CN206771805U - 一种用于工业废气余热回收的消白烟型开式吸收式热泵*** - Google Patents
一种用于工业废气余热回收的消白烟型开式吸收式热泵*** Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种用于工业废气余热回收的消白烟型开式吸收式热泵***。该***包括吸收器、预热器、发生器、第一换热器和第二换热器；第二换热器为间壁式换热器；吸收器设有废气入口、废气出口和稀溶液出口，吸收器内设有位于废气出口下方的喷淋器；发生器设有稀溶液入口、浓溶液出口和蒸汽出口；吸收器经稀溶液出口依次与预热器、发生器相连通；发生器经浓溶液出口依次与预热器、第一换热器、喷淋器相连通；废气出口与第二换热器的冷流体通道相连通；蒸汽出口与第二换热器的热流体入口相连通。该***能够降低废气湿度，可以洗涤除去烟尘、硫化物等大气污染物；当废气流经间壁式换热器时，热流体可以有效提升废气的干球温度，进而消除“白烟”。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于工业废气余热回收的消白烟型开式吸收式热泵***。
背景技术
近年来，随着经济的飞速发展，钢铁、化工、电力、食品等行业生产中排放的高湿废气与日俱增，不仅浪费大量热能和水资源，同时排向环境后，与干冷空气接触混合后产生大量的“白烟”，水蒸汽冷凝的小液珠与硫化物、氮氧化物以及粉尘等颗粒物结合易形成雾霾，严重影响周边环境能见度以及居民的身心健康。
现有技术中的开式吸收式热泵***，通过循环的吸湿溶液与工业排放的高湿废气的进行热质交换，由热泵将其热量品位提升后输给用户。该***能够很好的解决余热回收的问题，但是消除“白烟”始终是一个难题。
目前，消除白烟的方法主要有两种，一是提高废气的温度，以提高其含湿能力；二是冷凝析出废气中的水蒸汽。美国的布赖恩.J.哈伯德.艾尔登.F.莫克里的中国专利CN1610575A依据第二种消雾机理，在蒸发冷却设备收水器与轴流风机之间增加间壁式的空气换热器，该设备换热效率很低，换热器的体积庞大，耗能大。中国专利CN103776277A公开了一种消雾环保节能型蒸发冷却设备，该专利依据第一种消雾机理，增加了空间加热器，对引入的环境空气加热，由于换热时间短，很难将其加热至需求的消雾温度，且小型轴流风机对蒸发冷却设备内的湿热空气的流场形成冲击，影响气流流动，进而影响蒸发冷却设备的冷却效率。中国专利CN201510281887.0公开了一种带消雾节水功能的收水器及蒸发冷却设备，该专利依据第二种消雾机理，将收水器改装为气-气间壁式换热器，耗能多，只耗能不产出。以上消白烟措施均采用气-气换热器，传热效率低，很难满足传热需求，进而难以消除“白烟”，且耗能严重。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术中消白烟***换热效率很低、耗能大、换热器的体积庞大的缺陷，而提供一种既能回收废气余热又能消除白烟的新型开式吸收式的热泵***。
本实用新型提供一种用于工业废气余热回收的消白烟型开式吸收式热泵***，其包括吸收器、预热器、发生器、第一换热器和第二换热器；所述第二换热器为间壁式换热器；所述吸收器设有废气入口、废气出口和稀溶液出口，所述吸收器内设有喷淋器，所述喷淋器位于所述废气出口的下方；所述发生器设有稀溶液入口、浓溶液出口和蒸汽出口；所述吸收器经所述稀溶液出口与所述预热器的冷流体通道相连通，再经所述稀溶液入口与所述发生器相连通；所述发生器经所述浓溶液出口依次与所述预热器的热流体通道、所述第一换热器的热流体通道和所述喷淋器相连通；所述废气出口与所述第二换热器的冷流体通道相连通；所述蒸汽出口与所述第二换热器的热流体入口相连通。
