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烟气凝结换热器传热强化与工程应用研究

刘民科  
【摘要】:未来能源技术发展的主要方向是经济、高效、清洁利用和新型能源开发。如何高效利用天然气、最大限度提高天然气热能动力设备的用能水平,成为十二五能源环境学术界和工程应用领域亟待解决的热点课题。 本文以天然气热能动力设备烟气对流凝结换热强化和烟气冷凝余热深度回收利用技术开发为目标,理论研究和实验研究及工程实测相结合,研究了新型防腐表面烟气对流凝结换热规律和新型防腐表面换热器换热性能,对天然气锅炉房进行节能改造方案设计,将新型防腐烟气冷凝热回收利用装置,应用于天然气锅炉房余热利用节能改造工程,进行了跟踪实测。为烟气冷凝余热深度回收利用装置的开发提供依据,为提高我国天然气用能水平提供技术支持。 建立可视化换热实验系统,采用CCD高速摄像仪,对新型复合防腐平板表面上烟气对流凝结换热过程特点和凝结形态进行可视化观测和换热实验研究。得到烟气对流凝结换热为珠状凝结,得到烟气受迫对流凝结换热实验准则关联式,并与先前采用的防腐表面实验结果相比,烟气对流凝结换热提高6倍以上。 实验研究了新型复合防腐表面冷凝换热器烟气侧对流凝结换热规律。得到换热器传热性能影响因素及规律,得出新型复合防腐表面冷凝换热器烟气受迫对流凝结换热实验准则关联式。 完成了3个既有锅炉房(10台锅炉和2台直燃机)运行状况和排烟冷凝余热节能潜力计算分析和余热利用节能改造工程方案设计,为既有锅炉房节能改造提供技术支持。 将研发的防腐型烟气冷凝余热深度回收利用装置应用于天燃气锅炉房余热利用节能改造工程,在整个采暖季进行了跟踪检测。实测数据表明,对热效率超过95%、排烟余热潜力相对较小的锅炉,应用烟气冷凝余热深度回收利用装置后,可将排烟温度从190~200℃,降低到50℃,仍然可提高热效率9%以上,锅炉总热效率提高到105%,同时得出烟气受迫对流凝结换热准则关联式,得出热回收装置节能率理论计算结果修正值。


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