本發(fā)明屬于煙氣處理熱泵系統(tǒng)，具體涉及一種熱泵干燥系統(tǒng)及其制熱方法，能夠用于熱濕煙氣的干燥處理和余熱回收利用。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)中，熱濕廢氣（煙氣）處理方法一般有三種：其一是煙氣水媒式換熱系統(tǒng)?(mggh)，利用水作為媒介，通過水循環(huán)方式將脫硫前高溫?zé)煔獾臒崃课眨糜诩訜崦摿蚝蟮膬魺煔?，提升凈煙氣的溫度，提高煙氣排放的抬升高度，降低污染物的落地濃度，這種方法缺點(diǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢氣熱質(zhì)回收效果。其二是濕式法，即將含濕尾氣直接通入噴淋室，噴淋水與尾氣接觸進(jìn)行熱量交換；該過程中含濕尾氣釋放的熱量溫度低且混有污染物，不可再利用，然而該方法對(duì)尾氣具有除塵與凈化的作用；其三是間接換熱法，即通過換熱器、熱泵系統(tǒng)的蒸發(fā)器等換熱部件進(jìn)行熱量交換，實(shí)現(xiàn)熱量回收，該方法與濕式法相比，回收熱量的溫度明顯提升，其不足主要體現(xiàn)在熱回收媒介的溫度必須降低至露點(diǎn)溫度以下。

2、目前，對(duì)熱濕廢氣進(jìn)行余熱回收主要有間壁式換熱器、閉式吸收式熱泵和開式吸收式熱泵等節(jié)能裝置。傳統(tǒng)的回收汽化潛熱的“降溫冷凝法”，即利用“間壁式換熱器+溴化鋰閉式吸收式熱泵”方式，可實(shí)現(xiàn)熱濕沿?zé)煔獠糠诛@熱和潛熱回收利用，但其存在諸多弊端。首先，降低煙溫回收余熱，會(huì)產(chǎn)生大量污水，引發(fā)環(huán)保的次生災(zāi)害，后期處理成本較高；其次，煙溫降低不利于煙氣排放，在煙囪頂端形成“掛冰”，具有安全隱患；另外，傳統(tǒng)熱泵產(chǎn)品，受冬季供暖水溫度波動(dòng)影響，取熱能力波動(dòng)巨大，嚴(yán)重影響余熱回收效益。總之，傳統(tǒng)的潛熱回收均采用“降溫冷凝”的方法，該方法?損失較大；此外，煙氣冷凝過程中，冷凝水會(huì)攜帶煙氣污染物（so2、nox、粉塵等），變成工業(yè)污水造成環(huán)境二次污染?？梢妭鹘y(tǒng)降溫冷凝法處理煙氣余熱余濕存在熱濕廢氣低能量回收率、零質(zhì)量回收率和污染物次生災(zāi)害問題。

3、還有一種方法是開式吸收熱泵技術(shù)，與上述方法不同，它是通過傳質(zhì)過程實(shí)現(xiàn)熱量傳遞，從而達(dá)到熱量回收的目的，該方法的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：（1）、含濕氣體中水蒸氣凝結(jié)過程是通過除濕溶液與含濕氣體間水蒸氣分壓力差實(shí)現(xiàn)的，因此回收過程中溶液溫度不需要降低至露點(diǎn)溫度以下，回收熱量溫度更高；（2）、使用工質(zhì)為含濕氣體與除濕溶液，均為odp和gwp為零的天然工質(zhì)，除濕溶液還能起到除塵與凈化空氣的目的；（3）、開式吸收熱泵為吸收熱泵的一種，均為熱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可利用低品位余熱作為溶液再生能量，降低一次能源的消耗。但是，現(xiàn)有開式吸收熱泵技術(shù)無(wú)法在熱濕煙氣的干燥過程中將熱濕煙氣中所含水蒸氣進(jìn)行回收并實(shí)現(xiàn)再利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)上存在的問題，提供一種熱泵干燥系統(tǒng)及其制熱方法，本裝置能夠?qū)釢駨U氣的余熱余濕進(jìn)行有序回收利用，能夠有效解決傳統(tǒng)開式吸收熱泵所存在的效率偏低以及無(wú)法對(duì)廢氣（煙氣）中所含水蒸氣進(jìn)行回收的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明目的之一是提供一種熱泵干燥系統(tǒng)，

