[发明专利]水源热泵机组与烟气余热回收装置联合运行系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水源热泵机组与烟气余热回收装置联合运行系统及其控制方法，具体是涉及一种水源热泵机组与烟气余热回收装置联合运行系统，实现烟气余热和冷凝水的回收利用，本发明适用于燃气锅炉、燃油锅炉、直燃机及工业燃气燃烧设备的烟气余热深度回收利用，属于余热利用技术领域。

背景技术

我国能源结构正向清洁低碳转型，天然气用能设备迅速发展，燃气的高效利用逐步成为当今节能的主题。目前普通燃气锅炉的排烟温度一般达到150～250℃，排烟热损失20％以上，造成能源浪费和环境污染。国内市场上应用最多的是在燃气锅炉尾部加装烟气余热利用回收装置来回收高温烟气余热，由于受被加热介质的温度限制，烟气余热回收利用装置主要回收烟气中的显热，烟气大部分的冷凝潜热未被回收利用，近一半的排烟余热被浪费。可见，若仅用烟气余热回收利用装置来回收烟气余热，其节能潜力是有限的。

国外早期的水源热泵中就开始利用江河水、湖水等地表水以及城市生活废水作为低位热源，水源热泵技术在我国发展起步较晚，主要应用在北方地区，其中受水源的水量、水温、水质和全年供水稳定性等因素的影响，难以保证全年能稳定、高效的运行。

将水源热泵机组推广应用至燃气锅炉集中供热系统，首先要解决的就是水源问题，无论是地表水还是地下水资源，水源一直制约着水源热泵在北方的发展和应用，我们为此提出了一套全新的解决方案——营造水源环境，即采用水源热泵机组与烟气冷凝余热回收装置联合运行，水源热泵机组的蒸发器侧与烟气余热回收装置水侧形成闭式循环水环路，该系统中水源热泵为烟气余热回收提供低温冷媒，从而最大限度降低高温烟气至30℃以下，实现烟气余热的深度回收利用，具有节能节水环保的综合效果。

发明内容

(一)要解决的问题

本发明的目的是提供一种水源热泵机组与烟气余热回收装置联合运行系统及其控制方法，以解决燃气锅炉排烟温度过高引起的能源和水资源浪费，同时解决水源热泵机组应用范围受自然条件的限制，最终达到烟气余热深度回收利用。

(二)水源热泵机组与烟气余热回收装置联合运行系统

本发明的水源热泵机组与烟气余热回收装置联合运行系统是包括燃气锅炉1、一级烟气余热回收装置2、二级烟气余热回收装置3、水源热泵机组4、冷凝水箱5、烟气管道6、烟囱7、电磁阀8、电动调节阀9、手动调节阀10、热水管道11、板式换热器12、循环水泵13、一体化温度变送器14、远传压力表15、水源热泵机组控制柜16、锅炉控制柜17、数据采集系统18以及集中监控平台19组成。所述的燃气锅炉1出口与烟道6相接，烟道6上依次设置一级烟气余热回收装置2和二级烟气余热回收装置3；所述一级烟气余热回收装置2的进水口与二次网回水连接，出水口与二次网供水相接，与板式换热器12水环路为并联结构；所述水源热泵机组4的蒸发器侧与二级烟气余热回收装置3的水路形成闭式系统，在蒸发器的出水管道上装设有循环水泵13；所述的水源热泵机组6的冷凝器侧与板式换热器12并联，水源热泵机组4的冷凝器进水管与二次网回水管相连，冷凝器的出水管与二次网供水管相连；所述的冷凝水箱5用于收集一级烟气余热回收装置2和二级烟气余热回收装置3中烟气冷凝形成的冷凝水；所述的烟囱位于二级烟气余热回收装置3后部，并与烟气管道6相接；所述的电磁阀8-1在闭式系统压力超压时开启泄水，电磁阀8-2在闭式系统低压时开启进水；它还包括各水管路中的电动调节阀9和手动调节阀10，起到开关和调节流量的作用。

所述的水源热泵机组4采用高效满液式蒸发器和高效冷凝器，压缩机为变频压缩机。

所述的一级烟气余热回收装置2和二级烟气余热回收装置3均采用高肋化不锈钢铝翅片管叉排结构，节能高效，结构紧凑，烟气流动阻力小。

所述的数据采集系统18是采集水温、烟温、水压、水泵运行状态、热泵运行状态、锅炉运行负荷大小、电动调节阀开度。

所述的集中监控平台19是显示锅炉和热泵系统的运行数据并控制水源热泵机组运行频率、循环水泵启停、电动调节阀开度、低压补水和高压泄水的功能。

(三)水源热泵机组与烟气余热回收装置联合运行系统的控制方法

本发明的另个目的是提供了一种水源热泵机组与烟气余热回收装置联合运行系统控制方法，所述控制方法是采用“蒸发器出水温度控制为主，冷凝器出水温度控制为辅”的控制策略，并具有峰平谷用电分时段转换控制功能。