一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统的制作方法

本实用新型属于能源利用技术领域，特别是涉及燃气蒸汽锅炉的供热技术。

背景技术：

常规的集中供热技术中较为常用的热源为燃气锅炉，燃气锅炉直接加热热水或者制取蒸汽再加热热水，由于燃烧器产生的高温烟气可达到1000℃以上，仅用于加热制取130℃以下热水时存在较大的换热温差，进而导致该过程存在显著的不可逆损失从而火用效率较低。如果将高品位的燃烧器产生的高温烟气制取高温高压的蒸汽，不直接加热热网水，而且通过汽轮机做功带动压缩式热泵回收锅炉排烟的余热，从而可以显著的减小制取热水过程中的不可逆损失，降低排烟温度同时提升系统能源利用效率和降低不可逆损失的有益效果。

技术实现要素：

为了充分利用燃气锅炉燃烧器产生的高温高品位烟气，采用优先制取高温高压水蒸气的方式，制取的水蒸气用于驱动汽轮机带动压缩式热泵，压缩式热泵回收排烟余热，同时加热热网水，另外增设凝汽器回收汽轮机乏汽的余热。采用该系统相比现有燃气锅炉制取热水系统产生的有益效果为显著的降低了排烟温度以深度回收烟气余热(可达排烟温度10℃以下)，提升了燃气的能源利用效率，并且减小了换热过程的不可逆损失。此外由于燃气烟气中水蒸气含量较高，深度降低烟气温度后其中的水蒸气被冷凝，起到洗涤烟气的效果，进而该系统可以同时实现节能减排的效果。

本系统由燃气锅炉1、汽轮机2、压缩机3、冷凝器4、蒸发器5、节流阀6、烟气-水换热器7、凝汽器8、循环泵9、燃气入口10，烟气出口11，热网回水入口12，热网回水出口13构成。

本实用新型区别于现有燃气锅炉制取热水系统的技术特征在于并非采用热水直接加热或者制取蒸汽加热热水的方式，而是采用燃气锅炉首先制取高温高压的蒸汽，采用该高品位蒸汽优先驱动汽轮机，汽轮机带动压缩机，在汽轮机内做完功的乏汽进入凝汽器被热网回水冷却后变成液态水，液态水再由循环泵送回燃气锅炉往复循环。同时锅炉产生的烟气并非直接排走，而是依次经过烟气-水换热器和蒸发器实现二次降温过程，进而深度的降低了烟气温度，回收烟气余热，并实现了烟气中水蒸气冷凝和洗涤烟气的有益效果。

该系统由两个内循环构成，一个是水循环，一个是氟利昂循环。水循环由燃气锅炉1、汽轮机2、凝汽器8和循环泵构成，液态水在燃气锅炉1中被燃气燃烧的高温烟气加热变成高温高压的水蒸气，该水蒸气进入汽轮机2做功后变成低温低压的乏汽，乏汽再进入凝汽器8被热水回水降温变成液态水，液态水再经过循环泵9被送到燃气锅炉1如此往复循环；氟利昂循环由压缩机3、冷凝器4、蒸发器5和节流阀6组成，压缩机3被汽轮机2驱动实现压缩氟利昂蒸汽对其升温升压，氟利昂蒸汽在冷凝器4中加热热网回水由汽态变成液态，液态氟利昂再进入节流阀6实现减温减压后进入蒸发器5，在蒸发器5中被烟气加热由液态变成汽态氟利昂，汽态氟利昂再进入压缩机3，如此往复循环。

该系统中热网回水共依次经历三次被加热的过程，首先，热网回水从热网回水入口12进入凝汽器8被汽轮机2出口的乏汽加热，其次，热网回水被冷凝器4加热，最后热网回水被烟气-水换热器7加热达到所需要的供水温度后，从热网回水13离开系统，送至热用户。

该系统中燃气锅炉1中燃烧产生的烟气共经历两次降温过程，烟气首先进入烟气-水换热器7被热网回水降温，其次烟气继续进入蒸发器5被氟利昂介质冷却，最终烟气离开系统。

所述系统的工作原理为：燃气从燃气入口10进入燃气锅炉1后燃烧产生高温烟气，高温烟气将经过循环泵9的液态水加热成为高温高压的水蒸气，高温高压的水蒸气进入汽轮机2做功，汽轮机2内的叶片被蒸汽推动通过转轴带动压缩机3，高温高压的水蒸气在汽轮机内做功后变成低温低压的乏汽，乏汽进入凝汽器8后被热网回水冷却由汽态变成液态，液态水经过循环泵9后返回燃气锅炉。同时燃气锅炉排出的烟气首先进入烟气-水换热器7被热网回水降温，燃气烟气继续进入蒸发器5被再次降温，最终烟气从烟气出口11离开系统。同时蒸发器5内产生的氟利昂蒸汽进入压缩机3后被压缩升温升压，然后氟利昂蒸汽进入冷凝器4后加热热网回水，氟利昂蒸汽由汽态变成液态释放冷凝热，液态氟利昂进入节流阀6后减温减压后进入蒸发器5被烟气加热变成汽态氟利昂。热网回水依次被凝汽器8、冷凝器4和烟气-水换热器7加热，同时烟气依次在烟气-水换热器7和蒸发器5中被冷却。

所述系统的汽轮机2与燃气锅炉1、凝汽器8和压缩机3相连，凝汽器8与汽轮机2和循环泵9相连，压缩机3与汽轮机2、蒸发器5和冷凝器4相连，节流阀6与蒸发器5和冷凝器4相连，烟气-水换热器7与燃气锅炉1和蒸发器5相连。

