低温湿烟气冷凝换热的研究与应用

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1、学号：12104104常州大学硕士学位论文低温湿烟气冷凝换热的研究与应用研究生林蒙王政伟指导教师教授学科、专业名称热能工程研究方向余热回收利用2015年4月ResearchandApplicationofCondensationHeatTransferofTheLowTemperatureWetFlueGasADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByLinMeng(ThermalEngineering)DissertationSupervisor:Prof.WangZheng-weiApril，20152常州大学学位

2、论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部

3、或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日摘要我国是世界上能源消耗最大的国家之一，但是能源增长缓慢，常规能源日益减少，能源供应将日益紧张。由于煤的大量使用，产生了大量的SO2、NOx，炭黑和粉尘污染，使环境问题日益突出。因此，能源结构的改变已成必然。而天然气是一种优质、高效、清洁的化石能源，其使用也越来越广泛，天然气正在慢慢代替煤炭成为的锅炉主要燃料广泛应用于城市

4、生活、生产供热之中。天然气燃烧后产生的烟气中所含的水蒸气份额高达15~20%，排烟温度将会达到200℃左右。这部分烟气未经处理排出，其潜热未得到利用，会造成很大的热损失。本文针对燃烧天然气后产生的湿烟气的余热回收问题，通过理论分析和计算，说明了其潜在的利用价值。首先，借鉴努赛尔的纯蒸汽层流凝结传热系数的方法，利用Colburn-Hougen模型分析推导出管内凝结以及管外凝结的传热系数的表达式。考虑到烟气中的不凝性气体占绝大多数份额，从而阻碍了传热过程的进行，因此通过分析可知烟气冷凝的换热系数不同于纯蒸汽冷凝的换热系数。其次，通过对常用的天然气燃烧后烟气中各组分进行

5、了计算，并对烟气显热和潜热进行了具体推导与计算。对比仅回收显热以及排烟温度降低到冷凝温度以下同时回收显热与潜热对锅炉效率的影响，通过计算分析可以看出，同时回收显热与潜热能明显使锅炉效率得到提高。以燃料的低位发热量计，锅炉效率最大可以超过100%。第三，针对翅片管式换热器的换热系数、翅片效率、翅化比及烟气阻力等参数作出了分析，并应用Excel对翅片管气-液换热器进行热力计算。确定了4t/h燃气锅炉翅片管式换热器的管子排布，管子选型以及相关物理参数，并通过迭代计算对每排管束进行了分析验证，绘制了每排管束的温度变化曲线以及换热系数变化曲线。利用VB编制了单排管束热力计算

6、程序，并分析了其中相关误差产生的原因。最后，以4t/h燃气锅炉翅片管式换热器为例，对其换热效率，余热回收情况，经济效益进行对比分析，并对其中的烟气质量流速、翅片高与管径比、翅片管选型以及管间距等参数进行了优化，确定其最佳参数，使其具有更好的效果。关键词：烟气潜热；热效率；翅片管式换热器；热力计算IAbstractChinaisabigenergyconsumptioncountryoftheworld,buttheenergygrowthisslow,theconventionalenergyisdwindling,energysupplywillbecomein

7、creasinglytight.DuetotheextensiveuseofcoaltogeneratealotofSO2,NOx,carbonblackanddustpollution,sotheenvironmentalissueshavebecomeincreasinglyprominent.Thus,changingtheenergystructurehasbecomeaninevitable.Naturalgasisahighquality,efficientandcleanerfossilfuels,itsusehasbecomeincreasingl

8、ywide