基于热力学第二定律的ORC蒸气发生器性能优化

为了更深入地研究低温余热驱动ORC系统的设计与优化,建立了有机朗肯循环蒸气发生器主要热力性能计算模型,基于热力学第二定律,以蒸气发生器单位换热面积工质?升作为性能优化目标函数,选取了R245fa作为循环工质,在给定烟气进口温度以及保证循环工质在蒸气发生器出口为饱和蒸气条件下,对不同工况下的工质质量流速进行优化,并分析了在一系列换热管管径下,烟气入口温度、工质入口压力、管外对流传热系数、单根换热管烟气质量流量对目标函数及工质最优质量流速的影响。结果表明：工质入口压力与管外对流传热系数对最优工质质量流速影响显著,随着工质入口压力与管外对流传热系数的增大,最优工质质量流速增大,对应的换热管径减小;而烟气入口温度、单根换热管烟气质量流量对最优工质质量流速影响甚微。     

加热炉炉壁热损失分析模型

从三维导热模型出发,研究了大型工业加热炉炉壁热损失模型,应用迭代法计算炉墙内外壁面与流体的对流传热系数,从而可以准确计算炉墙的热损失。以链条炉排方箱式燃煤炉为实例,验证了加热炉的空气侧对流传热系数、烟气侧对流传热系数及炉墙传热系数的计算方法。     

基于热力学第二定律的ORC蒸气发生器性能优化

为了更深入地研究低温余热驱动ORC系统的设计与优化,建立了有机朗肯循环蒸气发生器主要热力性能计算模型,基于热力学第二定律,以蒸气发生器单位换热面积工质?升作为性能优化目标函数,选取了R245fa作为循环工质,在给定烟气进口温度以及保证循环工质在蒸气发生器出口为饱和蒸气条件下,对不同工况下的工质质量流速进行优化,并分析了在一系列换热管管径下,烟气入口温度、工质入口压力、管外对流传热系数、单根换热管烟气质量流量对目标函数及工质最优质量流速的影响。结果表明:工质入口压力与管外对流传热系数对最优工质质量流速影响显著,随着工质入口压力与管外对流传热系数的增大,最优工质质量流速增大,对应的换热管径减小;而烟气入口温度、单根换热管烟气质量流量对最优工质质量流速影响甚微。     

盐浴螺旋盘管式焦炉上升管余热回收装置传热性能试验

对盐浴螺旋盘管式结构的焦炉上升管高温荒煤气余热回收装置进行了以烟气代替荒煤气的传热性能模拟试验,得到了上升管余热回收装置螺旋盘管环形套筒的外壁温度分布、上升管内烟气侧的传热系数、环形套筒内螺旋盘管外盐浴的自然对流传热系数等试验研究结果。结果表明,装置螺旋盘管环形套筒的外壁温度分布并非均匀,随上升管内烟气温度的升高而波动增大;烟气侧对流传热系数在Re数高于2900后随Re数的增大而明显上升;螺旋盘管外盐浴的自然对流传热系数随熔盐温度的升高几乎不变。根据试验结果拟合出环形套筒内螺旋盘管外盐浴的自然对流传热关联式,为实际的工程应用提供参考。     

环形小通道内水单相换热特性的实验研究

采用自行设计的环形小通道换热装置,对双面加热环形小通道内单相水处于流动充分发展下的对流换热特性进行了实验研究,通过热电偶、流量计测量内外壁面温度、水温和水流量,分析单相水处于不同热流密度下内外壁面热流密度、流量与对流传热系数之间的关系特性,结果表明:通道内外壁单独加热时的壁面对流传热系数均随加热热流密度的增大而增大,当加热热流密度一定时,内壁面对流传热系数随流量的增大而增大,外壁面对流传热系数随流量的增大变化不明显;内外壁同时加热时,随着内、外壁加热热流密度比的增大,内壁面的对流传热系数先减小后增大,而外壁面的对流传热系数一直增大。     

压力对气体强制对流传热系数的影响

根据对流传热系数的计算公式,分别计算了不同压力下的对流传热系数,计算结果与实际操作的结果差别很大,说明了在对流传热系数关联式中应加入压力的修正系数。     

增压浸没燃烧装置热经济分析

常压浸没燃烧装置比普通锅炉有显著优势,如不存在固体加热面、加热效率高、污染物排放低等特点。增压浸没燃烧是对常压浸没燃烧的二次开发,提高了输出混合气的压力和温度,拓展了浸没燃烧应用领域。依据热力学第一定律,在单位时间内生产相同质量的纯蒸汽条件下,考虑了压缩机和风机分别在增压浸没燃烧装置和锅炉中的工作能耗,对比了两种系统的能耗明细,计算了增压浸没燃烧技术的节能效率。结果表明,增压浸没燃烧装置的加热效率高、回收烟气余热的特点不仅弥补了压缩机能耗损失大的缺点,而且比普通锅炉有更好的节能潜力。     