当高湿废气由吸收器的底部进入，与喷淋器喷淋向下的浓溶液(溴化锂溶液、氯化锂溶液、氯化钙溶液、氯化钠溶液等具有吸湿性的溶液)进行热质交换后，经过收水器除雾后经由废气出口，进入间壁式换热器的冷流体通道。浓溶液在上述热质交换过程中吸收高湿废气中的水分变为稀溶液，经预热器预热后，进入发生器提浓后，变为浓溶液经预热器、第一换热器后进入吸收器重新喷淋。稀溶液在发生器提浓过程中产生的蒸汽进入间壁式换热器的热流体入口，用于加热废气，经加热后的废气从间壁式换热器的冷流体出口排出。
本实用新型中，所述第二换热器的冷流体通道为壳程流体通道；所述第二换热器的热流体通道为管程流体通道。
本实用新型中，所述吸收器为本领域常规使用的吸收器，其包括废气入口、废气出口、喷淋液入口、稀溶液出口和收水器。所述吸收器较佳地设有填料层。
本实用新型中，所述预热器为本领域常规使用的预热器，用于实现稀溶液的预热。
本实用新型中，所述发生器为本领域常规使用的发生器，用于提浓稀溶液使之变为浓溶液。所述发生器的驱动热源一般为电或者驱动蒸汽。
本实用新型中，所述第一换热器为本领域常规使用的换热器，所述第一换热器的型式较佳地为间壁式。所述第一换热器的冷流体入口与冷却水管道相连通，所述第一换热器的冷流体出口与热水管道相连通。
本实用新型中，所述间壁式换热器为本领域常规使用的任何型式的间壁式换热器，常用的有翅片式、管式和板式。
本实用新型中，所述喷淋器为本领域常规使用的喷淋器，如：喷淋头。
优选地，所述发生器内设有加热器，所述加热器的两端设有驱动蒸汽入口和驱动蒸汽冷凝水出口，所述驱动蒸汽入口和所述驱动蒸汽冷凝水出口伸出至所述发生器的外部；所述蒸汽出口与所述间壁式换热器的热流体入口相连通的管道上设有引射器，所述蒸汽出口与所述引射器的吸入口相连通，所述驱动蒸汽冷凝水出口与所述引射器的工作流体入口相连通，所述引射器的排出口与所述间壁式换热器的热流体入口相连通。
优选地，所述蒸汽出口与所述间壁式换热器的热流体入口相连通的管道上设有冷凝器。
进一步优选地，所述第一换热器的冷流体出口与所述冷凝器的冷流体入口相连通。
更进一步优选地，所述发生器内设有加热器，所述加热器的两端设有驱动蒸汽入口和驱动蒸汽冷凝水出口，所述驱动蒸汽入口和所述驱动蒸汽冷凝水出口伸出至所述发生器的外部；所述驱动蒸汽冷凝水出口与所述冷凝器的热流体出口相连通。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的开式吸收式热泵***，能够降低废气湿度，可以洗涤除去烟尘、硫化物等大气污染物；当废气流经间壁式换热器时，热流体可以有效提升废气的干球温度，进而消除“白烟”。该开式吸收式热泵***，节能环保，能够将低品位热能有效提升后用以加热冷却水，使之变为热水；取用部分回收的热量用以消除废气的白雾，零耗能消“白烟”。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的消白烟型开式吸收式热泵***。
图2为本实用新型实施例2的消白烟型开式吸收式热泵***。
图3为本实用新型实施例3的消白烟型开式吸收式热泵***。
图4为本实用新型实施例4的消白烟型开式吸收式热泵***。
图5为对比例1的开式吸收式热泵***。
附图标记：
吸收器10 收水器11 预热器20 发生器30 第一换热器40
间壁式换热器50 引射器60 冷凝器70
F1高湿废气 F2加热后的废气 F3稀溶液 F4浓溶液
F5蒸汽 F6场内中水 F7冷却水 F8热水 F9高温冷凝水
F10驱动蒸汽 F11驱动蒸汽冷凝水 F12高温热水
具体实施方式
下面举4个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
实施例1