3、包括開式吸收熱泵單元和并聯(lián)壓縮熱泵單元，所述并聯(lián)壓縮熱泵單元通過制取雙溫位熱能以提供所述開式吸收熱泵單元的發(fā)生器發(fā)生所需加熱量；

4、所述開式吸收熱泵單元包括開式絕熱吸收塔、高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、第一噴射器和第二噴射器；

5、所述開式絕熱吸收塔的煙氣入口用于通入待處理熱濕煙氣；所述開式絕熱吸收塔內(nèi)設(shè)置有噴淋件和填料層，所述噴淋件位于填料層上方，且所述填料層位于煙氣入口的上方；噴淋件用于噴淋溶液通過吸收熱濕煙氣中的水蒸氣而形成濃度更低的稀溶液，同時(shí)釋放吸收熱對(duì)稀溶液和煙氣進(jìn)行加熱；

6、所述開式絕熱吸收塔的底部溶液出口分為兩個(gè)支路；

7、第一支路通過泵與開式絕熱吸收塔溶液入口相連；

8、第二支路分別與高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器的入口相連；

9、所述高壓發(fā)生器的蒸汽出口與第二噴射器的工作流體入口相連，所述高壓發(fā)生器的溶液出口與第一噴射器的工作流體入口相連；

10、所述低壓發(fā)生器的蒸汽出口與第二噴射器的引射流體入口相連，所述低壓發(fā)生器的溶液出口與第一噴射器的引射流體入口相連；

11、所述第二噴射器的混合流體出口與冷凝水儲(chǔ)罐相連；所述第一噴射器的混合流體出口與開式絕熱吸收塔的頂部溶液入口相連，所述開式絕熱吸收塔溶液入口與噴淋件相連。

12、作為優(yōu)選方案，還包括一溶液熱交換器；

13、所述溶液熱交換器的稀溶液通道進(jìn)出口連接于開式絕熱吸收塔的溶液出口和發(fā)生器入口之間的管路上；

14、所述溶液熱交換器的濃溶液通道進(jìn)出口連接于第一噴射器的混合流體出口與開式絕熱吸收塔的溶液入口之間的管路上。

15、作為優(yōu)選方案，所述并聯(lián)壓縮熱泵單元包括并聯(lián)設(shè)置的第一制冷劑通道和第二制冷劑通道；

16、所述第一制冷劑通道上依次串接設(shè)置有第一壓縮機(jī)、高溫溶液冷凝器和第一節(jié)流部件；

17、其中第二制冷劑通道上依次串接設(shè)置有第二壓縮機(jī)、低溫溶液冷凝器和第二節(jié)流部件；

18、第一節(jié)流部件和第二節(jié)流部件節(jié)流后的制冷劑介質(zhì)通過吸收外部熱源熱量和開式吸收熱泵單元提供的熱量后分為兩路，分別進(jìn)入第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)。

19、作為優(yōu)選方案，還包括一外部熱源蒸發(fā)器；

20、所述外部熱源蒸發(fā)器的制冷劑通道的入口分別與第一節(jié)流部件、第二節(jié)流部件的出口相連；

21、所述外部熱源蒸發(fā)器的制冷劑通道的出口分別與第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)的入口相連。

22、作為優(yōu)選方案，還包括一溶液蒸發(fā)器；溶液蒸發(fā)器位于開式絕熱吸收塔的塔體外部；

23、所述溶液蒸發(fā)器的溶液通道進(jìn)出口分別與泵出口、開式絕熱吸收塔的溶液入口相連；

24、所述溶液蒸發(fā)器的制冷劑通道進(jìn)出口分別與所述外部熱源蒸發(fā)器的制冷劑通道出口以及第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)的入口相連。

