复合吸收式热泵回收燃煤机组烟气余热性能研究.pdf
摘要
随着国家经济的快速发展，能源需求的增加，发电行业面临较大的节能降碳压
力。热泵技术的应用可有效提高余热利用率，减少高品位能源消耗。在高湿烟气的
余热回收方面，开式吸收式热泵具有不受露点温度限制和余热回收后能级较高等优
势。为了有效提高热泵效率，目前多采用复合热泵技术。本文提出闭式吸收式热泵
与开式吸收式热泵相耦合的复合热泵，有效回收脱硫前后两级烟气余热。为了全面
研究和优化复合热泵系统，针对其热经济性进行了深入探究，得到如下的结论：
首先，分析了某350MW燃煤机组烟气回收余热中显热和潜热所占份额，其中潜
热占比81.3%。随后建立热力学模型，对比分析闭式和开式吸收式热泵烟气余热回收
效果，结果表明，在相同条件下，开式热泵回收水量较闭式热泵增加50.17%，出口
烟气含湿量下降15.25%，相对湿度下降57.5%，输出热量提高38.47%。
其次，为了解决开式热泵溶液再生能耗较高、吸收塔效率较低的问题，提出复
合吸收式热泵系统，该系统耦合了闭式和开式吸收式热泵，可同时回收脱硫前后烟
气余热。通过建模分析表明，复合热泵较常规开式热泵回收水量提高了33.5%，系统
COP和㶲效率分别提高了27.6%和1.2%。此外，分析了不同因素对系统性能的影响，
结果表明：提高液气比和降低入口溶液温度有利于水热回收，回收水量可达
28.67kg/s，回收热量可达65.93MW。当二级再生压力从40kPa升高到90kPa，系统
COP逐渐增大，在70kPa时达到峰值，随后缓慢下降。对复合系统进行了㶲分析，
增大液气比、提高入口溶液温度和升高二级再生压力可提高系统㶲效率，系统中㶲
损较高的部件为一级再生器和发生器，分别达到26.2%和17.7%。
最后，为了减少发生器热耗和㶲损，对复合热泵进行优化研究，提出了双级吸
收复合热泵系统，并建立系统模型。当分流比为30%~60%时，较于单级系统，双级
系统发生温度下降8.1~12.3℃，发生器热耗减少41.9%~68.6%。在分流比为60%，双
级系统COP和㶲效率较单级系统分别提高了4.3%和6%，一级再生器和二级再生器
㶲损较单级系统分别减少31.8%和30.4%。分流比增大不利于COP和㶲效率的升高，
但吸收效果增强，回收水量最高可达26.1kg/s。
关键词：燃煤机组烟气；复合系统；余热回收；㶲分析
Ⅰ
目录
摘要Ⅰ
ABSTRACTⅡ
1绪论1
1.1课题研究背景1
1.2国内外研究现状2
1.2.1传统冷凝技术2
1.2.2膜分离技术4
1.2.3吸收式热泵技术5
1.3主要研究内容8
2燃煤湿烟气余热回收技术对比分析10
2.1湿烟气数学模型建立10
2.2常规烟气余热回收系统13
2.2.1常规烟气余热回收方式16
2.2.2常规系统余热回收效果分析20
2.3热泵烟气余热回收系统16
2.3.1闭式吸收式热泵余热回收效果分析16
2.3.2开式吸收式热泵余热回收效果分析20
2.3.3两种热泵系统热力学性能对比25
2.4本章小结26
3复合吸收式热泵余热回收系统性能分析27
3.1复合吸收式热泵系统描述27
3.2复合吸收式热泵系统模型29
3.2.1热力学模型29
3.2.2㶲分析模型32
3.2.3性能评价参数33
3.3系统性能分析34
3.3.1复合热泵与常规开式热泵性能对比35
3.3.2吸收塔液气比对系统