如图1所示的开式吸收式热泵***，其包括吸收器10、预热器20、发生器30、第一换热器40和第二换热器；第二换热器为间壁式换热器50；吸收器10设有废气入口、废气出口和稀溶液出口，吸收器10内设有喷淋器，喷淋器位于废气出口的下方；发生器30设有稀溶液入口、浓溶液出口和蒸汽出口；吸收器10经稀溶液出口与预热器20的冷流体通道相连通，再经稀溶液入口与发生器30相连通；发生器30经浓溶液出口依次与预热器20的热流体通道、第一换热器40的热流体通道和喷淋器相连通；废气出口与第二换热器的冷流体通道相连通；蒸汽出口与第二换热器的热流体入口相连通；第二换热器的冷流体通道为壳程流体通道；第二换热器的热流体通道为管程流体通道。第一换热器40的冷流体入口与冷却水管道相连通，第一换热器40的冷流体出口与热水管道相连通。
当高湿废气F1由吸收器10的底部进入，经填料层，与喷淋头喷淋向下的浓溶液F4(溴化锂溶液、氯化锂溶液、氯化钙溶液、氯化钠溶液等具有吸湿性的溶液)进行热质交换后，经过收水器11除雾后，经由废气出口，进入间壁式换热器50的冷流体通道。浓溶液F4在上述热质交换过程中吸收高湿废气F1中的水分变为稀溶液F3，经预热器20预热后，进入发生器30提浓后，变为浓溶液F4经预热器20、第一换热器40后进入吸收器10重新喷淋。稀溶液F3在发生器30提浓过程中产生的蒸汽F5进入间壁式换热器50的热流体入口，用于加热废气，经加热后的废气F2从间壁式换热器50的冷流体出口排出，从间壁式换热器50的热流体出口流出的蒸汽冷凝水作为场内中水F6加以利用。从冷却水管道流出的冷却水F7经第一换热器40加热后，变为热水F8，经热水管道输出加以利用。
实施例2
如图2所示的开式吸收式热泵***，其包括吸收器10、预热器20、发生器30、第一换热器40和第二换热器；第二换热器为间壁式换热器50；吸收器10设有废气入口、废气出口和稀溶液出口，吸收器10内设有喷淋器，喷淋器位于废气出口的下方；发生器30设有稀溶液入口、浓溶液出口和蒸汽出口；吸收器10经稀溶液出口与预热器20的冷流体通道相连通，再经稀溶液入口与发生器30相连通；发生器30经浓溶液出口依次与预热器20的热流体通道、第一换热器40的热流体通道和喷淋器相连通；废气出口与第二换热器的冷流体通道相连通；蒸汽出口与第二换热器的热流体入口相连通；第二换热器的冷流体通道为壳程流体通道；第二换热器的热流体通道为管程流体通道。
发生器30内还设有加热器，加热器的两端设有驱动蒸汽入口和驱动蒸汽冷凝水出口，驱动蒸汽入口和驱动蒸汽冷凝水出口伸出至发生器30的外部；蒸汽出口与间壁式换热器50的热流体入口相连通的管道上设有引射器60，蒸汽出口与引射器60的吸入口相连通，驱动蒸汽冷凝水出口与引射器60的工作流体入口相连通，引射器60的排出口与间壁式换热器50的热流体入口相连通。第一换热器40的冷流体入口与冷却水管道相连通，第一换热器40的冷流体出口与热水管道相连通。
驱动蒸汽F10作为驱动热源加热稀溶液F3，冷凝变为驱动蒸汽冷凝水F11，经驱动蒸汽冷凝水出口进入引射器60，稀溶液F3在发生器30提浓过程中产生的蒸汽F5进入引射器60，发生器30产生的蒸汽F5被驱动蒸汽冷凝水F11引射，两者混合后产生的高温热水F12经间壁式换热器50的热流体入口进入间壁式换热器50，用于加热废气。从间壁式换热器50的热流体出口流出的热水作为场内中水F6加以利用。从冷却水管道流出的冷却水F7经第一换热器40加热后，变为热水F8，经热水管道输出加以利用。
实施例3
