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。     

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。     

接触式烟气冷凝换热器的换热性能

通过求解烟气与水表面之间的热质交换基本方程,得出了烟气与水换热的解析解,并分析了接触式烟气与水处理过程热质交换性能的影响因素。结果表明,烟气与水换热效率的主要影响因素是水气比、换热器高度、喷水雾化粒径,而烟气流速的影响相对较小。搭建了锅炉烟气余热回收实验台,验证了理论计算结果的正确性。     

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。     

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。     

低温烟气余热回收核心设备应用分析

综合分析了烟气换热器和溴化锂吸收式热泵在低温烟气余热回收中的特点和适用性。在烟气换热器选择方面,间接接触式换热器相较于直接接触式换热器体积更小、阻力更低、占地更少、系统更简单,但低温水温度要求更低。在溴化锂吸收式热泵选择方面,重点分析了单效溴化锂吸收式热泵和双效溴化锂吸收式热泵的供热特性及与不同换热器的匹配使用情况。实际应用表明：双效热泵供热温度低、效率高,适合与直接接触式换热器匹配;而单效热泵适用性更强,应用更广泛,2种换热器都可匹配。     

基于(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(积)耗散理论,研究如何减少接触式换热中的(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(...     

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。     

不同防腐层烟气冷凝换热器性能实验研究

对不同新型防腐层烟气冷凝换热器的换热性能进行实验研究,得到换热器表面防腐层对烟气冷凝换热器换热性能的影响规律,给出了3种不同防腐层换热器换热实验关联式。非晶态镍磷复合化学镀层再上涂有机涂层的冷凝换热器的换热性能较好。     

燃气采暖热水炉冷凝换热器数值模拟

针对燃气采暖热水炉的冷凝换热器(管壳式换热器,烟气走壳程,水走管程,换热管采用波纹管),采用Fluent软件模拟不同烟气进气角下冷凝换热器烟气温度场、传热系数、进出口烟气压力降,根据模拟结果分析最佳烟气进气角。在建立几何模型时,冷凝换热器外壳内壁面考虑两种情况,一种为平面内壁,另一种为波纹内壁(以下分别称为平面内壁换热器、波纹内壁换热器)。两种换热器烟气入口右侧(远离出口侧)均存在烟气滞留区。由于波纹对换热管与外壳间隙实现了填充,波纹内壁换热器不会出现平面内壁换热器的烟气短路情况(部分进口烟气未经换热管与管内冷水换热,就流向烟气出口)。波纹内壁换热器出口烟气温度明显低于平面内壁换热器,说明波纹内壁换热器的换热性能更优。两种换热器的传热系数均随烟气进气角的增大而增大。相同烟气进气角条件下,波纹内壁换热器的传热系数大于平面内壁换热器。两种换热器烟气压力降均随烟气进气角的增大而增大。相同烟气进气角条件下,平面内壁换热器的烟气压力降小于波纹内壁换热器。平面内壁换热器、波纹内壁换热器的最佳烟气进气角分别为15°、30°。     

大空间建筑喷淋对烟气层的影响

采用PHOENICS软件，研究了大空间建筑水喷淋对烟气控制系统的影响。未考虑燃烧过程以及喷淋对燃烧的影响。采用紊流k-ε双方程模型模拟烟气的运动，用Lagrangian方法模拟热烟气与喷淋水之间相互作用的动能和换热。用具有不同初始速度和直径的液滴来模拟喷淋水。探讨了喷淋流量、喷射角、水滴直径对烟气层的影响。     

螺旋管烟气-水换热器换热特性数值模拟

以沉浸式螺旋管烟气-水换热器(由水箱、烟气管组成)为研究对象,采用Fluent软件,在换热时间10 min、烟气入口流速分别为1、5 m/s条件下,对烟气管内静压分布、烟气管内烟气密度分布、水箱内水温分布、烟气管内烟气温度分布进行模拟。结合模拟结果,比较不同换热时间,烟气入口流速分别为1、5 m/s条件下水箱平均温度及换热热流量。烟气入口流速对水箱内水温分布影响显著,主要体现在水箱内水的主要升温部位不同。低烟气入口流速时水箱主要升温部位位于烟气管入口附近区域,高烟气入口流速下除烟气管入口附近区域外,直管段与螺旋管段上部、中部区域升温也较为明显。高烟气入口流速条件下水箱及烟气管内温度场分布更加均匀,相同换热时间内高烟气入口流速下换热效果更好。两种烟气入口流速条件下,烟气管出口烟气温度均接近107℃,烟气热量得到了比较充分的利用。螺旋管段中部、下部烟气温度梯度较小,且换热效果不明显,因此在换热器设计时可适当缩短螺旋管段长度。     