25、作為優(yōu)選方案，還包括溶液冷卻器和水蒸汽冷凝器；溶液冷卻器位于開式絕熱吸收塔的塔體外部；

26、所述溶液冷卻器包括用于實(shí)現(xiàn)換熱的溶液通道和介質(zhì)通道，所述溶液冷卻器的溶液通道的入口與泵出口相連，所述溶液冷卻器的溶液通道的出口經(jīng)溶液蒸發(fā)器與開式絕熱吸收塔的溶液入口相連，所述溶液冷卻器的介質(zhì)通道出口與水蒸汽冷凝器的進(jìn)口相連，所述介質(zhì)通道入口與采暖回水管相連；

27、所述水蒸汽冷凝器置于冷凝水儲(chǔ)罐內(nèi)部，水蒸汽冷凝器用于對(duì)通過其內(nèi)的采暖介質(zhì)加熱，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凝水儲(chǔ)罐內(nèi)的蒸汽冷凝，所述水蒸汽冷凝器的出口與采暖去水管相連。

28、作為優(yōu)選方案，所述冷凝水儲(chǔ)罐的冷凝水出口與工業(yè)補(bǔ)水管相連，用于將內(nèi)部冷凝水排出以供工業(yè)補(bǔ)水。

29、本發(fā)明的目的之二是提供根據(jù)上述熱泵干燥系統(tǒng)的制熱方法，包括開式吸收熱泵單元運(yùn)行步驟和并聯(lián)壓縮熱泵單元運(yùn)行步驟；

30、其中開式吸收熱泵單元運(yùn)行步驟包括如下步驟：

31、所述高壓發(fā)生器內(nèi)生成的濃溶液作為工作流體進(jìn)入第一噴射器引射低壓發(fā)生器內(nèi)生成的濃溶液，第一噴射器出口的混合濃溶液與來(lái)自開式絕熱吸收塔的稀溶液進(jìn)行熱交換后，第一噴射器出口的混合濃溶液再進(jìn)入開式絕熱吸收塔對(duì)煙氣進(jìn)行吸濕干燥并變成稀溶液，同時(shí)釋放吸收熱以加熱稀溶液和煙氣；

32、高壓發(fā)生器所產(chǎn)生的第一壓力值的水蒸氣作為工作流體進(jìn)入第二噴射器引射低壓發(fā)生器所產(chǎn)生第二壓力值的水蒸氣；第二噴射器出口的混合水蒸氣釋放冷凝熱而被冷凝成液態(tài)水；

33、開式絕熱吸收塔所流出的稀溶液分為兩個(gè)支路，其中一支路的稀溶液用于實(shí)現(xiàn)所回收的煙氣余熱梯級(jí)利用；另一支路的稀溶液通過被第一噴射器出口的混合濃溶液預(yù)熱后，進(jìn)入發(fā)生器內(nèi)吸熱并進(jìn)行發(fā)生。

34、作為優(yōu)選方案，所述并聯(lián)壓縮熱泵單元運(yùn)行步驟包括如下步驟：

35、所述并聯(lián)壓縮熱泵單元的制冷劑工質(zhì)分為兩路；其中；

36、一路氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第一壓縮機(jī)壓縮成為高壓高溫過熱制冷劑蒸汽以完成高壓縮比的壓縮過程，然后進(jìn)入高溫溶液冷凝器內(nèi)為高壓發(fā)生器提供發(fā)生所需熱量，所述高壓發(fā)生器發(fā)生出第一壓力值的過熱水蒸氣；

37、另一路氣態(tài)制冷劑經(jīng)過第二壓縮機(jī)壓縮成為較高壓、較高溫過熱制冷劑蒸汽以完成較高壓縮比的壓縮過程，然后進(jìn)入低溫溶液冷凝器內(nèi)為低壓發(fā)生器提供發(fā)生所需熱量，所述低壓發(fā)生器發(fā)生出第二壓力值的過熱水蒸氣；

38、高溫溶液冷凝器和低溫溶液冷凝器排出的液體制冷劑工質(zhì)經(jīng)過節(jié)流部件節(jié)流降壓后變?yōu)橄嗤瑝毫Φ闹评鋭┕べ|(zhì)并在吸收熱量后，回到第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)的吸氣口以完成壓縮過程。

