一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统技术方案

本发明专利技术涉及一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统，其包括吸收器、发生器、冷凝器、溶液-水换热器、喷淋装置和驱动热源；吸收器的侧面分别开设有烟气进、出口，喷淋装置设置在位于烟气进口上方的吸收器内部；吸收器底部的稀溶液出口与发生器的稀溶液进口连接，发生器的浓溶液出口依次与溶液-水换热器的溶液通道和喷淋装置连接；发生器的一侧与驱动热源连接，发生器的顶部具有蒸汽出口，冷凝器与发生器的蒸汽出口连接；溶液-水换热器的水通道和冷凝器的换热管分别连通冷水与热用户。本发明专利技术使高温含湿气流进入发生器内直接与喷淋装置喷射的雾化工质直接接触传热传质，因此换热系数较高，换热过程中可以有效回收含湿气流中的热量与水蒸气，因此不受气流露点影响，使含湿气流温度大幅度降低排出吸收器。

【技术实现步骤摘要】
一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统
本专利技术涉及一种热泵系统，特别是关于一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收 式热泵系统。
技术介绍
目前的炼钢、炼铁、冶金和化工生产等工艺流程中大多都能产生较高品味的含湿 气流，如燃煤电厂烟气经脱硫处理后，水蒸气容积大约占排放烟气总量的10% ;燃气锅炉房 使用的天然气的主要成分为甲烷（CH4)，燃烧后排出的烟气中水蒸气容积成份接近20% ; 燃油锅炉房、空调系统等产生的含湿气流中都含有大量的水蒸气及汽化潜热，简单排放至 大气中不仅增加运行费用，而且会形成白烟，造成烟?或环境的酸性腐蚀。以燃气锅炉房为 例，一立方米天然气可以产生1. 55kg水蒸气，潜热大约为3600kJ/Nm3 (千焦/立方米），潜 热占天然气低位发热量的10%左右；烟气的排烟温度一般在l〇〇°C?150°C，有的甚至高达 200°C以上，因此回收含大量水蒸气的烟气具有重大的经济效益。目前的回收含大量水蒸气 的烟气的方法中，间壁式换热受含湿气流露点温度的影响，在不同的应用场合效果相差很 大，因此回收效果不好。 中国专利号CN101922821A，专利名称为一种高湿度烟气中水和潜热同时回收的方 法和热泵装置中提出吸收器涉及绝热型和内冷型，发生器内设有气液换热器，烟气经发生 器内的气液换热器后从吸收器底部侧面进入或直接进入吸收器，与从顶部侧面进入到吸收 器内部的浓溶液采用膜式传热传质后，从顶部排出。该专利技术专利流程为第二类吸收式热泵 时，吸收器温度为系统最高温度，膜式传热传质方式不能将含湿气流温度降低到足够低的 温度排出吸收器，因此回收的潜热有限，也不适用于含湿气流温度较低的情况；该专利技术流程 为第一类吸收式热泵时，吸收效率不能达到最优；吸收器结构不管是内冷型还是绝热型都 增加了结构复杂性，加工难度大，并且膜式换热换热系数低，吸收器需要很大的传热面积， 因此使用受限；供暖回水只回收了吸收器烟气释放的热量，冷凝器释放的热量采用低温冷 源回收，因此需要系统提供低温冷源，并且产生品味低的热能没有得到应用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种工业生产中产生的烟气余热资源加以循环利用的 回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种回收含湿气流余热的喷淋式开 式吸收式热泵系统，其特征在于，该热泵系统包括吸收器、发生器、冷凝器、溶液-水换热 器、喷淋装置和驱动热源；其中，所述吸收器的侧面分别开设有烟气进口和烟气出口，所述 喷淋装置设置在位于烟气进口上方的所述吸收器内部；所述吸收器底部的稀溶液出口通过 稀溶液管路与所述发生器的稀溶液进口连接，所述发生器的浓溶液出口通过浓溶液管路依 次与所述溶液-水换热器的溶液通道和所述喷淋装置连接；所述发生器的一侧与所述驱动 热源连接，所述发生器的顶部具有蒸汽出口，所述冷凝器与所述发生器的蒸汽出口连接；所 述溶液-水换热器的水通道和所述冷凝器的换热管通过冷热水管路分别连通冷水与热用 户。 