基于生物质燃烧的烟气型吸收式热泵供热技术研究
发布时间：2022-01-03 11:55
随着化石燃料的日趋枯竭,国家正积极寻求清洁供热的新途径,并大力推广以可再生能源为燃料的供热方式。生物质能源以其资源丰富,污染小,可再生等优势迅速进入了大众的视野,已成为许多国家的重要供热选择。本文基于生物质燃料燃烧提出了一种合理利用生物质能的清洁供热方法,主要研究内容如下:首先,本文分析了利用生物质能供热的三种方式（生物质成型颗粒燃料直燃供热、沼气供热和生活垃圾焚烧供热）的供热现状和现有政策,得出其理论适用性。综合考虑后,生物质成型燃料燃烧供热在资源条件,供热稳定性,环保性等方面在北方地区更具有优势,而且燃料燃烧后的烟气中存在大量可回收余热。对烟气分析可知,烟气中的粉尘和排烟温度是影响余热回收效率的主要因素。进而建立了适用于生物质烟气的喷淋式余热回收系统,为烟气型吸收式热泵供热系统提供热源。其次,采用过程参数分析法对实际工程背景下的20MW的吸收式热泵进行热力计算,同时推导工质和设备之间的数学关系式,编写吸收式热泵的能耗数学计算模型,利用Matlab软件编写热力计算程序,提出适用于热泵热力计算的新方法即数值计算法。对两种方法计算的热力结果进行比较,验证了数值计算模型的可行性。通过建立M...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
12第2章生物质烟气型吸收式热泵供热方案设计当前我国生物质能供热面积越来越大，由于生物质燃料热值较低，导致生物质直燃供热变得不经济，限制了用户的使用。而生物质燃料燃烧后的烟气中依旧存在大量可回收热量，回收利用后可大大增加供热系统的能效。本章设计了烟气热回收方案能够解决排烟温度高和烟气污染物的问题，最终设计出基于生物质燃烧的烟气型吸收式热泵供热系统，提高了生物质燃料直燃供热的效率。2.1烟气热回收系统设计2.1.1生物质燃料燃烧产品与烟气成分分析如今由于化石能源消耗极其严重，学者们将大量精力投向生物质燃料与燃烧技术上来。生物质燃烧设备的改良，使得生物质能源转换利用技术层次不穷，目前主要有生物转换，物理转换和化学转换三类，如图2.1所示。图2.1生物质能转换技术及产品Fig.2.1Biomassenergyconversiontechnologyandproducts虽然如今生物质能能源转换技术很多，但现阶段应用生物质的物理转化最为普遍，其过程包括对农作物秸秆、稻草、树枝、木屑等进行干燥、成型、冷却等较为简单的工艺，对操作设备及工人要求不高，并拥有燃烧热值高，运输方便，环保高效易点燃等好沈阳工业大学硕士学位论文
沈阳工业大学硕士学位论文14中，造成堵塞，腐蚀，影响运营安全。同时会产生积灰、结渣、结块等问题，降低机组寿命和热效率。其次生物质焦油是一种化合物，其组成非常复杂，主要由苯和多环芳烃衍生物组成，在燃烧过程中容易产生炭黑等粉尘颗粒，降低了气体的利用率[57]。另外，它还会在低温下固化，容易与水、碳颗粒、灰尘等杂质结合，粘在锅炉、管道、阀门等部件的底部，堵塞燃气管道，从而影响机组的安全运行。此外，如果排放到大气中，不仅会污染环境，还会对人体造成危害。电除尘器除尘的方法是利用电能直接作用于含尘气体，使气体得到净化。静电除尘器由电离区和集电极区组成(如图2.2所示)。将电晕线与高压集尘板连接在同一高压电源上，同时调节高压电源的输出电压。电晕放电现象(正电压)发生在电晕导线通电时，空气通过电离带时发生电离。集尘区由多组并联高压板和接地板组成[58]。高压板与集尘板交错布置。高压板的材质为防锈铝合金板。空气中的电离粒子经过集尘区时，大部分被接地板吸收[59]。电动除尘可以过滤掉大部分的粒子低于0.3～0.5um，而生物质烟气的粒径大约是0.2～0.4um，尺寸都是在这个范围内，所以使用这种方法可以非常有效的解决烟损害单位，以便我们可以进一步顺利使用生物质烟气的热能。图2.2电除尘的系统图Fig.2.2Systemdiagramofelectrostaticprecipitator2.1.3换热器的选择根据研究现状的介绍，换热器大致可以分为两类，即直接接触式换热器和间壁式换热器。间壁式换热器不能解决酸腐蚀的问题导致管壁的质量不能保证。管壁是金属材料制成的，很容易与工作液发生反应，生成不凝结气体阻塞管道，增加热管的热阻并使传热效率降低。另外，由于间壁式换热器的材料受到压力和温度的限制，如果温度过
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国北方城镇居住建筑供暖能耗现状与节能潜力分析[J]. 杜涛,黄珂,周志华,孙秀浩,冯威,左剑. 暖通空调. 2016(10)
[2]吸收式热泵回收电厂循环水余热分析[J]. 张志刚,王树国,曾荣鹏. 华电技术. 2016(04)
[3]清洁能源供热与传统能源供热的研究[J]. 齐洪波. 应用能源技术. 2015(02)
[4]天然气供热中烟气余热利用的潜力及途径[J]. 赵玺灵,付林,江亿. 区域供热. 2013(03)
[5]双效溴化锂吸收式热泵机组变工况性能模拟[J]. 杨筱静,由世俊,张欢. 太阳能学报. 2013(03)
[6]吸收式热泵在热电厂乏汽余热回收领域的应用[J]. 刘明军,葛茂清,卢尚有,徐长周,崔磊,陈涛. 流体机械. 2013(02)
[7]火电厂低温余热利用技术应用分析[J]. 何晓红,舒斌. 节能. 2012(12)
