包括第一换热部和第二换热部，沿所述烟道中烟气的排出方向，所述第一换热部位于所述第二换热部的上游；热泵机组，所述热泵机组设置有冷凝侧和蒸发侧；所述冷凝侧设置有供热管路，所述供热管路经过所述第一换热部后向外供热；所述蒸发侧设置有换热管路，所述换热管路经过所述第二换热部；所述余热深度利用***的制热能效在7.5至8之间。如此设置，可将烟气温度由160℃左右降至约35℃以下，使得余热深度利用***的制热能效在7.5至8之间，提高该余热深度利用***的供热温度和制热能效值。
Description
技术领域
本发明涉及余热利用技术领域，具体涉及一种余热深度利用***。
背景技术
目前，因发电产生的烟气中含有大量的水蒸气，烟气向外排出的过程中，不但会损失大量的显热损失，还会有水蒸汽的潜热损失。现有技术中通常设置有烟气余热回收装置，但其制热出口温度提高的同时制热能效会降低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中存在的烟气余热回收装置的随着制热温度的提高制热能效降低的问题，从而提供一种在提高制热温度的同时制热能效升高的余热深度利用***。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种余热深度利用***，该余热深度利用***包括：烟道，用于向外排出高温烟气；换热装置，设置在所述烟道上；所述换热装置包括第一换热部和第二换热部，沿所述烟道中烟气的排出方向，所述第一换热部位于所述第二换热部的上游；热泵机组，所述热泵机组设置有冷凝侧和蒸发侧；所述冷凝侧设置有供热管路，所述供热管路经过所述第一换热部后向外供热；所述蒸发侧设置有换热管路，所述换热管路经过所述第二换热部；所述余热深度利用***的制热能效在7.5至8之间。
可选地，所述供热管路的回水端与所述冷凝侧的冷水端连接，所述冷凝侧的热水端通过所述第一换热部与所述供热管路的供水端连接。
可选地，所述烟气的温度在150℃至165℃之间，烟气水露点温度在45℃至50℃之间。
可选地，所述第一换热部用于将烟气的排烟温度降至预设温度，所述预设温度高于所述烟气水露点温度10℃至13℃。
可选地，所述第二换热部用于将烟气的排烟温度降低到28℃至32℃之间。
可选地，所述供热管路中的热水温度大于所述烟气水露点温度。
可选地，所述供热管路的回水端的水温在39℃至41℃之间，所述供热管路的供水端的水温在54℃至55℃之间。
可选地，所述热泵机组的冷凝侧的热水端的水温在49℃至51℃之间。
可选地，所述换热管路在未经过所述蒸发器时的水温在26℃至24℃之间；所述换热管路在经过所述蒸发器后的水温在19℃至21℃之间。
可选地，所述换热管路上设置有第一水泵，所述供热管路上设置有第二水泵。
本发明技术方案与现有技术相比，具有如下优点：
1.本发明实施例提供了一种余热深度利用***，该余热深度利用***包括：烟道，用于向外排出高温烟气；换热装置，设置在所述烟道上；所述换热装置包括第一换热部和第二换热部，沿所述烟道中烟气的排出方向，所述第一换热部位于所述第二换热部的上游；热泵机组，所述热泵机组设置有冷凝侧和蒸发侧；所述冷凝侧设置有供热管路，所述供热管路经过所述第一换热部后向外供热；所述蒸发侧设置有换热管路，所述换热管路经过所述第二换热部；所述余热深度利用***的制热能效在7.5至8之间。
如此设置，可以通过第一换热部对烟气的显热能量进行吸收利用，还可以通过第二换热部对烟气的潜热能量进行吸收利用，从而可以通过换热装置对烟气的余热进行充分吸收利用，能够将供热管路最终提供的热水加热，可将烟气温度由160℃左右降至约35℃以下，使得余热深度利用***的制热温度在54℃至55℃之间，制热能效在7.5至8之间，提高该余热深度利用***的制热温度和制热能效值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通工人来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例余热深度利用***的整体结构示意图。
附图标记：
1、烟道；2、换热装置；21、第一换热部；22、第二换热部；3、热泵机组；4、供热管路；5、换热管路。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通工人在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通工人而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
目前，因发电产生的烟气中含有大量的水蒸气，烟气向外排出的过程中，不但会损失大量的显热损失，还会有水蒸汽的潜热损失。现有技术中通常设置有烟气余热回收装置，但其制热出口温度提高的同时制热能效会降低。