O2/CO2气氛下烟气物性参数对燃煤锅炉对流传热影响的模拟研究

新疆准东煤作为一种可开发利用前景广阔的高碱金属煤种,易沾污结渣特性极大限制了其高效利用。前人大量研究了准东煤在常规气氛下的燃烧特性,但鲜见其在富氧气氛下的燃烧和传热特性研究。为了研究富氧气氛下燃用准东煤对碱金属释放及换热器传热性能的影响,运用化工流程分析软件Aspen Plus建立空气和富氧气氛下准东煤燃烧工艺流程模型并进行反应模拟。通过控制氧燃比恒定并调节O_2/CO_2配比进行变工况分析,使准东煤燃烧绝热火焰温度与空气气氛下较为接近,对应工况下锅炉内具有相似的温度分布。借助吉布斯反应器模拟得出反应物系在满足相平衡和化学平衡的条件下所得产物组分及状态参数、Na元素的赋存与转化规律,为预测Na元素释放形式提供参考。由于富氧燃烧烟气富含高浓度CO_2且水蒸气含量增加,富氧燃烧方式下燃煤烟气的传热特性将发生显著差异。运用带有Boston-Mathiasα函数的Peng-Robinson立方状态方程(PR-BM物性方法)对准东煤在空气和富氧气氛下燃烧产生的烟气进行物性估算,对比分析不同气氛下烟气密度、比热容、导热系数、黏度随温度的变化规律,为分析空气及富氧气氛下准东煤燃烧烟气的对流传热特性差异提供更为准确的参数。采用外掠管束强制对流传热修正计算方法分析了不同燃烧气氛下锅炉烟道内各对流受热面的传热性能。并采用CFD软件对一束高温再热器管屏进行"烟气-管壁-蒸汽"流固耦合传热数值模拟,对比空气及富氧气氛下燃煤烟气物性参数对换热器传热系数的影响。结果表明:40%O_2/60%CO_2气氛下,Na元素释放规律与21%O_2/79%N_2基本一致。随着烟温的降低,Na存在形式逐渐由NaCl和NaOH向Na2SO_4转变。但烟气再循环的富集作用会加剧准东煤灰沾污结渣。由于富氧燃煤烟气中三原子气体浓度增加,物性参数发生变化使得对流传热性能增强,各对流受热面传热系数为常规工况的1. 24～1. 27倍。在换热器结构和烟气及蒸汽入口流速、温度相同时,富氧工况下再热器各管圈对流传热系数较常规工况增加约21. 43 W/(m~2·K),出口蒸汽平均温度提高约11. 32 K。     

2×150t/h燃煤锅炉烟气氨法脱硫技术应用总结

简要介绍了锅炉烟气氨法脱硫的工艺流程及工艺参数。针对烟气氨法脱硫装置运行中存在的脱硫塔出口压力数据不正常、脱硫塔出口烟气温度低于设计值、理论计算氨耗与硫酸铵产量略有出入等问题,提出了相应的整改措施。氨法脱硫装置投运后,环保效果显著,不产生二次污染,无新增污染源;利用废氨水将烟气中的SO2回收并资源化,减排效果良好,经济效益显著。     

硫磺制酸余热锅炉出口烟温检测及治理

针对硫磺制酸余热锅炉出口烟温常规检测方法检测结果不够准确的问题,提出一种新的硫磺制酸余热锅炉出口烟温检测。该检测首先根据烟气分子运动速度确定烟温检测设备的锅炉内外位置,计算热电偶受到的烟气辐射和对流辐射换热系数,以此确定烟道中的烟气温度值。针对硫磺制酸而产生的废气烟尘,进行阶段式治理,设计锅炉进风分级燃烧实现对燃烧过程的改造,利用烟气冷却器冷却烟尘温度提高脱硫效率,采用湿法、干法和半干法进行烟气脱硫处理,减少排放到大气中的污染物。     

基于对象的燃煤锅炉对流受热面链式管理模式研究

将锅炉对流受热面系统内的工质、烟气、受热面作为节点对象,并将这些节点对象根据各自流程编号划归为对应的工质链、烟气链、受热面链。整个锅炉对流受热面可模拟由这些包含节点对象的链穿插交互而形成的对象集合。探讨了这种管理模式为锅炉对流受热面计算和设计带来的益处。     

动力型热管内R134a流动沸腾传热过程的特性

针对动力型热管内两相流沸腾过程复杂未知,实验复现性差的问题,搭建了动力型热管两相流沸腾传热实验装置,对水平管内R134a工质沸腾传热过程的沿程阻力特性及对流传热系数进行了实验研究,并将获得的实验数据与前人总结的压降、对流传热系数计算关联式进行对比分析。研究表明,Muller-Steinhagen-Heck压降关联式的积分值与实验结果吻合较好,误差在±10%以内;Mohseni关联式在干度大于0.1时所得对流传热系数与实验结果具有较好一致性,误差在±10%以内,但在干度小于0.1时存在较大偏差,部分误差已超30%,为此重新拟合了干度小于0.1时的对流传热系数关联式。该结果可为该类换热器的实验研究、数值模拟及优化设计提供有效的理论参考标准。     