沉浸式蛇管烟气-水换热器设计方法研究及实验验证

传统蛇管式烟气—水换热器管的设计方法较粗糙,设计结果常无法满足工艺要求。文章分析烟气流动与换热特性,建立了设计计算模型,并进行实验验证,结果表明,该计算方法能够满足工业设计计算的要求。     

直接接触式蓄冷器换热性能的实验研究

本文搭建了一个小型直接接触式蓄冷器实验台,研究了直接接触式蓄冷器内的换热特性。采用相变温度为7℃的有机相变材料作为蓄冷剂、水作为载冷剂进行直接接触式蓄冷过程的实验,通过实验研究了喷口位置、载冷剂进口温度、载冷剂进口流量、蓄冷剂进口流速对质量换热系数的影响。结果表明,质量换热系数随着载冷剂进口温度的增加而减小、载冷剂流量的增加而增大,随着喷口位置的降低而升高、蓄冷剂进口流速的增大而升高,但当流速达到2.8 m/s后,喷口位置对质量换热系数的影响力逐渐减小。     

大空间建筑水喷淋与烟气层相互作用的数值模拟

大空间建筑水喷淋与烟气层之间的相互作用问题是目前消防领域关注的研究课题.本文采用PHOENICS软件,通过数值模拟研究了大空间建筑水喷淋与烟气层的相互作用.未考虑燃烧过程以及喷淋对燃烧的影响.采用紊流k-ε双方程模型模拟烟气的运动,用Lagrangian方法模拟热烟气与喷淋水之间相互作用的动能和换热.用具有不同初始速度和直径的液滴来模拟喷淋水.探讨了喷淋流量、喷射角、水滴直径对烟气层的影响.     

天然气烟气氧化脱硝与余热回收一体化技术

为加强燃气锅炉烟气氮氧化物的减排和余热回收利用,提出烟气臭氧氧化脱硝与直接接触式换热器+吸收式热泵的烟气脱硝与余热回收利用联合工艺,对示范工程应用效果进行分析,环保与经济效益显著。     

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%。     

天然气锅炉房烟气余热深度回收工程案例

提出基于直燃型吸收式热泵和直接接触式换热器的烟气余热回收技术,阐述其基本原理,对1台29 MW的燃气锅炉利用该技术进行供热改造并进行工程实测。接触式换热器的排烟温度降至27.4℃,在供暖期平均回收烟气余热为2.67 MW,燃气锅炉平均供热效率提高值为11.54%,NO_x减排率为10.48%,凝结水量为3.11 t/h,达到了节能减排的效果。     

关于垂直U型岩土换热器热屏障的研究

旨在研究垂直单U岩土换热器的热屏障作用对其换热性能的影响。以层换热理论模型为依据,以垂直单U换热器的运行数据为支撑,分别从时间、进水温度变化以及负荷特征等方面分析研究饱和换热层热屏障作用的形成机理,以及各因素对热屏障作用的影响。从换热孔深度和连续运行时间两个方面分析热屏障对岩土换热器换热效果的负面作用。研究证明:系统运行时间、进出水温度和负荷特性均对换热性能有较大影响;突破热屏障作用的技术关键是出水管的保温隔热,保证下行换热管的传热系数远远大于上行换热管。     

地铁用间接蒸发冷却器换热性能影响因素

为解决地铁站冷却塔设置难题,提出了一种采用低速电机驱动旋转布水装置的间接蒸发冷却器,在两种布置方式下,对其换热性能进行了单因素实验,并运用正交实验法对较优布置方式下影响换热器换热的因素进行了分析。结果表明:两种布置方式下,喷嘴与蒸发冷却器的间距、两组换热管束间距均存在最佳值,喷嘴双侧旋转布水优于单侧旋转布水;换热器平行气流布置且喷嘴双侧旋转布水为较优布置方式,此时,换热器换热量随喷水量、转速、空气速度、冷却水进口温度的增加以及喷水温度、空气温度的降低而增大,其中,冷却水进口温度对换热器换热影响最为显著,其他因素对其换热的影响从主到次顺序为:喷水量、空气温度、空气速度、喷水温度、转速、冷却水流量。