公布日：2024.06.18

申請(qǐng)日：2023.12.20

分類號(hào)：F23J15/06(2006.01)I;F28D7/04(2006.01)I;F28D21/00(2006.01)I;F01K27/00(2006.01)I;F01K25/04(2006.01)I

摘要

本發(fā)明公開了一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其包括：收水塔，循環(huán)泵，換熱器，將收水塔底部熱水與熱力循環(huán)盤管內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行間接換熱，熱水降溫后，一部分進(jìn)入噴淋層進(jìn)行噴灑，另一部分則輸出系統(tǒng)，維持收水塔內(nèi)液面穩(wěn)定；回收水池，存放從換熱器而來(lái)的低溫?zé)煔饣厥账�；壓縮機(jī)，將經(jīng)過(guò)換熱器加熱后的氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行壓縮，使其溫度和壓力得到大幅提升。本發(fā)明所提供的煙氣收水收熱系統(tǒng)，可以從濕熱煙氣中收水的同時(shí)，回收該煙氣中的余熱，并通過(guò)壓縮機(jī)將其轉(zhuǎn)化為高溫高品質(zhì)熱源，給廠內(nèi)需要加熱的流體加熱，另一部分則通過(guò)液體膨脹機(jī)以電能的形式輸出，實(shí)現(xiàn)了收水、余熱利用和余熱發(fā)電的三項(xiàng)功能，極具經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

權(quán)利要求書

1.一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于，包括：收水塔（1），分別設(shè)置在收水塔（1）側(cè)壁的煙氣進(jìn)口（2）、頂端的煙氣出口（4）以及設(shè)置在收水塔（1）內(nèi)部供冷水噴淋并與濕熱煙氣直接接觸的噴淋層（3）；循環(huán)泵（5），與收水塔（1）底端連接且供收水塔（1）的內(nèi)腔中收到的水進(jìn)行換熱循環(huán)；換熱器（6），與循環(huán)泵（5）的輸出端連接且供收水塔（1）底部熱水與熱力循環(huán)盤管內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行間接換熱，熱水降溫后，一部分進(jìn)入噴淋層進(jìn)行噴灑，另一部分則輸出系統(tǒng)，以使收水塔內(nèi)液面穩(wěn)定；回收水池（7），安裝于換熱器（6）輸出端且用于存放從換熱器（6）而來(lái)的低溫?zé)煔饣厥账�；壓縮機(jī)（10），用于經(jīng)過(guò)換熱器（6）加熱后的氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行壓縮，使其溫度和壓力上升；熱回收器（9），與換熱器（6）輸出的一端連接且用于廠內(nèi)需要加熱的流體與循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行間接換熱以使熱能初步回收；液體膨脹機(jī)（8），將經(jīng)過(guò)熱回收器（9）降溫后的液態(tài)循環(huán)工質(zhì)膨脹推動(dòng)液體膨脹機(jī)（8）的轉(zhuǎn)子。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于：所述噴淋層（3）包括至少2層，噴淋覆蓋率大于200%。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于：所述換熱器（6）采用換熱盤管間接換熱，收水塔（1）內(nèi)回收的溫水通過(guò)循環(huán)泵（5）加壓后，由下向上通過(guò)換熱器（6），而經(jīng)過(guò)液體膨脹機(jī)（8）低溫循環(huán)工質(zhì)由上而下在盤管內(nèi)通過(guò)換熱器（6）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于：所述換熱器（6）頂部設(shè)置有流向回收水池（7）的出水口，將經(jīng)過(guò)換熱降溫后的回收水通過(guò)該出水口收集到回收水池（7）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于：所述壓縮機(jī)（10）需要壓縮處于氣體狀態(tài)的循環(huán)工質(zhì)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于：所述熱回收器（9）采用換熱盤管間接換熱，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后的高溫高壓工質(zhì)在盤管內(nèi)通過(guò)，而廠內(nèi)需要加熱的流體在盤管外通過(guò)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器（6）、壓縮機(jī)（10）、熱回收器（9）及液體膨脹機(jī)（8）所組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)中，所循環(huán)的工質(zhì)采用無(wú)機(jī)或有機(jī)工質(zhì)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于，所述液體膨脹機(jī)（8）利用部分或全部液化狀態(tài)的高壓工質(zhì)推動(dòng)轉(zhuǎn)子以使壓能與電能的轉(zhuǎn)化。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，其特征在于，所述液體膨脹機(jī)（8）在高壓液態(tài)工質(zhì)膨脹成低壓氣液混合態(tài)時(shí)，溫度降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，以解決背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種煙氣收水收熱系統(tǒng)，包括：收水塔，分別設(shè)置在收水塔側(cè)壁的煙氣進(jìn)口、頂端的煙氣出口以及設(shè)置在收水塔內(nèi)部供冷水噴淋并與濕熱煙氣直接接觸的噴淋層；循環(huán)泵，與收水塔底端連接且供收水塔的內(nèi)腔中收到的水進(jìn)行換熱循環(huán)；換熱器，與循環(huán)泵的輸出端連接且供收水塔底部熱水與熱力循環(huán)盤管內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行間接換熱，熱水降溫后，一部分進(jìn)入噴淋層進(jìn)行噴灑，另一部分則輸出系統(tǒng)，以使收水塔內(nèi)液面穩(wěn)定；回收水池，安裝于換熱器輸出端且用于存放從換熱器而來(lái)的低溫?zé)煔饣厥账�；壓縮機(jī)，用于經(jīng)過(guò)換熱器加熱后的氣態(tài)循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行壓縮，使其溫度和壓力上升；熱回收器，與換熱器輸出的一端連接且用于廠內(nèi)需要加熱的流體與循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行間接換熱以使熱能初步回收；液體膨脹機(jī)，將經(jīng)過(guò)熱回收器降溫后的液態(tài)循環(huán)工質(zhì)膨脹推動(dòng)液體膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選的，所述噴淋層包括至少2層，噴淋覆蓋率大于200%。