动力型热管内R134a流动沸腾传热过程的特性

针对动力型热管内两相流沸腾过程复杂未知,实验复现性差的问题,搭建了动力型热管两相流沸腾传热实验装置,对水平管内R134a工质沸腾传热过程的沿程阻力特性及对流传热系数进行了实验研究,并将获得的实验数据与前人总结的压降、对流传热系数计算关联式进行对比分析。研究表明,Muller-Steinhagen-Heck压降关联式的积分值与实验结果吻合较好,误差在±10%以内;Mohseni关联式在干度大于0.1时所得对流传热系数与实验结果具有较好一致性,误差在±10%以内,但在干度小于0.1时存在较大偏差,部分误差已超30%,为此重新拟合了干度小于0.1时的对流传热系数关联式。该结果可为该类换热器的实验研究、数值模拟及优化设计提供有效的理论参考标准。     

一段转化炉对流段烟气余热利用分析

论证了合成氨装置一段转化炉对流段烟气余热节能技术改造中的烟气排放温度与余热资源利用效率之间的关系。计算了理论烟气量、理论所需空气量以及烟气的温度、组分、体积流量,核算出烟气的焓值,并与改造前烟气的焓值进行了对比;分析了烟气热量的利用情况。结果表明：实际生产运行的节能量与本文的计算结果基本一致;节能技术改造应遵循在允许的腐蚀限度内,尽可能多地回收烟气热量的原则。     

干熄焦余热锅炉一次过热器超温原因分析

针对高温高压干熄焦余热锅炉中一次过热器出口气温偏高的问题,从锅炉循环烟气存在再燃因素等方面,对余热锅炉一次过热器传热系数进行分析。结果表明,运行时的传热系数比设计值高13％左右,在受热面积不变的情况下,造成了一次过热器出口气温过高。     

导热油炉的传热计算分析

分析了导热油炉的传热计算方法,包括炉子热平衡、炉膛辐射换热和对流换热计算。并论述了炉膛出口烟气温度、炉膛辐射受热面、对流段烟气流速和排烟热损失等问题。     

工业锅壳煤粉锅炉炉膛出口烟温计算方法研究

工业锅壳煤粉锅炉因其诸多优点,得到广泛应用。炉膛出口烟气温度可以为锅炉的设计提供重要参考。为了优化锅炉设计,分析了现有的烟温计算方法——73标准和《燃油燃气锅炉》简化算法。并根据能量衡算及辐射、对流传热方程建立了一维稳态传热数学模型,提出了具体的计算方法,通过10 t/h示范锅炉的验证,与已有的2种计算方法进行对比,表明该方法计算简便、准确。但在实际运行中需要考虑水侧热阻的影响。     

辊道窑窑内空间传热过程的计算机模拟

采用VB语言编程,对辊道窑的窑内空间传热进行了计算机模拟,并运用Excel、Oringin软件将模拟结果进行了回归分析,得出了相应的经验公式以及图表,所得出的计算烟气黑度、对流辐射传热系数的经验公式对应用计算机进一步研究与监控辊道窑具有一定的实际意义。     

不同流动方向上微型加热管内超临界CO2的换热特性

针对不同流动方向上超临界CO₂流体在微型加热管(管径为0.75 mm)内的对流换热特性进行实验研究。实验结果表明,当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,局部对流传热系数在水平流动方向和垂直向上流动方向上的变化趋势相同,并且水平流动方向上的局部对流传热系数始终大于垂直向上流动方向上的局部对流传热系数。但在垂直向下流动方向上,局部对流传热系数随无量纲温度的升高而显著增大,并在无量纲温度最大时呈现出最佳的换热效果。不同流动方向上,局部对流传热系数均随质量流量增大而显著增大,但随着加热功率、进口温度的升高而显著减小。然而,在水平流动方向和垂直向上流动方向上,当流体温度低于其假临界温度时,局部对流传热系数随系统压力的升高而显著减小。当流体温度高于其假临界温度时,局部对流传热系数则随系统压力的升高而逐渐增大。     

循环流化床内颗粒运动与换热分析

对循环流化床锅炉床体内部贴近壁面的颗粒团运动和受力特点进行了分析,探讨颗粒团沿壁面下滑贴壁时间的计算方法,由此发展了床体内部颗粒-气体对流换热传热系数的理论计算模型和方法.与现有文献的实验数据资料比较表明,计算的结果较好地反映了实际情况.