因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中存在的烟气余热回收装置的随着制热温度的提高制热能效降低的问题，从而提供一种在提高制热温度的同时制热能效升高的余热深度利用***。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种余热深度利用***，该余热深度利用***包括：烟道1、换热装置2以及热泵机组3。
具体地，在本发明实施例中，烟道1用于向外排出高温烟气，烟道1可以为发电厂的烟道1，或者其他能够向外排出高温烟气的烟道1。换热装置2设置在所述烟道1上，所述换热装置2包括并排设置的第一换热部21和第二换热部22，沿所述烟道1中烟气的排出方向，所述第一换热部21位于所述第二换热部22的上游。所述热泵机组3设置有冷凝侧和蒸发侧，所述冷凝侧设置有供热管路4，第一换热部21设置在所述供热管路4上，使得所述供热管路4在经过所述第一换热部21后向外供热。所述蒸发侧设置有换热管路5，所述换热管路5上设置有第二换热部22，使得所述换热管路5中的回水经过所述第二换热部22后，回水温度变高，然后经过蒸发侧，与蒸发侧中的蒸发器进行换热。这样设置，可以使所述余热深度利用***的制热温度在54℃至55℃之间，制热能效在7.5至8之间。
如此设置，在烟道1向外排出高温烟气时，由于发电厂通过烟道1向外排出的烟气温度通常在160℃左右，所以，接近160℃的高温烟气能够通过第一换热部21对供热管路4中的热水进一步加热，供热管路4中的热水经过第一换热部21与接近160℃的高温烟气进行热交换，可以将供热管路4中的热水最高加热至60℃左右。因为供热管路4中的热水可以用来为用户供暖以及为用户提供生活热水，所以供暖之后的供热管路4中回水温度会下降至40℃左右。然后，40℃左右的温水经过热泵机组3加热，能够加热至50℃左右，然后再次通过进入第一换热部21中，从而50℃左右的温水经过第一换热部21与高温烟气进行热交换之后，再次加热至55℃，从而能够循环为用户提供热水，保证高效利用高温烟气的余热。
当然，本实施例仅仅是对供热管路4的功能进行举例说明，并不加以限制，本领域技术人员可以根据实际情况对供热管路4的功能进行改变，例如可以供暖或者为用户提供生活热水，能够起到相同的技术效果即可。
进一步地，在接近160℃的高温烟气与第一换热部21进行热交换之后，温度可以下降到60℃左右。然后，第二换热部22可以对60℃左右的高温烟气进一步进行热交换，从而可以通过换热装置2对烟气的余热进行充分吸收利用，可将烟气温度由160℃左右降至约30℃以下，使得余热深度利用***的制热能效在7.5至8之间，提高该余热深度利用***的制热能效值。
进一步地，在本发明的一个可选实施例中，所述供热管路4的回水端与所述冷凝侧的冷水端连接，所述冷凝侧的热水端通过所述第一换热部21与所述供热管路4的供水端连接。
具体地，所述烟气的温度在150℃至165℃之间，烟气水露点温度在45℃至50℃之间。在本发明实施例中，所述第一换热部21用于将烟气的排烟温度降至预设温度，所述预设温度需要高于所述烟气水露点温度10℃至13℃，所述第二换热部22用于将烟气的排烟温度降低到28℃至32℃之间。并且，所述供热管路4中的热水温度大于所述烟气水露点温度。
当然，本发明实施例仅仅是对烟气水露点温度进行举例说明，并不加以限制，本领域技术人员可根据实际情况获取不同的烟气水露点温度，能够实现相同的技术效果即可。
在本发明实施例中，在烟气温度低于烟气水露点温度时，能够把烟气中的冷凝水析出来，释放更大的潜热热量，第二换热部22与换热管路5进行热交换之后，第二级换热器可以将烟气温度降至约30℃，并且能够将换热管路5中约20℃的水加热至25℃，然后将25℃的水进入热泵机组3作用于蒸发器。同时热泵机组3冷凝侧可以提供约50℃的热水，经过第一换热部通过供热管路4提供约55℃的热水供用户使用，供热管路4会将降温后的约40℃的回水重新进入热泵机组3及第一换热部21进行换热升温。
如此设置，可以通过余热深度利用***对烟气的余热进行深度吸收利用，能够避免现有技术中余热回收装置随着制热温度提高制热能效降低的问题。
进一步地，在本发明的一个可选实施例中，余热深度利用***中各个部位的水温如下：
所述供热管路4的回水端的水温在39℃至41℃之间，所述供热管路4的供水端的水温在54℃至55℃之间。所述冷凝侧的热水端的水温在49℃至51℃之间。所述换热管路5在未经过所述蒸发器时的水温在26℃至24℃之间；所述换热管路5在经过所述蒸发器后的水温在19℃至21℃之间。
当然，本实施例仅仅是对余热深度利用***中各个部位的水温进行举例说明，各部位的水温均是通过多次检验测得到。但是本实施例并不对此进行限制，本领域技术人员可以根据实际情况对测得的水温进行改变，能够起到相同的技术效果即可。
