烟气源热泵供热节能技术

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、技术鉴定、获奖情况及应用现状

1.技术鉴定及获奖情况

2008年12月，申请发明专利，2012年4月获得专利权;2011年3月，经北京节能环保中心检测报告，系统能效比为6.53;2011年3月通过，北京机械工程学会组织专家鉴定，结论为：该技术实现了多种节能技术的综合运用，集成系统达到了国内领先水平;2012年3月，北京市节能技术检测中心检测，系统能效比7.91;2012年和2014年两次列入北京市发改委颁布的《北京市节能低碳技术产品推荐目录》;2014年6月，列入北京市科委的《北京地区大气污染防治技术和产品目录》;2015年10月，列入国管局《公共机构节能节水技术产品参考目录目录(2015)》

2.目前技术应用现状及产业化发展情况

2011年以来，先后在北京交通大学、国家住建部、国家安监总局、煤矿文工团、中国国际货运航空公司、浙江义务仙华温泉度假村建成烟气余热回收项目，取得较好的节能减排效果。

2015年，正在设计、招标的项目：北京公安大学团河校区、国家工信部、国家自然基金委员会、中医药大学、国管局东坝中心锅炉房节能改造项目。

目前，本技术的产品已形成产业链，一级换热器和混合降温器由北京市京建盛业环保科技发展公司生产，烟气源热泵由广东芬尼克兹节能设备公司生产，以上均具备一定生产规模。

八、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。