中国已经成为世界上第一大化石能源消费国家,伴随着经济突飞猛进的发展,不可避免的产生了资源用量消耗过大的现象,不合理的能源利用模式所带来的环境影响显现出来。因此,我国政府积极采取措施减少碳排放,倡导“绿色经济增长”的发展理念。在京津冀地区,“控制煤炭消费总量,推动能源利用清洁化”的“煤改气”工程开始逐步加速实施,燃气锅炉得到广泛应用。截至2016年底,北京市在用燃气锅炉达到9635座,占全市供热锅炉总量的80%以上。常规燃气热水锅炉的排烟温度为150-200℃,其供热效率约为90%左右,具有很大的热量回收空间,尤其是冷凝潜热的回收。因此,对于燃气锅炉的余热回收技术研究有着重要的意义。为了利用回水温度为50℃左右的热水管网对中小型烟气锅炉(10 kW-10 MW)进行深度烟气余热回收,本课题以直膨式热泵型烟气余热回收技术为研究对象,通过实验的方法探究直膨式热泵型烟气余热回收系统的余热回收效果,并对其影响因素进行分析。根据直膨式热泵应用于烟气中存在的烟道温度高、可利用空间小、热网回水温度高三个特点,从工质、压缩机、直膨式蒸发器、换热器四个方面介绍直膨式热泵系统的设计方法。详细介绍了直膨式热泵型烟气余热回收系统实验台的工作原理、核心装置设计过程、实验台实验方案、测试系统,确定以系统烟气余热回收效果和直膨式热泵运行能效为指标的系统性能评价标准用于评价直膨式热泵型烟气余热回收系统的实际运行效果。通过实验的方法分析余热回收系统进口水温、余热回收系统水流量对系统余热回收效果及直膨式热泵COP的影响。结果表明,直膨式热泵型烟气余热回收系统具有较好的余热回收效果。在本实验中的不同工况下,直膨式热泵型烟气余热回收系统的燃气利用效率在13%-18%之间,最低出口排烟温度可达19℃,余热回收出口水温最高为77℃。与普通锅炉相比,直膨式热泵型烟气冷凝锅炉系统热效率提高了15.8%,节能率提高了7.2%。与常规热泵型烟气冷凝锅炉相比,直膨式热泵型烟气冷凝锅炉系统热效率提高了5.4%,节能率提高了2.8%。同时,直膨式热泵型烟气冷凝锅炉的投资回收年限为1.42年,每年约产出97.69吨冷凝水,在节能、经济、环保方面均具有明显的优势。