如图3所示的开式吸收式热泵***，其包括吸收器10、预热器20、发生器30、第一换热器40和第二换热器；第二换热器为间壁式换热器50；吸收器10设有废气入口、废气出口和稀溶液出口，吸收器10内设有喷淋器，喷淋器位于废气出口的下方；发生器30设有稀溶液入口、浓溶液出口和蒸汽出口；吸收器10经稀溶液出口与预热器20的冷流体通道相连通，再经稀溶液入口与发生器30相连通；发生器30经浓溶液出口依次与预热器20的热流体通道、第一换热器40的热流体通道和喷淋器相连通；废气出口与第二换热器的冷流体通道相连通；蒸汽出口与第二换热器的热流体入口相连通。蒸汽出口与间壁式换热器50的热流体入口相连通的管道上设有冷凝器70。第一换热器40的冷流体入口与冷却水管道相连通，第一换热器40的冷流体出口与冷凝器70的冷流体入口相连通，冷凝器70的冷流体出口热水管道相连通。
稀溶液F3在发生器30提浓过程中产生的蒸汽进入冷凝器70，经冷凝后变为高温冷凝水F9，经间壁式换热器50的热流体入口进入间壁式换热器50，用于加热废气。从间壁式换热器50的热流体出口流出的低温冷凝水作为场内中水F6加以利用。从冷却水管道流出的冷却水F7经第一换热器40和冷凝器70加热后，变为热水F8，经热水管道输出加以利用。
实施例4
如图4所示的开式吸收式热泵***，其包括吸收器10、预热器20、发生器30、第一换热器40和第二换热器；第二换热器为间壁式换热器50；吸收器10设有废气入口、废气出口和稀溶液出口，吸收器10内设有喷淋器，喷淋器位于废气出口的下方；发生器30设有稀溶液入口、浓溶液出口和蒸汽出口；吸收器10经稀溶液出口与预热器20的冷流体通道相连通，再经稀溶液入口与发生器30相连通；发生器30经浓溶液出口依次与预热器20的热流体通道、第一换热器40的热流体通道和喷淋器相连通；废气出口与第二换热器的冷流体通道相连通；蒸汽出口与第二换热器的热流体入口相连通。蒸汽出口与间壁式换热器50的热流体入口相连通的管道上设有冷凝器70。
发生器30内还设有加热器，加热器的两端设有驱动蒸汽入口和驱动蒸汽冷凝水出口，驱动蒸汽入口和驱动蒸汽冷凝水出口伸出至发生器30的外部；驱动蒸汽冷凝水出口与冷凝器70的热流体出口相连通。
第一换热器40的冷流体入口与冷却水管道相连通，第一换热器40的冷流体出口与冷凝器70的冷流体入口相连通，冷凝器70的冷流体出口热水管道相连通。
稀溶液F3在发生器30提浓过程中产生的蒸汽F5进入冷凝器70，经冷凝后变为高温冷凝水F9，与发生器30的驱动蒸汽冷凝水F11，混合后，经间壁式换热器50的热流体入口进入间壁式换热器50，用于加热废气。从间壁式换热器50的热流体出口流出的低温冷凝水作为场内中水F6加以利用。从冷却水管道流出的冷却水F7经第一换热器40和冷凝器70加热后，变为热水F8，经热水管道输出加以利用。
综上所述，本实用新型的开式吸收式热泵***，能够降低废气湿度，可以洗涤除去烟尘、硫化物等大气污染物；当废气流经间壁式换热器50时，热流体可以有效提升废气的干球温度，进而消除“白烟”。该开式吸收式热泵***，节能环保，能够将低品位热能有效提升后用以加热冷却水F7，使之变为热水；取用部分回收的热量用以消除废气的白雾，零耗能消“白烟”。
应用实施例1
采用图2所示的开式吸收式热泵***，电厂湿法脱硫后50℃的饱和湿烟气通过吸收器10喷淋后，烟气温度上升至65℃，相对湿度为30％。随后，烟气进入间壁式换热器50被高温流体加热至80℃，含湿量保持不变，此时，相对湿度变为15％。烟气经间壁式换热器50的冷流体出口排出，无白雾。
对比例1
如图5所示的开式吸收式热泵***，其包括吸收器10、预热器20、发生器30、第一换热器40和冷凝器70；吸收器10设有废气入口、废气出口和稀溶液出口，吸收器10内设有喷淋器，喷淋器位于废气出口的下方；发生器30设有稀溶液入口、浓溶液出口和蒸汽出口；吸收器10经稀溶液出口与预热器20的冷流体通道相连通，再经稀溶液入口与发生器30相连通；发生器30经浓溶液出口依次与预热器20的热流体通道、第一换热器40的热流体通道和喷淋器相连通；蒸汽出口与冷凝器70的热流体入口相连通。第一换热器40的冷流体入口与冷却水管道相连通，第一换热器40的冷流体出口与冷凝器70的冷流体入口相连通，冷凝器70的冷流体出口热水管道相连通。
