一种余热回收及烟气消白热泵机组
阅读说明：本技术 一种余热回收及烟气消白热泵机组 (Waste heat recovery and smoke white heat pump unit ) 是由 姜鉴明 姜鹤 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种余热回收及烟气消白热泵机组,涉及热泵机组技术领域,包括热泵模块、水力模块和烟气模块,所述压缩机的排气口通过管道与冷凝器的制冷剂侧进口连通,所述冷凝器的制冷剂侧出口通过管道与膨胀阀连通,所述膨胀阀通过管道与蒸发器的制冷剂侧进口连通,所述冷水泵与冷冻水热泵回水口连通,本发明通过在锅炉排烟的烟囱上增加一个吸热的换热器,把烟气里的热量提取出来,温度降低以后,烟气中的水蒸气冷凝成液态,氮氧化物溶解到液态水中,这样既回收了热量,又降低烟气里的水蒸气和氮氧化物的含量；后面再增加一个放热的换热器,提高排烟温度,降低相对湿度,使得排到大气中以后不易形成白烟。(The invention provides a waste heat recovery and smoke gas white heat pump unit, which relates to the technical field of heat pump units and comprises a heat pump module, a hydraulic module and a smoke gas module, wherein an exhaust port of a compressor is communicated with a refrigerant side inlet of a condenser through a pipeline, a refrigerant side outlet of the condenser is communicated with an expansion valve through a pipeline, the expansion valve is communicated with a refrigerant side inlet of an evaporator through a pipeline, and a cold water pump is communicated with a water return port of a chilled water heat pump; and a heat exchanger for releasing heat is additionally arranged at the back, so that the exhaust smoke temperature is improved, and the relative humidity is reduced, so that white smoke is not easily formed after the exhaust smoke is exhausted into the atmosphere.)
技术领域
本发明涉及热泵机组技术领域，具体为一种余热回收及烟气消白热泵机组。
背景技术
锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体；锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分，锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能；提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用；产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
锅炉的烟气中存在大量的热量，这些热量具备良好的回收价值，现有的换热器在对烟气吸热时，吸收的效果较差，而且烟气在吸热排出后容易形成白烟，基于此，本发明设计了一种余热回收及烟气消白热泵机组，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种余热回收及烟气消白热泵机组，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种余热回收及烟气消白热泵机组，包括热泵模块、水力模块和烟气模块，所述热泵模块包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、冷水泵和热水泵，所述冷凝器和蒸发器均是一种换热器，所述冷凝器的一侧为制冷剂侧，另一侧为冷却水侧，所述蒸发器的一侧为制冷剂侧，另一侧为冷冻水侧，所述压缩机的排气口通过管道与冷凝器的制冷剂侧进口连通，所述冷凝器的制冷剂侧出口通过管道与膨胀阀连通，所述膨胀阀通过管道与蒸发器的制冷剂侧进口连通，所述蒸发器的制冷剂侧出口通过管道与压缩机的吸气口连通，所述冷凝器的冷却水侧设有冷却水热泵回水口和冷却水热泵供水口，所述冷水泵与冷却水热泵回水口连通，所述蒸发器的冷冻水侧设有冷冻水热泵回水口和冷冻水热泵供水口，所述冷水泵与冷冻水热泵回水口连通。
