烟气余热吸收式热泵系统的应用
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2 热泵烟热回收系统
热泵烟热回收系统是以吸收式热泵为核心， 将 低温烟热转移到供暖热水中的一整套设备， 使排烟 燃料的高位热值得以利用。 温度降低至 30 ħ以下， 回收绝大部分冷凝热， 从而使 热泵烟热回收系统主要由烟气换热器、 热泵、 热 水循环泵、 余热水循环泵、 加药装置等设备组成。在 烟气换热器中， 余热由烟气转移至余热循环水中； 在 热泵中， 余热由循环水转移至高温热水中。 吸收式热泵是一种可以将低温热量转移至高温 热源中的设备。其原理为， 以溴化锂浓溶液为吸收 剂， 水为蒸发剂， 利用水在低压真空状态下低沸点沸 腾的特性， 提取低位余热源的热量， 通过吸收剂回收 热量并转换制取工艺性或采暖用的热水。 烟气换热器是烟气与水直接接触式换热的设
低位热值的 8%， 而这些热量往往随着烟气排放至大 气中。如果可以将高位热量回收利用， 那么燃气的 热效率可以得到有效地提高。
1 传统烟热回收装置
烟气余热占我国工业余热总量的一半， 烟气余 热回收技术起步早、 发展快， 形成了多种多样的烟气 余热回收装置， 例如省煤器、 空预器或节能器等。无 论何种形式， 传统装置均通过换热的形式回收余 当烟温较低时， 只能使用空气吸收烟气余热。 “气-
3 余热吸收式热泵应用案例
锅炉房有 3 台 20 t 燃气热水锅炉。于 2016 年实施烟 热回收技改。项目安装 1 台 5.8 MW 热泵、 3 台烟气换 热器、 2 台余热循环水泵、 2 台凝水泵、 1 座循环水箱、 1 套自动加药装置和配套电气、 自控等设备。热泵烟 统。 热网回水母管进入锅炉房后， 分为三路， 对应三 进水管、 热泵进水管， 三路管线并联， 可通过阀门开 度调节三路管线的流量， 三路管线最终汇入对应的 锅炉入水管。 节能器出口分为两路， 一路直接汇入对应的锅 炉入水管， 一路汇入热泵入水管。节能器即可与热 泵并联， 也可用热泵串联， 正常运行时， 按并联运行， 见图 1。 乌鲁木齐兴锂热力开发有限责任公司山下燃气
燃气锅炉的热效率一般为 90%~94% ， 该热效率
备， 换热器由壳体、 填料、 喷嘴、 挡液板组成。余热循 环水自顶部喷淋， 烟气自下而上流动， 烟气和水直接 接触换热。换热过程中， 烟气中的水蒸气和酸性可 溶物同时混入余热循环水， 通过水质在线管理， 可以 保证循环水水质满足热泵的使用要求。
热量是燃烧时水蒸气吸收的热量， 这部分热量约为
104 DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2017.06.044
新疆有色金属
第6期
烟气余热吸收式热泵系统的应用
秦涛 （新疆昊鑫锂盐开发有限公司 乌鲁木齐 830006）
摘 要
针对烟气余热吸收式热泵的论述及应用。 烟气余热 吸收式热泵 应用
关键词
是以天然气低位热值为基础计算的。天然气的高位
3.2 烟风系统
图 1 热水系统工艺流程
各锅炉、 热泵的烟气均依次进入节能器、 接触式 换热器， 然后独立排出。
2017 年
新疆有色金属
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接触式换热器、 余热循环泵、 水箱和热泵组成余 热水循环回路。余热循环水自热泵出口后， 进入余 热水出水母管， 分别进入各接触式换热器， 并由电动 阀门调节循环水量。在接触式换热器内换热后， 汇 集进入水箱， 再由余热水循环泵送入热泵， 完成烟气 余热向热泵的输送， 见图 2。 凝水泵将不断增加的冷凝水送入热网补水箱。
造完成后该锅炉房在 2016~2017 采暖期用天然气为
循环水入口加装过滤器， 防止阻塞喷嘴。 动、 完全侵润的位置。
根据当地实际空气条件， 过量空气系数为 1.15， 通过反平衡法， 计算燃气锅炉热效率。反平衡
前空气比焓） ˑ烟气质量/燃气低位热值， 通过查表、 计 为散热损失， 按照规范取 1.5%。 度与热效率的对应关系见表 1。
70 95.3 60 95.8 50 99.3 40 103.2 35 1.045
本项目实际运行过程中热网循环泵剩余压头， 剩余压头不足时， 应加装 热网增压泵。
（3）热泵烟热回收系统增加的热网阻力较大， 应 （4）现场焊接管道不易冲洗， 在烟气换热器余热 （5）pH 值探头较短， 应安装在无气泡、 稳定流 （6）余热循环水箱入口管应探至水箱底部， 使水 参考文献
其中， q2 为排烟热损失=（排出烟气比焓 - 燃烧
算得到； q3 为化学不完全燃烧热损失， 按照规范取 1%； q4 为机械不完全燃烧热损失， 按照规范取 0%； q5
当燃气、 燃烧条件确定时， 排烟温度与热效率存
在一定的对应关系。经计算， 本项目条件下， 排烟温
图 2 烟风系统工艺流程
排烟温度℃) 热效率(%) 150 91.6 130 92.6
热。当烟温较高时， 可使用供暖回水吸收烟气余热； 热回收系统按工作介质可分为热水系统和烟风系 气” 换热系数非常低， 导致换热设备体积大、 成本高， 3.1 热水系统 且空气的热容量小， 很难将烟气温度降低至 30 ħ 以 下。换热时产生的冷凝水溶解烟气中的硫氧化物、 台锅炉。每一路再分为三路， 分别为直通管、 节能器 氮氧化物， 形成酸性液体， 对金属换热面产生强烈腐 蚀， 设备使用寿命无法保障。
表 1 排烟温度与热效率对应表
110 93.5 90 94.4
30 1.057
25 ħ， 过渡期排烟温度为 25~30 ħ， 极寒期排烟温度 为 30~35 ħ， 燃气热效率最低提高至 104.5%。 化， 在 2015~2016 年采暖期用天然气 890 万方。在改 800 万方， 节约达到 10%。 在运行期间每天回收 50 立方凝结水， 添加 25 kg 该燃气锅炉房供暖负荷近几年来没有发生变
4 热效率提升效果分析
分为 C1.0532H4.06， 燃烧化学式如下： 根据本项目燃气条件作组分分析， 燃气当量组 C1.0532H4.06 + 2.068O2 = 1.053CO2 + 2.030H2O
计算得到燃气烟气体积比为 12.37。 法计算燃气锅炉热效率公式： η=1 -q2-q3-q4-q5