电厂湿法脱硫后50℃的饱和湿烟气通过吸收器10喷淋后，烟气温度上升至65℃，相对湿度为30％。经废气出口排出，产生大量白雾。
本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，均落在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于工业废气余热回收的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，其包括吸收器、预热器、发生器、第一换热器和第二换热器；所述第二换热器为间壁式换热器；
所述吸收器设有废气入口、废气出口和稀溶液出口，所述吸收器内设有喷淋器，所述喷淋器位于所述废气出口的下方；所述发生器设有稀溶液入口、浓溶液出口和蒸汽出口；
所述吸收器经所述稀溶液出口与所述预热器的冷流体通道相连通，再经所述稀溶液入口与所述发生器相连通；所述发生器经所述浓溶液出口依次与所述预热器的热流体通道、所述第一换热器的热流体通道和所述喷淋器相连通；所述废气出口与所述第二换热器的冷流体通道相连通；所述蒸汽出口与所述第二换热器的热流体入口相连通。
2.如权利要求1所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述第二换热器的冷流体通道为壳程流体通道；所述第二换热器的热流体通道为管程流体通道。
3.如权利要求1所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述吸收器设有填料层。
4.如权利要求1所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述第一换热器的型式为间壁式，所述第一换热器的冷流体入口与冷却水管道相连通，所述第一换热器的冷流体出口与热水管道相连通。
5.如权利要求1所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述间壁式换热器的型式选自翅片式、管式和板式中的一种。
6.如权利要求1所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述喷淋器为喷淋头。
7.如权利要求1所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述发生器内设有加热器，所述加热器的两端设有驱动蒸汽入口和驱动蒸汽冷凝水出口，所述驱动蒸汽入口和所述驱动蒸汽冷凝水出口伸出至所述发生器的外部；
所述蒸汽出口与所述间壁式换热器的热流体入口相连通的管道上设有引射器，所述蒸汽出口与所述引射器的吸入口相连通，所述驱动蒸汽冷凝水出口与所述引射器的工作流体入口相连通，所述引射器的排出口与所述间壁式换热器的热流体入口相连通。
8.如权利要求1所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述蒸汽出口与所述间壁式换热器的热流体入口相连通的管道上设有冷凝器。
9.如权利要求8所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述第一换热器的冷流体出口与所述冷凝器的冷流体入口相连通。
10.如权利要求9所述的消白烟型开式吸收式热泵***，其特征在于，所述发生器内设有加热器，所述加热器的两端设有驱动蒸汽入口和驱动蒸汽冷凝水出口，所述驱动蒸汽入口和所述驱动蒸汽冷凝水出口伸出至所述发生器的外部；所述驱动蒸汽冷凝水出口与所述冷凝器的热流体出口相连通。
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