一种低品位烟气余热阶梯利用装置的制作方法

本申请属于烟气废热回收的，尤其涉及一种低品位烟气余热阶梯利用装置。

背景技术：

1、锅炉或各类动力装置燃烧天然气或油等化石燃料均会产生低品位烟气，通常该低品位烟气为高温烟气，这部分高温烟气直接排向大气或经节能器一次降温后排向大气。近些年，为进一步回收烟气热量，采用间壁式或喷淋式换热器配合吸收式热泵技术，可使烟温进一步降低至25℃左右。由于烟气温度较高，经一次换热利用后直接降低至25℃排放，既不符合能量梯级利用的要求，造成能量品味的浪费，另外作为吸收式热泵低温热源来说，单级换热也不利于提高蒸发温度，使得热泵能效降低和换热面积及成本增加；而且这部分高温烟气仅仅用来生产热水，不产生蒸汽，收益来源单一。再者，北方冬季采暖期，25℃的饱和湿烟气中所含的热量仍然远超空气中的热量；通常这部分烟气直接排向大气，浪费了宝贵的热量，还会造成一定白烟现象。

2、因此，如何提高低品位烟气热量回收的能效及对热量的多品位回收成为技术人员关注的问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种低品位烟气余热阶梯利用装置，包括：

2、第一一类热泵或第一二类热泵，所述第一一类热泵用于利用高温烟气将高温回水转化为第一高温供水并得到中温烟气，所述第一二类热泵用于利用高温烟气将高温回水转化为蒸汽并得到中温烟气；

3、多台/多级第二一类热泵，用于利用所述中温烟气将中温回水转化为第二高温供水并得到低温烟气；

4、电压缩热泵，用于利用所述低温烟气将低温回水转化为中温供水并得到可排烟气，所述可排烟气的温度低于或等于10℃。

5、进一步地，第一二类热泵的蒸发器/发生器的一端连通高温烟气管道，另一端连通中温烟气管道；或，第一一类热泵的发生器的一端连通高温烟气管道，另一端连通中温烟气管道；

6、多台/多级第二一类热泵的第二一类热泵蒸发器的一端连通中温烟气管道，另一端连通低温烟气管道；

7、电压缩热泵的蒸发器的一端连通低温烟气管道，另一端连通可排烟气管道。

8、进一步地，还包括多功能梯级换热塔，所述多功能梯级换热塔内从下至上依次设有高温换热器、中温换热器和低温换热器，所述多功能梯级换热塔内底部设有烟气入口和顶部设有烟气出口；

9、所述高温烟气依次经过高温换热器、中温换热器和低温换热器换热；

10、所述高温换热器内流通有驱动中介水，且与第一一类热泵或第一二类热泵连通；

11、所述中温换热器内流通有高温中介水/中温中介水，且与多台/多级第二一类热泵连通；

12、所述低温换热器内流通有低温中介水，且与电压缩热泵连通。

13、进一步地，第二一类热泵的蒸发器至少包括一级第二蒸发器和二级第二蒸发器；

14、所述中温换热器包括一级中温换热器和二级中温换热器；

15、所述一级中温换热器流通高温中介水，且与一级第二蒸发器连通；

16、所述二级中温换热器流通中温中介水，且与二级第二蒸发器连通。

17、进一步地，所述低温换热器包括：设置在所述多功能梯级换热塔内的低温喷淋层和位于所述低温喷淋层下方的低温隔水盘；

18、所述低温喷淋层与电压缩热泵的低温中介水出口端连通，用于向其与所述低温隔水盘之间的低温烟气喷淋低温中介水；所述低温隔水盘用于收集所述低温喷淋层喷淋的低温中介水，并流回电压缩热泵。

19、进一步地，所述一级中温换热器包括：设置在所述多功能梯级换热塔内的一级中温喷淋层和位于所述一级中温喷淋层下方的一级中温隔水盘；

20、所述一级中温喷淋层与一级第二蒸发器的高温中介水出口端连通，用于向其与所述一级中温隔水盘之间的中温烟气喷淋高温中介水；所述一级中温隔水盘用于收集所述一级中温喷淋层喷淋的高温中介水，并流回一级第二蒸发器；

21、所述二级中温换热器包括：设置在所述多功能梯级换热塔内的二级中温喷淋层和位于所述二级中温喷淋层下方的二级中温隔水盘；

22、所述二级中温喷淋层与二级第二蒸发器的中温中介水出口端连通，用于向其与所述二级中温隔水盘之间的中温烟气喷淋中温中介水；所述二级中温隔水盘用于收集所述二级中温喷淋层喷淋的中温中介水，并流回二级第二蒸发器。

23、进一步地，所述一级第二蒸发器的高温中介水出口端与所述二级第二蒸发器的中温中介水入口端连通，以用于使部分释放过热量的高温中介水参与所述二级第二蒸发器的中温中介水的循环。