在一个优选的实施例中，所述冷热水管路为串联的一路，即所述冷热水管路依次 串联所述溶液-水换热器的水通道和所述冷凝器的换热管，且冷水由所述溶液-水换热器 一侧流入或者由所述冷凝器一侧流入；或者所述冷热水管路分为并联的两路，即两路所述 冷热水管路分别连接所述溶液-水换热器的水通道和所述冷凝器的换热管。 在一个优选的实施例中，所述吸收器采用单级结构或串联的多级结构，且当所述 吸收器采用串联的多级结构时，在每级所述吸收器之间设置一挡板，各所述挡板的高度逐 级降低；末级吸收器底部的稀溶液出口通过所述稀溶液管路与所述发生器的稀溶液进口连 接，所述发生器的浓溶液出口通过所述浓溶液管路与首级吸收器内的喷淋装置连接；同时 在每级所述吸收器底部还开设有另一稀溶液出口，所述另一稀溶液出口依次通过一喷淋泵 和一所述溶液-水换热器连接所述喷淋装置，以形成自循环喷淋回路。 在一个优选的实施例中，冷水由末级溶液-水换热器依次向前通过各级溶液-水 换热器，最后经所述冷凝器的热水出口流出；或者冷水由首级溶液-水换热器依次向后通 过各级溶液-水换热器，最后经所述冷凝器的热水出口流出。 在一个优选的实施例中，所述驱动热源采用燃气驱动、热水驱动或乏汽驱动，且当 采用燃气驱动时，所述驱动热源的烟气出口直接连通外部环境，或者将所述驱动热源的烟 气出口与所述吸收器的烟气进口连接；当采用乏汽驱动时，所述驱动热源的乏汽出口直接 连通外部环境，或者将所述驱动热源的乏汽出口与所述冷凝器的热水出口连接。 在一个优选的实施例中，在所述冷凝器的底部开设一冷凝水出口，该冷凝水出口 通过冷凝水管路与一凝水箱连接，且当所述冷凝器的安装位置底端高度低于所述凝水箱内 液位时，需在所述冷凝水管路上设置一冷凝水泵，反之则不需要设置所述冷凝水泵。 在一个优选的实施例中，若所述吸收器内液位高度低于所述发生器的安装位置底 端高度，则需要在所述稀溶液管路上设置一用于将所述吸收器中稀溶液加压送入到所述发 生器中的溶液泵；反之则不需要设置溶液泵，但需要在所述浓溶液管路上设置一用于将所 述发生器中浓溶液加压送入所述吸收器内的喷淋泵。 在一个优选的实施例中，在所述吸收器与所述发生器之间设置一溶液换热器，且 所述溶液换热器的低温通道与所述稀溶液管路连通，高温通道则与所述浓溶液管路连通。 在一个优选的实施例中，在所述冷凝器的顶部经真空管路连接一真空泵。 在一个优选的实施例中，所述吸收器和发生器中的溶液采用溴化锂溶液、氯化钙 溶液或氯化锂溶液。 本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术中采用空腔结构的吸 收器底部出口通过管道连通发生器，发生器内部直接连通冷凝器，发生器侧壁的溶液出口 连通溶液-水换热器，溶液-水换热器通过管道连通设置于吸收器内部的喷淋装置，该装置 结构简单，安装及运行维护简便，且成本较低。高温含湿气流进入发生器内直接与喷淋装置 喷射的雾化工质直接接触传热传质，因此换热系数较高，换热过程中可以有效回收含湿气 流中的热量与水蒸气，因此不受气流露点影响，使含湿气流温度大幅度降低排出吸收器，采 用此种回收方式还适用于回收温度较低的饱和含湿气流中的水蒸气与汽化潜热，水蒸气带 走气流中的氮氧化物和硫化物，减少排出气体的对大气的污染，并且排出吸收器的气体露 点变低，因此室外不容易产生白色水汽。2、本专利技术中吸收器内烟气释放的热量和冷凝器中 水蒸气冷凝释放的热量均用于供暖系统内循环水的加热，有效利用低品位热源。