优选的，所述水力模块包括末端均压罐、热回收总回水口、热回收总供水口、末端锅炉供水口、末端锅炉回水口、末端供热水泵、末端供水口和末端回水口，所述热回收总回水口设置在末端均压罐下侧的左端，所述热回收总供水口设置在末端均压罐下侧的右端，所述末端锅炉供水口设置在末端均压罐的右侧，所述末端锅炉回水口设置在末端均压罐的左侧，所述末端供水口连通在末端均压罐上侧的右端，所述末端供热水泵与末端供水口连通，所述末端回水口连通在末端均圧罐上侧的左端。
优选的，所述烟气模块包括换热器外壳、放热换热器、吸热换热器、热回收烟气供水口、热回收烟气回水口、冷水烟气供水口、冷水烟气回水口、混水阀和温度传感器，所述放热换热器、吸热换热器从上到下依次设置在换热器外壳的内腔，所述热回收烟气供水口和热回收烟气回水口分别连通在放热换热器的两端，所述混水阀有三个接口，其中两个接口连通在放热换热器和冷却水烟气回水口所在的管道之间，且混水阀的另一接口与冷却水烟气供水口相连接，所述冷水烟气供水口和冷水烟气回水口连通在吸热换热器的两端，所述温度传感器安装在换热器外壳的侧壁上。
优选的，所述换热器外壳的顶部设有烟气出口，所述换热器外壳的底部设有烟气进口。
优选的，所述热回收热泵供水口与热回收总供水口连通，热回收烟气回水口与热回收总回水口连通。
优选的，所述热回收烟气供水口与热回收热泵回水口连通，所述冷水烟气回水口与冷水热泵供水口连通，所述冷水烟气供水口与冷冻水热泵回水口连通。
优选的，所述烟气模块和热泵模块设有多组，且与水利模块通过管道并联。
优选的，所述末端供热水泵、末端供水口和末端回水口均设有多组。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在锅炉排烟的烟囱上增加一个吸热的换热器，把烟气里的热量提取出来，温度降低以后，烟气中的水蒸气冷凝成液态，氮氧化物溶解到液态水中，这样既回收了热量，又降低烟气里的水蒸气和氮氧化物的含量；后面再增加一个放热的换热器，提高排烟温度，降低相对湿度，使得排到大气中以后不易形成白烟；
而且，吸热的换热器连接热泵的蒸发器，通冷冻水，放热的换热器接热泵的冷凝器，通冷却水，热泵冷却水同时接通末端的供热管网，把热量用于供暖；加热烟气和加热末端供暖的分支处，通过混水阀调节，分配流量，调节的依据是排烟温度，并通过温度传感器测量，PID 调节，达到精确控制热量分配的效果。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明连接示意图；
图2为本发明模块连接示意图；
图3为本发明热泵模块结构示意图；
图4为本发明水力模块结构示意图；
图5为本发明烟气模块结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-热泵模块，101-压缩机，102-冷凝器，103-膨胀阀，104-蒸发器， 105-冷水泵，106-热水泵，2-水力模块，201-末端均压罐，202-热回收总回水口，203-热回收总供水口，204-末端锅炉供水口，205-末端锅炉回水口，206-末端供热水泵，207-末端供水口，208-末端回水口，3-烟气模块，301-换热器外壳，302-放热换热器，303-吸热换热器，304-热回收烟气供水口，305-热回收烟气回水口，306-冷水烟气供水口，307- 冷水烟气回水口，308-混水阀，309-温度传感器，4-热回收热泵回水口， 5-热回收热泵供水口，6-冷水热泵回水口，7-冷水热泵供水口，8-烟气出口，9-烟气进口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种余热回收及烟气消白热泵机组，包括热泵模块1、水力模块2和烟气模块3，热泵模块1 包括压缩机101、冷凝器102、膨胀阀103、蒸发器104、冷水泵105 和热水泵106，冷凝器102和蒸发器104均是一种换热器，冷凝器102的一侧为制冷剂侧，另一侧为冷却水侧，所述蒸发器104的一侧为制冷剂侧，另一侧为冷冻水侧，压缩机101的排气口通过管道与冷凝器 102的制冷剂侧进口连通，冷凝器102的制冷剂侧出口通过管道与膨胀阀103连通，膨胀阀103通过管道与蒸发器104的制冷剂侧进口连通，蒸发器104的制冷剂侧出口通过管道与压缩机101的吸气口连通，冷凝器102的冷却水侧设有冷却水热泵回水口4和冷却水热泵供水口5，冷水泵105与冷却水热泵回水口4连通，蒸发器104的冷冻水侧设有冷冻水热泵回水口6和冷冻水热泵供水口7，冷水泵105与冷冻水热泵回水口6连通。