39、作為優(yōu)選方案，所述高溫溶液冷凝器和低溫溶液冷凝器排出的液體制冷劑工質(zhì)經(jīng)過節(jié)流部件節(jié)流降壓后變?yōu)橄嗤瑝毫Φ闹评鋭┕べ|(zhì)，并在吸收外部熱源熱量和回收開式吸收熱泵單元吸收的煙氣余熱后，回到第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)的吸氣口以完成壓縮過程。

40、作為優(yōu)選方案，所述并聯(lián)壓縮熱泵單元的制冷劑工質(zhì)為r32、r290、r600a、r1234yf中一種或多種所組成混合工質(zhì)。

41、作為優(yōu)選方案，所述開式吸收熱泵單元的循環(huán)溶液為鹽和水混合組成的二元的非共沸混合工質(zhì)，所述循環(huán)溶液采用氯化鋰水溶液、氯化鈣水溶液、溴化鋰溶液或甲酸鉀溶液。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

43、其一、本發(fā)明提供一種熱泵干燥系統(tǒng)，包括開式吸收熱泵單元和并聯(lián)壓縮熱泵單元兩大部分，并聯(lián)壓縮熱泵單元通過并聯(lián)壓縮機(jī)制取雙溫位熱能，以提供開式吸收熱泵單元的發(fā)生器所需加熱量，從而省去了傳統(tǒng)吸收熱泵發(fā)生器所需要的高溫?zé)嵩醇訜崃?，高壓發(fā)生器所產(chǎn)生的溶液和水蒸氣分別作為第一噴射器和第二噴射器的工作流體引射來(lái)自低壓發(fā)生器所產(chǎn)生的溶液和水蒸氣，從而省去溶液泵或壓縮機(jī)等加壓輸送設(shè)備，因此本方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)熱泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化。開式絕熱吸收塔塔體內(nèi)部，熱濕煙氣與噴淋溶液在填料層相遇并發(fā)生傳熱和傳質(zhì)，溶液回收煙氣攜帶的余熱和余濕，噴淋溶液通過吸收煙氣中的水蒸氣而形成濃度更低的稀溶液，并釋放吸收熱同時(shí)對(duì)稀溶液和煙氣進(jìn)行加熱，煙氣的含濕量降低而溫度升高，該系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，應(yīng)用前景廣闊。

44、其二、本方案中，開式絕熱吸收塔的溶液冷卻器和溶液蒸發(fā)器的串聯(lián)設(shè)計(jì)，且通過將溶液冷卻器和溶液蒸發(fā)器設(shè)置在塔體外部，代替了傳統(tǒng)的開式絕熱吸收塔的塔體內(nèi)部設(shè)置水冷冷卻器的結(jié)構(gòu)，將溶液吸收水蒸氣的傳熱傳質(zhì)過程分開，使這兩個(gè)過程分別得到強(qiáng)化。

45、其三、本發(fā)明，優(yōu)化了熱泵系統(tǒng)的制熱方法，通過與上述特定結(jié)構(gòu)的熱泵干燥系統(tǒng)相結(jié)合，開式吸收熱泵單元所回收的煙氣余熱，一部分直接一次加熱供熱水，另一部分經(jīng)并聯(lián)壓縮熱泵單元提升熱能品位二次加熱供熱水，從而實(shí)現(xiàn)供暖水梯級(jí)加熱過程；開式吸收熱泵單元所產(chǎn)生的余熱能夠作為并聯(lián)壓縮機(jī)熱泵單元的二次熱源保證壓縮機(jī)吸氣口的制冷劑始終處于過熱氣體狀態(tài)，通過對(duì)熱濕煙氣進(jìn)行干燥處理，從熱濕煙氣中回收的余濕能夠冷凝成冷凝水作為工業(yè)用水，顯著降低了開式吸收熱泵所需高溫?zé)嵩醇訜崃?，解決傳統(tǒng)開式吸收熱泵所存在效率偏低問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在熱濕煙氣干燥處理過程中對(duì)煙氣所含的水蒸氣進(jìn)行回收再利用。