3、本专利技术 可以根据实际工程需要在吸收器内设置多个喷淋装置和与之相连的溶液换热器、旁通管， 使得进入发生器内的烟气含湿气流温度和含湿量得到最大程度的降低，保证吸收器在较低 的温度下运行，提高吸收效率。本专利技术可以广泛用于工业生产中产生的烟气余热处理领域。 【附图说明】 以下结合附图来对本专利技术进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更 好地理解本专利技术，它们不应该理解成对本专利技术的限制。 图1是本专利技术实施例一的结构示意图； 图2是本专利技术实施例二的结构示意图； 图3是本专利技术实施例三的结构示意图； 图4是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统，其特征在于，该热泵系统包括吸收器、发生器、冷凝器、溶液‑水换热器、喷淋装置和驱动热源；其中，所述吸收器的侧面分别开设有烟气进口和烟气出口，所述喷淋装置设置在位于烟气进口上方的所述吸收器内部；所述吸收器底部的稀溶液出口通过稀溶液管路与所述发生器的稀溶液进口连接，所述发生器的浓溶液出口通过浓溶液管路依次与所述溶液‑水换热器的溶液通道和所述喷淋装置连接；所述发生器的一侧与所述驱动热源连接，所述发生器的顶部具有蒸汽出口，所述冷凝器与所述发生器的蒸汽出口连接；所述溶液‑水换热器的水通道和所述冷凝器的换热管通过冷热水管路分别连通冷水与热用户。

【技术特征摘要】
1. 一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统，其特征在于，该热泵系统包 括吸收器、发生器、冷凝器、溶液-水换热器、喷淋装置和驱动热源； 其中，所述吸收器的侧面分别开设有烟气进口和烟气出口，所述喷淋装置设置在位于 烟气进口上方的所述吸收器内部；所述吸收器底部的稀溶液出口通过稀溶液管路与所述发 生器的稀溶液进口连接，所述发生器的浓溶液出口通过浓溶液管路依次与所述溶液-水换 热器的溶液通道和所述喷淋装置连接；所述发生器的一侧与所述驱动热源连接，所述发生 器的顶部具有蒸汽出口，所述冷凝器与所述发生器的蒸汽出口连接；所述溶液-水换热器 的水通道和所述冷凝器的换热管通过冷热水管路分别连通冷水与热用户。2. 如权利要求1所述的一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统，其特征 在于，所述冷热水管路为串联的一路，即所述冷热水管路依次串联所述溶液-水换热器的 水通道和所述冷凝器的换热管，且冷水由所述溶液-水换热器一侧流入或者由所述冷凝器 一侧流入；或者所述冷热水管路分为并联的两路，即两路所述冷热水管路分别连接所述溶 液-水换热器的水通道和所述冷凝器的换热管。3. 如权利要求1所述的一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统，其特征 在于，所述吸收器采用单级结构或串联的多级结构，且当所述吸收器采用串联的多级结构 时，在每级所述吸收器之间设置一挡板，各所述挡板的高度逐级降低；末级吸收器底部的稀 溶液出口通过所述稀溶液管路与所述发生器的稀溶液进口连接，所述发生器的浓溶液出口 通过所述浓溶液管路与首级吸收器内的喷淋装置连接；同时在每级所述吸收器底部还开设 有另一稀溶液出口，所述另一稀溶液出口依次通过一喷淋泵和一所述溶液-水换热器连接 所述喷淋装置，以形成自循环喷淋回路。4. 如权利要求3所述的一种回收含湿气流余热的喷淋式开式吸收式热泵系统，其特征 在于，冷水由末级溶液-水换热器依次向前通过各级溶液-水换热器，最后经所述冷凝器的 热水出口流...

【专利技术属性】
技术研发人员：付林，贾红书，张世钢，周贤，刘华，赵玺灵，王潇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11