燃气锅炉尾部烟气凝结换热及余热回收利用研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文燃气锅炉尾部烟气凝结换热及余热回收利用研究论文作者：刘贺佳学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：动力工程指导教师：杨历职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofPowerEngineeringStudyonfluegascondensationheattransferandheatrecoveryingasfiredboilerbyLiuHejiaSupervisor:Prof.

2、YangLiDecember2014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，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学

3、位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着我国经济的发展和能源消耗增加，节能减排技术以及清洁能源的利用尤为重要，燃气锅炉开始广泛应用在我们的生活中。对锅炉尾气进行余热的回收能够有效的提高能源的利用效率，减少对环境的污染。燃气锅炉的排烟温度在140～230℃之间，尾气中所含水蒸气的体积分数高达20%左右。高温水蒸气含有较大的显热与潜热，将这部分能量应用

4、在日常生活具有可观的利用价值。应用冷凝式换热器把较高的烟气温度降低到露点温度以下进行余热的回收利用，本文对燃气锅炉尾气的冷凝换热进行了系统研究。应用间接接触式冷凝换热器对烟气进行余热回收，很难将烟气降低到露点温度以下，对水蒸气的凝结量较小，所需换热器体积庞大。应用直接接触式冷凝换热器对高温烟气进行冷凝，所需成本较低而且余热利用率较高。首先，通过数值模拟的方法利用三维物理模型研究直接冷凝式换热器内冷凝换热过程。对比分析了流场内温度分布、水蒸气的体积分数分布以及速度分布图。结果表明直接接触式冷凝换热器内冷热流体混合换热充分，排烟温度明显降低。冷却水能

5、够大量吸收尾气凝结换热时的显热与潜热，而且靠近冷流体入口，温度较低、水蒸气体积分数相对较小。当烟气流速变大，在换热器内冷热流体的换热时间减小，烟气流速过快会导致冷凝不充分，水蒸气凝结量的曲线会随着烟气的流速变化先增加后减小。其次，对比不同三维物理模型对烟气冷凝效果。提高冷流体入口位置能够使得换热器内冷热流体换热时间增加，有效降低出口处水蒸气体积分数以及温度值。冷流体的流速降低或者入口管径变小会导致冷流体流量变小，影响对烟气的冷凝换热效果。在模拟喷洒式水平入口换热器、上下入口换热器内不同工况下冷凝换热时，冷凝效果随着冷流体流速的改变有变化。当冷流体

6、入口流速为3m/s水平入口换热器的冷凝效果比上下入口换热器好，冷流体流速为1m/s时冷凝效果相反。高温烟气在通过混合模型冷凝换热时，首先流经蛇形管被里面的冷流体第一步冷凝，之后又被滴状水再一步冷凝，余热回收率提高。换热器壁面温度设置为285K、308K条件下烟气的冷凝效果均比设置为绝热壁面效果好。最后，采用离散相模型追踪分析了灰尘粒子在换热器内运动时间与流动状态。由于冷热流体是互相冲刷混合粒子流动路径较为复杂，而且在较短的时间内会流出换热器，只有少数粒子在换热器内旋转停留时间较长。关键词:燃气锅炉；水蒸气；显热与潜热；凝结；换热器IABSTRAC

7、TWithourcountry’sdevelopmentofeconomyandincreasingofenergyconsumption,energysavingtechnologyandtheuseofcleanenergysourcesplayanimportantrole,sogasboilershavingbeenwidelyappliedinourlives.Recoveringboiler’sexhaustheatcaneffectivelyimproveenergyefficiencyandreduceenvironmentpol

8、lution.Gasboilers’smokeejectiontemperatureisbetween(140~230℃)andthev