基于(火积)耗散理论的烟气-水接触式换热优化

天然气作为供热能源在北方城市得以广泛应用,其燃烧产生的烟气中含有大量余热,采用接触式换热可实现对其高效回收。本文基于(火积)耗散理论,研究如何减少接触式换热中的(火积)耗散以提高换热效率。本文推导了烟气-水接触式换热表达式,从而得到烟气-水换热曲线方程,并对一段喷淋中的烟气-水换热流程进行了改进,分析了烟气-水换热产生的(火积)耗散及本文的优化方向:如何减少烟气露点温度以下的烟气-水换热(火积)耗散。研究了在两段喷淋方式下,如何选择分段点可使得(火积)耗散最小,并以设计排烟温度30℃为例进行了具体计算,进而得到了不同典型热源在不同排烟温度下对应的喷淋水分段点温度。当设计排烟温度为30℃时,对于典型燃气锅炉和热电厂,相对于一段喷淋,两段喷淋下的(火积)耗散可分别减少58%和29%以上。     

水气比对直接接触烟气余热回收系统性能影响

针对采用直接接触式烟气-水换热器(以下简称烟气换热器)、直接接触式空气-水换热器的燃气锅炉(额定热功率5. 6 MW)供热系统,采用Aspen Plus流程模拟软件,分析烟气换热器水气比(喷淋水与烟气质量流量之比)对燃气锅炉进口空气温度、系统供热增量、烟气换热器排烟温度(即系统排烟温度)的影响,从降低氮氧化物排放和提高系统供热能力出发,确定适宜的水气比。根据模拟计算结果得出,适宜的烟气换热器水气比为3. 0。     

直接接触式烟气冷凝余热回收装置性能实验研究

提出一种直接接触式烟气冷凝余热回收装置,该装置将低温喷淋水溶液与高温烟气进行逆流换热,回收燃气锅炉烟气的冷凝余热。以燃气壁挂炉作为烟气发生源搭建了实验台,研究了喷淋水温度、液气比、喷淋高度对该装置余热回收性能的影响。结果显示:当喷淋水温度为20℃、液气比为13、喷淋高度为1.26 m时,该装置能将排烟温度从102℃降至33℃,余热回收效率可达14%。     

直接接触式烟气余热回收换热器研究及应用

对直接接触式换热器应用于烟气余热回收、直接接触式换热器的形状结构和接触结构形式进行综述,提出一种喷淋-填料型直接接触式换热器(称为余热回收塔)。对余热回收塔的结构尺寸(入口烟道、塔内烟气流速和高径比)、冷源影响(液气比、喷淋水温度、喷淋水滴粒径)进行探讨,针对余热回收塔展望研究方向。     

烟气与水冷凝换热影响因素实验研究

搭建了基于吸收式热泵的直接接触式烟气余热回收实验系统,通过实验研究了水气比、喷嘴形式、喷嘴排数、过量空气系数、喷淋高度、喷水温度、排烟温度对直接接触式换热器性能的影响。测试了凝结水量和冷凝水的pH值,以及换热器烟气侧阻力。结果表明,影响烟气-水换热效率的主要因素是水气比、喷淋高度和喷水雾化粒径,排烟温度、喷水温度和过量空气系数对换热效率也有一定影响。整个余热回收系统的实验测试结果达到了设计要求。     

接触式烟气-水冷凝换热器的热工计算方法

对接触式烟气-水冷凝换热器的换热效率进行了分析,充分考虑影响换热效率的各种因素,包括喷嘴雾化粒径和换热器高度等,给出了接触式烟气-水冷凝换热器的热工计算方法,并制作了线算图。采用所提出的热工计算方法,对具体示范工程烟气-水冷凝换热器进行了设计,供暖季现场实测数据表明,烟气-水冷凝换热器的换热性能达到了预期目标。     

烟气-水直接接触式换热性能研究

研究了水滴的运动特性和烟气与水的传热传质特性,建立了烟气-水直接接触式换热的微分方程,得到了烟气和水的温度分布的数值解。分析了影响换热的主要因素,结果表明,水滴粒径、水气比和换热器高度是影响换热的主要因素。对某燃气锅炉房烟气余热回收工程的直接接触式换热器进行了实测,验证了理论计算结果的准确性。     

侧部重点排烟与水喷淋协同作用下隧道烟气运动研究

合理的水喷淋设计参数及排烟策略，可保证隧道有效排烟和烟气层的稳定性，为人员安全疏散提供有利环境。为研究侧部排烟模式下烟气失稳临界状态时最佳喷水流量和排烟口设计参数，采用FDS 对15 MW 火灾规模下，不同喷水流量、排烟量、排烟口间距及排烟口高度下19 组工况进行模拟计算。结果表明：喷淋流量越大，烟气层高度越高，隧道整体温度降低，改变喷水流量对控制烟气层的稳定性效益不大，隧道空间内有烟气滞留；排烟量为70 m3/s、排烟口间距为50 m、排烟口高度为3.2 m 或4.0 m 为烟气层稳定临界状态时的排烟口最佳参数，此时侧部抽吸力向上的分力与烟气的热浮力大于水喷淋拽曳力，烟气层较稳定，隧道空间内无旋涡烟气滞留，有利于排烟和人员疏散。     

热电厂排烟余热深度回收利用模拟试验与节能分析

针对燃气热电厂燃气燃烧和排烟余热的特点,采用防腐型高效烟气冷凝热回收装置对燃气锅炉房进行了节能改造,建立了模拟电厂排烟余热供热系统,试验研究了燃气热电厂烟气冷凝余热回收利用的节能减排潜力.工程实测表明,在电厂排烟温度为55～103℃的条件下,进入烟气冷凝热回收装置的水温为19～32℃时,烟气温度可降到30～39℃;烟气温度每降低10℃对应的节能率为1.4％～3.2％;单位容量(1 t/h)锅炉每天产生0.7～1.2 t烟气冷凝水,可资源化再利用;烟气冷凝水的pH值约为2.4,显现强酸性,设备防腐至关重要.在电厂排烟温度低于100℃时,仍有巨大的节能、节水、减排潜力.     

地下公交站火灾烟气运动数值模拟

阐述地下公交站的现状及火灾危险性。利用FDS软件对不同喷淋和排烟设置下的烟气运动进行模拟,分析烟气运动规律及喷淋和排烟在烟气控制方面的作用。结果表明:靠近外墙体的监测点较之远离外墙体的监测点温度上升更快,能见度下降也更快;能见度通常领先其他火灾参数到达危险状态;喷淋系统在控制烟气蔓延上具有显著作用;喷淋失效时,单凭排烟量不足以阻挡烟气下降。