烟气源热泵供热节能技术

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烟气源热泵供热节能技术的研发成功，是燃气锅炉烟气余热回收技术的一个重大突破，既实现了天然气烟气余热的全部利用，节约10%以上的天然气消耗，也为北方地区推广空气源热泵开辟了新的途径，同时还收到了节水和减排的效果。目前该技术推广比例不足1%，未来5年在行业内的推广比例将达到3%，预计总投入5亿元，可形成节能潜力约10万tce/a，碳减排能力约24万tCO2/a。

一、技术名称

烟气源热泵供热节能技术

二、技术所属范围及适用范围

　　能源动力系统节能减排技术，适用于燃气锅炉(直燃机)供热及热水的医院、学校、宾馆、饭店、写字楼、游泳池以及工业生产的食品加工、饮料生产、金属表面处理、汽车涂装生产线等高耗能行业。

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

　　目前现状燃气锅炉(直燃机)烟气排放温度较高，天然气的热能有15%以上热能从烟筒排放，造成能源的浪费和环境的污染，其释放的水汽加剧了北京地区雾霾的形成。

四、技术内容

　　1.技术原理

　　采用三级降温两级换热的热能梯级利用方式，利用汽水换热器和烟气源热泵将烟气中的热能(显热和潜热)全部回收利用。

　　2.关键技术

　　(1)烟气源热泵技术，利用气源热泵吸收低品位热能的特点，将气源热泵引入烟气余热回收领域，将烟气中的低品位热能回收利用，创造了气源热泵的新品种;

　　(2)混合降温技术，利用低温烟气做热能的载体进行换热，使气源热泵获得高效而稳定的运行条件;

　　(3)采用整体镀膜技术解决热泵蒸发器在烟气酸性冷凝水中的设备腐蚀问题。

　　3.工艺流程

　　采用三级降温两级换热的工艺流程，将燃气锅炉烟气中的热能梯级回收利用，特别是利用气源热泵吸收低品位热能特点，将30℃以下的烟气中的潜热回收，使低品位的热能提升至可用的高品位热能来供暖或供应热水，实现了烟气中的热能全热(显热和潜热)回收，有效地解决了空气源热泵冬季运行低效和结霜的难题。

　　第一级降温、换热是将120℃的烟气通过气-水换热器降至60℃，水温提升6-7℃;第二级降温是通过混合降温器将烟气从60℃降到30℃;第三级降温、换热是通过烟气源热泵将烟气降到15±5℃后排放，水温提升6-7℃。三级降温烟道串联连接，二级换热的热水管道由串联和并联组成多种运行工况。在烟气降温过程中，大部分水蒸气凝结成水，吸收烟气中的部分氮氧化物，实现了节能减排。

五、主要技术指标

　　1.可将燃气锅炉的排烟温度从120℃降到15±5℃，天然气的热能(显热和潜热)全利用。可回收利用锅炉负荷的10%以上的热能。

　　2.在设计工况(烟气温度120℃)时，消耗1kWh电(860kcal，电费0.89元)，可回收相当于7.9kWh电(6794kcal，电费2.544元)的热能，可以节约0.79m3天然气(价值2.544元)。

　　3.设计工况(烟气温度120℃)时，烟气源热泵系统加热的电费成本为41.52元，比燃气锅炉加热的成本(每吉焦105.84元)降低60%。

　　4.系统综合能效比：

　　(1)烟气温度150℃以上，系统能效比为8以上;

　　(2)烟气温度120℃以上，系统能效比为7以上;

　　(3)烟气温度100℃以上，系统能效比6以上;

　　(4)烟气温度80℃以上，系统能效比为5以上

　　5.单纯采暖锅炉的烟气余热回收，其节约的天然气费用可在3.5-4年内收回投资。既有采暖又有生活热水的锅炉余热回收，节约的燃气费可在2年内收回投资。

　　六、推广前景及节能减排潜力

　　这项技术的研发成功，是燃气锅炉烟气余热回收技术的一个重大突破，既实现了天然气烟气余热的全部利用，节约10%以上的天然气消耗，也为北方地区推广空气源热泵开辟了新的途径，同时还收到了节水和减排的效果。目前该技术推广比例不足1%，未来5年在行业内的推广比例将达到3%，预计总投入5亿元，可形成节能潜力约10万tce/a，碳减排能力约24万tCO2/a。