24、进一步地，所述低温喷淋层与所述低温隔水盘之间设有填料层，以增加低温中介水与低温烟气的换热效率。

25、进一步地，中温换热器和低温换热器均为单段或多段，每段换热器均设有与其对应的热泵循环连通的喷淋层、填料层和级间隔水盘。

26、进一步地，所述中温换热器和所述低温换热器均为单级或多级，每级换热器均设有与其对应的热泵循环连通的喷淋层、填料层和级间隔水盘。

27、进一步地，高温换热器采用单级或多级翅片式或板式或热管式的换热形式。

28、进一步地，所述多台/多级第二一类热泵的驱动能源为燃气、蒸汽、高温热水和高温烟气中的一种。

29、进一步地，所述第一一类热泵或第一二类热泵、所述多台/多级第二一类热泵和电压缩热泵均为单级或多级串、并联；和/或，均为单台或多台串、并联。

30、进一步地，所述第一一类热泵或第一二类热泵与所述高温换热器之间、所述多台/多级第二一类热泵与所述中温换热器之间、电压缩热泵与所述低温换热器之间均设有循环泵，以驱动其内的中介水循环流动。

31、本申请的上述技术方案至少具有如下有益的技术效果：

32、本申请提出的低品位烟气余热阶梯利用装置对高温烟气按温度梯度进行热量回收，并且得到多温度梯度的蒸汽或水，提高了对低品位烟气热量回收的能效及实现对热量的多品位回收。

技术特征：

1.一种低品位烟气余热阶梯利用装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一二类热泵的蒸发器/发生器的一端连通高温烟气管道，另一端连通中温烟气管道；或，第一一类热泵的发生器的一端连通高温烟气管道，另一端连通中温烟气管道；

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括多功能梯级换热塔(20)，所述多功能梯级换热塔(20)内从下至上依次设有高温换热器、中温换热器和低温换热器，所述多功能梯级换热塔(20)内底部设有烟气入口(231)和顶部设有烟气出口(232)；

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，第二一类热泵蒸发器(201)至少包括一级第二蒸发器(203)和二级第二蒸发器(204)；

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述低温换热器(302)包括：设置在所述多功能梯级换热塔(20)内的低温喷淋层(303)和位于所述低温喷淋层(303)下方的低温隔水盘(41)；

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述一级中温换热器(2021)包括：设置在所述多功能梯级换热塔(20)内的一级中温喷淋层(211)和位于所述一级中温喷淋层(211)下方的一级中温隔水盘(421)；

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述一级第二蒸发器(203)的高温中介水(11)出口端与所述二级第二蒸发器(204)的中温中介水(12)入口端连通，以用于使部分释放过热量的高温中介水(11)参与所述二级第二蒸发器(204)的中温中介水(12)的循环。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述低温喷淋层(303)与所述低温隔水盘之间设有填料层(210)，以增加低温中介水(13)与低温烟气的换热效率。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，中温换热器(202)和所述低温换热器(302)均为单段或多段，每段换热器均设有与其对应的热泵循环连通的喷淋层、填料层(210)和级间隔水盘。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述中温换热器(202)和所述低温换热器(302)均为单级或多级，每级换热器均设有与其对应的热泵循环连通的喷淋层、填料层(210)和级间隔水盘。

11.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，高温换热器(102)采用单级或多级翅片式或板式或热管式的换热形式。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多台/多级第二一类热泵(52)的驱动能源为燃气、蒸汽、高温热水和高温烟气中的一种。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一一类热泵或第一二类热泵(51)、所述多台/多级第二一类热泵(52)和电压缩热泵(53)均为单级或多级串、并联；和/或，均为单台或多台串、并联。

14.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，第一一类热泵或第一二类热泵(51)与高温换热器(102)之间、多台/多级第二一类热泵(52)与中温换热器(202)之间、电压缩热泵(53)与低温换热器(302)之间均设有循环泵(60)，以驱动其内的中介水循环流动。

技术总结本申请属于烟气废热回收的技术领域，具体提出了一种低品位烟气余热阶梯利用装置，包括：第一一类热泵或第一二类热泵(51)，第一一类热泵用于利用高温烟气将高温回水(5)转化为第一高温供水并得到中温烟气，第一二类热泵用于利用高温烟气将高温回水(5)转化为蒸汽并得到中温烟气；多台/多级第二一类热泵(52)，用于利用中温烟气将中温回水(3)转化为第二高温供水(4)并得到低温烟气；电压缩热泵(53)，用于利用低温烟气将低温回水(1)转化为中温供水(2)并得到可排烟气。本申请对高温烟气按温度梯度进行热量回收，并且得到多温度梯度的蒸汽或水，提高了对低品位烟气热量回收的能效及实现对热量的多品位回收。技术研发人员：田田,冯恩泉,肖常磊,姚颖,邢师受保护的技术使用者：北京华源泰盟节能设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/12