附图说明

图1是一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统流程示意图。

附图标记：1-燃气锅炉，2-汽轮机，3-压缩机，4-冷凝器，5-蒸发器，6-节流阀，7-烟气-水换热器，8-凝汽器，9-循环泵，10-燃气入口，11-烟气出口，12-热网回水入口，13-热网回水出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现举例说明一种该系统的实现形式：

压缩机3、蒸发器5、冷凝器4和节流阀6内的氟利昂循环介质为r245fa，燃气锅炉1、汽轮机2、凝汽器8和循环泵9的循环介质为水。

燃气进入燃气锅炉1后燃烧产生高温烟气，高温烟气将经过循环泵9的液态水加热成为高温高压的水蒸气，高温高压的水蒸气进入汽轮机2做功，汽轮机2内的叶片被蒸汽推动通过转轴带动压缩机3，高温高压的水蒸气在汽轮机内做功后变成低温低压的乏汽，乏汽进入凝汽器8后被热网回水冷却由汽态变成液态，液态水经过循环泵9后返回燃气锅炉。同时燃气锅炉排出的烟气首先进入烟气-水换热器7被热网回水降温，燃气烟气继续进入蒸发器5被再次降温。同时蒸发器5内产生的r245fa蒸汽进入压缩机3后被压缩升温升压，然后r245fa蒸汽进入冷凝器4后加热热网回水，r245fa蒸汽由汽态变成液态释放冷凝热，液态r245fa进入节流阀6后减温减压后进入蒸发器5被烟气加热变成汽态r245fa。热网回水依次被凝汽器8、冷凝器4和烟气-水换热器7加热，同时烟气依次在烟气-水换热器7和蒸发器5中被冷却。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统，其特征在于：该系统由燃气锅炉(1)、汽轮机(2)、压缩机(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、节流阀(6)、烟气-水换热器(7)、凝汽器(8)、循环泵(9)构成，所述锅炉(1)与汽轮机(2)和循环泵(9)相连，汽轮机(2)与锅炉(1)、凝汽器(8)和压缩机(3)相连，凝汽器(8)与汽轮机(2)和循环泵(9)相连，压缩机(3)与汽轮机(2)、冷凝器(4)和蒸发器(5)相连，冷凝器(4)与压缩机(3)、节流阀(6)、凝汽器(8)和烟气-水换热器(7)相连，蒸发器(5)与压缩机(3)、节流阀(6)和烟气-水换热器(7)相连，烟气-水换热器(7)与锅炉(1)、蒸发器(5)和冷凝器(4)相连，燃气从燃气入口(10)进入燃气锅炉(1)燃烧的高温烟气跟水换热制取高温高压水蒸气，水蒸气进入汽轮机(2)做功通过转轴驱动压缩机(3)，汽轮机(2)乏汽进入凝汽器(8)被冷却为液态后经循环泵(9)返回燃气锅炉(1)，压缩机(3)将蒸发器(5)产生的氟利昂蒸汽进行升温升压，将氟利昂再蒸发器(5)提取的烟气热量在冷凝器(4)中释放给热网回水，冷凝器(4)出口的液态氟利昂经过节流阀(6)后返回蒸发器(5)，锅炉燃烧产生的烟气依次经过烟气-水换热器(7)和蒸发器(5)被降温后排出系统。

2.如权利要求1所述的一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统，其特征在于：该系统由两个循环回路构成，一个是水循环，一个是氟利昂循环，水循环由燃气锅炉(1)、汽轮机(2)、凝汽器(8)和循环泵构成，液态水在燃气锅炉(1)中被燃气燃烧的高温烟气加热变成高温高压的水蒸气，该水蒸气进入汽轮机(2)做功后变成低温低压的乏汽，乏汽再进入凝汽器(8)被热水回水降温变成液态水，液态水再经过循环泵(9)被送到燃气锅炉(1)如此往复循环；氟利昂循环由压缩机(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)和节流阀(6)组成，压缩机(3)被汽轮机(2)驱动实现压缩氟利昂蒸汽对其升温升压，氟利昂蒸汽在冷凝器(4)中加热热网回水由汽态变成液态，液态氟利昂再进入节流阀(6)实现减温减压后进入蒸发器(5)，在蒸发器(5)中被烟气加热由液态变成汽态氟利昂，汽态氟利昂再进入压缩机(3)，如此往复循环。

3.如权利要求1所述的一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统，其特征在于：压缩机(3)的驱动方式为汽轮机(2)内的转子通过连轴进行驱动。

4.如权利要求1所述的一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统，其特征在于：压缩机(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)和节流阀(6)中的循环介质为纯质氟利昂或者两种氟利昂介质的混合物。

5.如权利要求1所述的一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统，其特征在于：热网回水依次经过凝汽器(8)、冷凝器(4)和烟气-水换热器(7)被加热后离开系统。

技术总结

一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统，该系统由燃气锅炉1、汽轮机2、压缩机3、冷凝器4、蒸发器5、节流阀6、烟气‑水换热器7、凝汽器8、循环泵9构成，所述锅炉1与汽轮机2和循环泵9相连，汽轮机2与锅炉1、凝汽器8和压缩机3相连，凝汽器8与汽轮机2和循环泵9相连，压缩机3与汽轮机3、冷凝器4和蒸发器5相连，冷凝器4与压缩机3、节流阀6、凝汽器8和烟气‑水换热器7相连，蒸发器5与压缩机3、节流阀6和烟气‑水换热器7相连，烟气‑水换热器7与锅炉1、蒸发器5和冷凝器4相连。

技术研发人员：杨艳;杨济宁;胡静洋;张言智

受保护的技术使用者：杨艳

技术研发日：.05.07

技术公布日：.01.31