優(yōu)選的，所述換熱器采用換熱盤管間接換熱，收水塔內(nèi)回收的溫水通過(guò)循環(huán)泵加壓后，由下向上通過(guò)換熱器，而經(jīng)過(guò)液體膨脹機(jī)低溫循環(huán)工質(zhì)由上而下在盤管內(nèi)通過(guò)換熱器。

優(yōu)選的，所述換熱器頂部設(shè)置有流向回收水池的出水口，將經(jīng)過(guò)換熱降溫后的回收水通過(guò)該出水口收集到回收水池。

優(yōu)選的，所述壓縮機(jī)需要壓縮處于氣體狀態(tài)的循環(huán)工質(zhì)。

優(yōu)選的，所述熱回收器采用換熱盤管間接換熱，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后的高溫高壓工質(zhì)在盤管內(nèi)通過(guò)，而廠內(nèi)需要加熱的流體在盤管外通過(guò)。

優(yōu)選的，所述換熱器、壓縮機(jī)、熱回收器及液體膨脹機(jī)所組成的熱力循環(huán)系統(tǒng)中，所循環(huán)的工質(zhì)采用無(wú)機(jī)或有機(jī)工質(zhì)。

優(yōu)選的，所述液體膨脹機(jī)利用部分或全部液化狀態(tài)的高壓工質(zhì)推動(dòng)轉(zhuǎn)子以使壓能與電能的轉(zhuǎn)化。

優(yōu)選的，所述液體膨脹機(jī)在高壓液態(tài)工質(zhì)膨脹成低壓氣液混合態(tài)時(shí)，溫度降低。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：該煙氣收水收熱系統(tǒng)，在濕熱煙氣向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，與噴淋層所噴淋的冷水直接接觸，煙氣溫度快速降低，煙氣中的水蒸氣因過(guò)飽和而以液態(tài)水滴的形式析出，被冷水洗滌而匯入噴淋水中，噴淋水經(jīng)過(guò)與濕熱煙氣換熱，本身溫度也得到升高。降溫后的煙氣所攜帶的水蒸氣大幅降低，并由收水塔上部的煙氣出口而排出系統(tǒng)，至此，大量煙氣中所攜帶的水已經(jīng)被洗滌收回，而且其攜帶的部分余熱也被噴淋水所捕集而轉(zhuǎn)移到水側(cè)。該部分換熱后升溫的熱水被持續(xù)由循環(huán)泵抽出，并壓入換熱器，由殼程內(nèi)通過(guò)，另一方面，在換熱器管程內(nèi)通過(guò)的為剛經(jīng)過(guò)液體膨脹機(jī)后的低溫低壓工質(zhì)，兩種流體在換熱器內(nèi)錯(cuò)流運(yùn)動(dòng)，通過(guò)盤管壁面進(jìn)行間接換熱。收水塔內(nèi)的抽出的溫水得以降溫，一部分充當(dāng)新的冷源重新進(jìn)入收水塔進(jìn)行噴淋，給濕熱煙氣降溫，另一部分則在經(jīng)過(guò)降溫后，由換熱器頂部輸出系統(tǒng)，存入回收水池內(nèi)。由于收水塔內(nèi)持續(xù)收水，因此該部分回收水輸出系統(tǒng)可以保持收水塔液面的穩(wěn)定；在余熱回收方面，經(jīng)過(guò)換熱器與溫水進(jìn)行換熱后的循環(huán)工質(zhì)，其內(nèi)能得以升高，本身由氣液混合態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，然后經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后，溫度大幅升高，成為高溫高壓氣體。這部分循環(huán)工質(zhì)首先進(jìn)入熱回收器的管程，而熱回收器的殼程內(nèi)流動(dòng)的是廠內(nèi)其他需要加熱的流體（可以是水或其他液體或氣體），這兩部分流體錯(cuò)流傳輸，通過(guò)管壁進(jìn)行間接換熱，高溫高壓循環(huán)工質(zhì)逐步將熱量轉(zhuǎn)移給了需要加熱的流體，而本身得到冷卻，成為低溫高壓液體狀態(tài)。此時(shí)，該循環(huán)工質(zhì)由于本身壓力還很高，仍含有大量的能量，因此將這部分循環(huán)工質(zhì)通入液體膨脹機(jī)。由于液體膨脹機(jī)前后壓差很大，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將壓能轉(zhuǎn)化為電能。至此，循環(huán)工質(zhì)從溫水中得到的熱量已經(jīng)得到充分應(yīng)用，本身從低溫高壓狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪籂顟B(tài)，又可以作為優(yōu)質(zhì)冷源，重新進(jìn)入換熱器，抽取塔內(nèi)熱水的熱量。

綜上所述，本發(fā)明所提供的煙氣收水收熱系統(tǒng)，可以從濕熱煙氣中收水的同時(shí)，回收該煙氣中的余熱，并通過(guò)壓縮機(jī)將其轉(zhuǎn)化為高溫高品質(zhì)熱源，給廠內(nèi)需要加熱的流體加熱，另一部分則通過(guò)液體膨脹機(jī)以電能的形式輸出，實(shí)現(xiàn)了收水、余熱利用和余熱發(fā)電的三項(xiàng)功能，極具經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（發(fā)明人：宋端陽(yáng);采有林;梁鳳;姜岸）