| 隨著我國優化能源結構,推進節能減排政策,燃氣鍋爐正在取代燃煤鍋爐在城市生活、生產供熱中的得到廣泛應用,提高天然氣利用水平也逐漸成為能源環境工程領域的一個重要課題。 五蓮星海環保設備廠針對天然氣燃燒后煙氣排放和余熱回收再利用的研究。其煙氣中含有體積分數達15%～20%的水蒸氣,排煙溫度一般在150℃以上,這部分水蒸氣呈過熱狀態,其汽化潛熱得不到利用,隨煙氣排出,損失巨大。 本文針對燃氣鍋爐煙氣冷凝余熱回收問題,從理論和實際應用上進行了系統的研究。 首先,借鑒經典的Nusselt純蒸氣層流凝結傳熱系數的研究方法,推導出燃氣鍋爐燃燒后的含濕煙氣在豎壁上和水平圓管壁上冷凝換熱的換熱系數表達式。由于煙氣中不凝性氣體占據絕大多數份額,而不凝性氣體邊界層的存在阻礙了傳熱傳質過程的進行,因而煙氣冷凝的傳熱系數遠小于純蒸氣冷凝的傳熱系數。 其次,對濟南地區天然氣燃燒后的煙氣進行研究,對比分析煙氣所能回收顯熱和潛熱的數量關系及變化趨勢,提出回收煙氣中汽化潛熱是保證冷凝式換熱器充分回收余熱的關鍵因素。然后對鍋爐安裝冷凝式換熱器前后進行數據平衡分析,查找熱傳遞損失的環節。 第三,根據煙氣放熱和鍋爐給水吸熱的平衡關系,發現對于蒸氣鍋爐僅使用鍋爐給水作為低溫熱源難以保證排煙降至足夠低的溫度,致使煙氣中水蒸氣的冷凝比例較小,冷凝式換熱器回收余熱量受到限制；為解決此問題,提出了使用組合式換熱器的新思路,同時用兩種或多種低溫熱源回收煙氣的余熱,使排煙溫度降至足夠低,從而保證煙氣中水蒸氣的汽化潛熱可以被盡可能多的回收。針對具體問題,設計組合式熱管換熱器,使用鍋爐給水和洗澡水作為低溫熱源來回收燃氣鍋爐煙氣余熱。以推導出的公式計算的換熱系數作為指導,設計翅片管式冷凝換熱器,使用采暖回水作為低溫熱源回收供暖用燃氣鍋爐煙氣余熱。 冷凝式換熱器安裝后,對其工作參數進行收集分析,組合式冷凝換熱器工作狀況良好,排煙溫度可降至40℃以下,煙氣的潛熱利用較充分,回收余熱量可使鍋爐效率提高12%；使用采暖回水作為低溫熱源的供暖用鍋爐冷凝式換熱器,其余熱回收效果狀況與回水溫度密切相關,隨回水溫度降低而變好。 |
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