一种热泵工质循环回收干燥尾气热量和水的方法及其装置

摘要

本发明涉及一种热泵工质循环回收干燥尾气热量和水的方法，采用吸热、闪蒸、压缩、冷凝四种工艺组合，使密闭循环的热泵工质回收干燥尾气中的热量，并回收冷凝水。利用冷凝换热器，使干燥尾气携带的低品位热能传递给液态热泵工质；利用闪蒸罐，使吸收低品位热能后的液态热泵工质闪蒸为气态热泵工质；利用热泵压缩机，使低温低压的气态热泵工质变为高温高压的气态热泵工质；利用蒸汽发生器，使气态热泵工质携带的高品位热能传递给工艺水，使其气化为水蒸气。本发明利用热泵技术，将干燥尾气作为二次能源开发利用，是节能降耗的热能及回收水的制取方法。

说明书

技术领域

本发明提出一种干燥尾气中热量和水的回收利用方法，即：采用密闭循 环的热泵工质回收干燥尾气中的热量和冷凝水。本发明涉及节能降耗的技术 领域。

现有技术

现有干燥技术中，温度在80～200℃间的干燥尾气多采用除尘后排空方式， 尾气中携带的低品位热能和水没有回收利用；温度≥200℃的干燥尾气多采用 湿法洗涤后排空方式，不仅没有回收热能，而且需提供冷却干燥尾气的冷媒 介(如工艺冷却水、盐水等)，消耗额外能量。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明的目的在于提出一种热泵工质循环回收干 燥尾气热量和水的方法。

本发明的另一目的在于提供实现上述方法的装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种热泵工质循环回收干燥尾气热量和水的方法，其步骤是：

a.工质吸热过程

90～600℃的干燥尾气与液态热泵工质在冷凝换热器内逆向间接换热，液 态热泵工质吸收干燥尾气中的低品位热能，干燥尾气中的水蒸气冷凝为～ 60℃的冷凝水，积存在冷凝换热器底部，经过滤器过滤后通过冷凝水泵排出 成为回收水；不凝气体由冷凝换热器顶部通过引风机排放。

b.工质闪蒸气提过程

吸收低品位热能后的液态热泵工质进入闪蒸罐内，在0.01～0.05MPa(A) 下进行真空闪蒸气提。气提后的液态热泵工质温度为40～110℃，通过工质 循环泵增压后打入冷凝换热器内吸收干燥尾气携带的低品位热能；闪蒸出来 的40～110℃气态热泵工质进入热泵压缩机内。

c.工质压缩升温过程

低温低压的气态热泵工质在热泵压缩机内变为100～170℃高温高压的 气态热泵工质后，进入蒸汽发生器8内。

d.工质冷凝放热过程

从热泵压缩机排出的100～170℃气态热泵工质与常温工艺水在蒸汽发 生器内逆向间接换热，使工艺水吸收气态热泵工质携带的高品位热能后气化 为水蒸气供外界使用。同时，气态热泵工质放热后冷凝为液态进入工质凝液 罐，经节流阀进入闪蒸罐循环使用。

用于实现本发明方法的装置，包括：

一个冷凝换热器，其作用是将干燥尾气携带的低品位热能传递给液态热 泵工质。

一个过滤器，其作用是过滤干燥尾气冷凝水中的杂质颗粒，避免其堵塞 冷凝水泵。

一个冷凝水泵，其作用是将过滤后的干燥尾气冷凝水增压后排出。

一个引风机，其作用是将干燥尾气中的不凝气体自冷凝换热器内排放。

一个闪蒸罐，其作用是使吸收低品位热能后的液态热泵工质闪蒸气提为 气态热泵工质。

一个工质循环泵，其作用是将闪蒸罐内的液态热泵工质增压后打入冷凝 换热器内。

一个热泵压缩机，其作用是提供驱动能，使低温低压的气态热泵工质变 为高温高压。

一个蒸汽发生器，其作用是将气态热泵工质携带的高品位热能传递给工 艺水，使其气化为水蒸气。

一个工质凝液罐，其作用是储存放热后的液态热泵工质。

一个节流阀，其作用是使液态热泵工质进入闪蒸罐内循环使用。

本发明优点

在密闭的热泵工质循环系统中，通过工质吸热、工质闪蒸气提、工质压 缩升温、工质冷凝放热四种工艺组合，使干燥尾气中低品位热能转化为能发 生蒸汽的高品位热能。其中：工质吸热过程的关键设备是冷凝换热器；工质 闪蒸气提过程的关键设备是闪蒸罐；工质压缩升温过程的关键设备是热泵压 缩机；工质冷凝放热过程的关键设备是蒸汽发生器，因此，本发明的优点主 要表现如下几个方面：

(1)简单易行：本发明主要设备为冷凝换热器、闪蒸罐、热泵压缩机和蒸 汽发生器，是常规设备组合的新工艺。系统简单，可操作性强。

(2)废热利用：本发明将干燥尾气中的低温废热变为可发生蒸汽的高温热 能，使大量的低品位热能得以回收利用，减少不必要的浪费。

(3)安全环保：本发明利用热泵技术使干燥尾气降温除湿，减少环境负荷， 且产生的水蒸气为清洁能源。

(4)用途广泛：本发明产生的水蒸气可广泛应用于相关工业领域。

附图说明

图1：本发明的工艺流程图。

图2：本发明的工艺流程框图。

具体实施方式

如附图1、2所示，一种热泵工质循环回收干燥尾气热量和水的方法，其 工艺流程是：

a.工质吸热过程

90～600℃的干燥尾气与液态热泵工质在冷凝换热器1内逆向间接换热。 液态热泵工质吸收干燥尾气中的低品位热能。低品位热能的热源为干燥尾气。 干燥尾气中的水蒸气冷凝为～60℃的冷凝水，积存在冷凝换热器1底部，经 过滤器2过滤后通过冷凝水泵3排出；不凝气体由冷凝换热器1顶部通过引 风机4排放。

b.工质闪蒸气提过程

吸收低品位热能后的液态热泵工质进入闪蒸罐5内，在0.01～0.05MPa(A) 下进行真空闪蒸气提。气提后的液态热泵工质温度为40～110℃，通过工质 循环泵6增压后打入冷凝换热器1内吸收干燥尾气携带的低品位热能；闪蒸 出来的40～110℃气态热泵工质进入热泵压缩机7内。

c.工质压缩升温过程

低温低压的气态热泵工质在热泵压缩机7内变为高温高压气态热泵工质 (100～170℃)后，进入蒸汽发生器8内。

d.工质冷凝放热过程

从热泵压缩机7排出的100～170℃气态热泵工质与常温工艺水在蒸汽发 生器8内逆向间接换热，使工艺水吸收气态热泵工质携带的高品位热能后气 化为水蒸气供外界使用。同时，气态热泵工质放热后冷凝为液态进入工质凝 液罐9，经节流阀10进入闪蒸罐5内循环使用。