进一步地，在本发明的一个可选实施例中，所述换热管路5上设置有第一水泵，所述供热管路4上设置有第二水泵。从而可以通过第一水泵与第二水泵给管路中的水进行加压，保证余热深度利用***的正常运行。
本发明实施例余热深度利用***的制热能效值的计算原理如下：
1、烟气侧：
按燃烧天然气过剩空气系数为1.5(一般内燃机燃烧)，烟气余热溴化锂机组排烟温度按160℃计算，烟气的比热容为1.09kJ/kg.℃。
则，第一换热部21中的换热过程中，1kg/s烟气由160℃将至60℃时可以回收热量如下：
QA＝1kg/s×1.09×(160-60)＝109KW。
第二换热部22中的换热过程中，1kg/s烟气由60℃将至30℃时可以回收热量，烟气的露点温度为50℃，可回收的热量分显热和潜热两部分。
具体地，烟气由60℃降到50℃回收的显热为：
Q1＝1kg/s×1.09×(60-50)＝10.9KW；
从50℃降到30℃可回收的潜热为：
Q2＝1kg/s×4.18×(66-24.5)＝173.47KW，(50℃焓值:66kcal/kg，30℃焓值:24.5kcal/kg)；
所以，从60℃降到30℃，所回收热量为：
QB＝Q1+Q2＝10.9+173.47＝184.37KW。
2、热水侧：
压缩式热泵可回收的余热量为：184.37KW，此***压缩式热泵的COP(制热能效值)按5.8计算，则压缩式热泵可供出的热水功率为：
184.37×5.8÷4.8＝222.78KW；
热泵机组出口供回水温度50℃/40℃的热水流量为：
222.78÷4.18÷(50-40)＝5.33kg/s；
余热深度利用***可供出的热水温度为：
109÷4.18÷5.33+50℃＝54.89℃；
所以，热泵机组输入的电功率为：222.78÷5.8＝38.41KW，余热深度利用***中水泵的总功率约为：4.0KW。
因此，余热深度利用***的COP＝(222.78+109)÷(38.41+4)＝7.87，所以能够在提高制热温度的同时提高该余热深度利用***的制热能效值。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通工人来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种余热深度利用***，其特征在于，包括：
烟道(1)，用于向外排出高温烟气；
换热装置(2)，设置在所述烟道(1)上；所述换热装置(2)包括第一换热部(21)和第二换热部(22)，沿所述烟道(1)中烟气的排出方向，所述第一换热部(21)位于所述第二换热部(22)的上游；
热泵机组(3)，所述热泵机组(3)设置有冷凝侧和蒸发侧；所述冷凝侧设置有供热管路(4)，所述供热管路(4)经过所述第一换热部(21)后向外供热；所述蒸发侧设置有换热管路(5)，所述换热管路(5)经过所述第二换热部(22)；
所述余热深度利用***的制热能效在7.5至8之间。
2.根据权利要求1所述的余热深度利用***，其特征在于，所述供热管路(4)的回水端与所述冷凝侧的冷水端连接，所述冷凝侧的热水端与所述第一换热部(21)的冷水端连接，所述第一换热部(21)的热水端与所述供热管路(4)的供水端连接。
3.根据权利要求1或2所述的余热深度利用***，其特征在于，所述烟气的温度在150℃至165℃之间，烟气水露点温度在45℃至50℃之间。
4.根据权利要求3所述的余热深度利用***，其特征在于，所述第一换热部(21)用于将烟气的排烟温度降至预设温度，所述预设温度高于所述烟气水露点温度10℃至13℃。
5.根据权利要求4所述的余热深度利用***，其特征在于，所述第二换热部(22)用于将烟气的排烟温度降低到28℃至32℃之间。
6.根据权利要求4或5所述的余热深度利用***，其特征在于，所述供热管路(4)中的热水温度大于所述烟气水露点温度。
7.根据权利要求6所述的余热深度利用***，其特征在于，所述供热管路(4)的回水端的水温在39℃至41℃之间，所述供热管路(4)的供水端的水温在54℃至55℃之间。
8.根据权利要求7所述的余热深度利用***，其特征在于，所述冷凝侧的热水端的水温在49℃至51℃之间。
9.根据权利要求7或8所述的余热深度利用***，其特征在于，所述换热管路(5)在未经过所述蒸发侧中蒸发器时的水温在26℃至24℃之间；所述换热管路(5)在经过所述蒸发器后的水温在19℃至21℃之间。
10.根据权利要求7或8所述的余热深度利用***，其特征在于，所述换热管路(5)上设置有第一水泵，所述供热管路(4)上设置有第二水泵。
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