其中，水力模块2包括末端均压罐201、热回收总回水口202、热回收总供水口203、末端锅炉供水口204、末端锅炉回水口205、末端供热水泵206、末端供水口207和末端回水口208，热回收总回水口202 设置在末端均压罐201下侧的左端，热回收总供水口203设置在末端均压罐201下侧的右端，末端锅炉供水口204设置在末端均压罐201 的右侧，末端锅炉回水口205设置在末端均压罐201的左侧，末端供水口207连通在末端均压罐201上侧的右端，末端供热水泵206与末端供水口207连通，末端回水口208连通在末端均压罐201上侧的左端，水力模块设计为分布式循环供水方式，根据末端实际分区情况配置末端供热水泵的数量，与末端均压罐形成末端水循环；末端锅炉供水口与末端锅炉回水口同时接入末端均压罐，形成末端锅炉循环；热回收总供水口与热回收总回水口同时接入末端均压罐，形成热回收循环；三种循环水在末端均压罐内混合，此分布式循环供水方式，利于水力平衡调节，便于节能运行。
其中，烟气模块3包括换热器外壳301、放热换热器302、吸热换热器303、热回收烟气供水口304、热回收烟气回水口305、冷水烟气供水口306、冷水烟气回水口307、混水阀308和温度传感器309，放热换热器302、吸热换热器303从上到下依次设置在换热器外壳301的内腔，热回收烟气供水口304和热回收烟气回水口305分别连通在放热换热器302的两端，混水阀308有三个接口，其中两个接口连通在放热换热器302和冷却水烟气回水口305所在的管道之间，且混水阀 308的另一接口与冷却水烟气供水口304相连接，冷水烟气供水口306和冷水烟气回水口307连通在吸热换热器303的两端，温度传感器309 安装在换热器外壳301的侧壁上，高温烟气(60℃)从烟气进口进入，经过吸热换热器，烟气被冷却至低温状态(10℃)，此时水蒸气溶解烟气中的氮氧化物并凝结成液态回流到锅炉烟道底部，降温后的烟气再经过放热换热器，温度升高(20℃)，相对湿度降低，从烟气出口排出，不易形成白烟。
其中，换热器外壳301的顶部设有烟气出口8，换热器外壳301的底部设有烟气进口9，通过烟气进气9连通锅炉烟道。
其中，热回收热泵供水口5与热回收总供水口203连通，热回收烟气回水口305与热回收总回水口202连通。
其中，热回收烟气供水口304与热回收热泵回水口4连通，冷水烟气回水口307与冷水热泵供水口7连通，冷水烟气供水口306与冷水热风回水口6连通。
其中，烟气模块3和热泵模块1设有多组(也可以为一组)，且与水利模块2通过管道并联。
其中，末端供热水泵206、末端供水口207和末端回水口208均设有多组(也可以为一组)。
本实施例的一个具体应用为：
本发明的热泵模块有三个循环，分别是冷水循环、热回收循环和制冷剂循环，三个相对密闭的结构。制冷剂循环中充注有制冷剂、冷冻水循环中充注有冷冻水、冷却水循环充注有冷却水，三种工质相对密闭但可以传递热量；
冷水循环负责将高温烟气中的热量吸收到蒸发器，热泵循环负责将蒸发器中的热量搬运至冷凝器，热回收循环负责将热量送至水力模块，为末端供热。
冷水循环：冷冻水从冷水泵通往蒸发器，冷水在蒸发器中向制冷剂侧放出热量，温度降低，之后通往吸热换热器吸收烟气的余热，冷冻水温度升高，再通往冷水泵，往复循环。
制冷剂循环：制冷剂从压缩机排气侧通往冷凝器制冷剂侧，向放热换热器放热，制冷剂冷凝成低温高压液态制冷剂，之后制冷剂再经过膨胀阀减压，通往蒸发器制冷剂侧蒸发，吸收吸热换热器中的热量，制冷剂蒸发后变为低温气态制冷剂，之后再通往压缩机吸气侧，经过压缩机做功，变为高温高压的气态，往复循环。
热回收循环：冷却水从热水泵通往冷凝器，热水在冷凝器中吸收制冷剂的热量，温度升高，之后通往放热换热器对烟气进行加热，冷却水温度降低，再通往热水泵，往复循环。
热回收烟气供水与热回收烟气回水管之间配备混水阀，通过调节混水阀的开度，分配放热换热器与热回收烟气回水管之间的流量，来调节最终的排烟温度。混水阀开度调节的依据是排烟温度，通过温度传感器测量烟气出口的排烟温度，排烟温度高于设定值(如20℃)，减小放热换热器流量，增加热回收烟气回水管流量，排烟温度低于设定值(如20℃)，增加放热换热器流量，减小热回收烟气回水管流量，宜采用PID调节，达到精确控制排烟温度，精确分配热回收量的效果。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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