[8]第二类吸收式热泵的热经济学分析[J]. 宋述生,李显英. 制冷与空调(四川). 2012(04)
[9]2010年世界能源供需分析——《BP世界能源统计2011》解读[J]. 李瑞忠,郗凤云,杨宁,邹劲松. 当代石油石化. 2011(07)
[10]第二类吸收式热泵回收炼厂低温余热实例[J]. 刘辉,于慧雪,池坤. 石化技术与应用. 2010(02)
博士论文
[1]蒸汽型双效溴化锂吸收式热泵机组性能及优化研究[D]. 杨筱静.天津大学 2012
[2]太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统的性能研究[D]. 韩崇巍.中国科学技术大学 2009
[3]中国炕的烟气流动与传热性能研究[D]. 庄智.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]生物质锅炉供热项目碳减排量化方法研究[D]. 江晓峰.河北工程大学 2016
[2]利用吸收式热泵回收电厂冷凝水余热的研究[D]. 韩学伟.哈尔滨工业大学 2013
[3]吸收式热泵技术在工业余热回收利用中的应用研究[D]. 茹毅.太原理工大学 2012
[4]多能互补的热泵系统性能实验研究[D]. 周晓东.兰州理工大学 2012
[5]溴化锂吸收式热泵系统的研究[D]. 邱中举.浙江大学 2011
[6]吸收式热泵用于大连华能电厂的供暖改造研究[D]. 汪滔.哈尔滨工业大学 2010
[7]太阳能、空气源热泵、锅炉供暖联合供热的研究与实践[D]. 张明昭.华北电力大学（河北） 2010
[8]吸收式热泵技术在热电联供中的应用研究[D]. 韩吉才.中国石油大学 2009
[9]换热机组智能控制装置的研究[D]. 沙峰.内蒙古科技大学 2008
本文编号：3566234
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线
12第2章生物质烟气型吸收式热泵供热方案设计当前我国生物质能供热面积越来越大，由于生物质燃料热值较低，导致生物质直燃供热变得不经济，限制了用户的使用。而生物质燃料燃烧后的烟气中依旧存在大量可回收热量，回收利用后可大大增加供热系统的能效。本章设计了烟气热回收方案能够解决排烟温度高和烟气污染物的问题，最终设计出基于生物质燃烧的烟气型吸收式热泵供热系统，提高了生物质燃料直燃供热的效率。2.1烟气热回收系统设计2.1.1生物质燃料燃烧产品与烟气成分分析如今由于化石能源消耗极其严重，学者们将大量精力投向生物质燃料与燃烧技术上来。生物质燃烧设备的改良，使得生物质能源转换利用技术层次不穷，目前主要有生物转换，物理转换和化学转换三类，如图2.1所示。图2.1生物质能转换技术及产品Fig.2.1Biomassenergyconversiontechnologyandproducts虽然如今生物质能能源转换技术很多，但现阶段应用生物质的物理转化最为普遍，其过程包括对农作物秸秆、稻草、树枝、木屑等进行干燥、成型、冷却等较为简单的工艺，对操作设备及工人要求不高，并拥有燃烧热值高，运输方便，环保高效易点燃等好沈阳工业大学硕士学位论文
沈阳工业大学硕士学位论文14中，造成堵塞，腐蚀，影响运营安全。同时会产生积灰、结渣、结块等问题，降低机组寿命和热效率。其次生物质焦油是一种化合物，其组成非常复杂，主要由苯和多环芳烃衍生物组成，在燃烧过程中容易产生炭黑等粉尘颗粒，降低了气体的利用率[57]。另外，它还会在低温下固化，容易与水、碳颗粒、灰尘等杂质结合，粘在锅炉、管道、阀门等部件的底部，堵塞燃气管道，从而影响机组的安全运行。此外，如果排放到大气中，不仅会污染环境，还会对人体造成危害。电除尘器除尘的方法是利用电能直接作用于含尘气体，使气体得到净化。静电除尘器由电离区和集电极区组成(如图2.2所示)。将电晕线与高压集尘板连接在同一高压电源上，同时调节高压电源的输出电压。电晕放电现象(正电压)发生在电晕导线通电时，空气通过电离带时发生电离。集尘区由多组并联高压板和接地板组成[58]。高压板与集尘板交错布置。高压板的材质为防锈铝合金板。空气中的电离粒子经过集尘区时，大部分被接地板吸收[59]。电动除尘可以过滤掉大部分的粒子低于0.3～0.5um，而生物质烟气的粒径大约是0.2～0.4um，尺寸都是在这个范围内，所以使用这种方法可以非常有效的解决烟损害单位，以便我们可以进一步顺利使用生物质烟气的热能。图2.2电除尘的系统图Fig.2.2Systemdiagramofelectrostaticprecipitator2.1.3换热器的选择根据研究现状的介绍，换热器大致可以分为两类，即直接接触式换热器和间壁式换热器。间壁式换热器不能解决酸腐蚀的问题导致管壁的质量不能保证。管壁是金属材料制成的，很容易与工作液发生反应，生成不凝结气体阻塞管道，增加热管的热阻并使传热效率降低。另外，由于间壁式换热器的材料受到压力和温度的限制，如果温度过
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国北方城镇居住建筑供暖能耗现状与节能潜力分析[J]. 杜涛,黄珂,周志华,孙秀浩,冯威,左剑. 暖通空调. 2016(10)
[2]吸收式热泵回收电厂循环水余热分析[J]. 张志刚,王树国,曾荣鹏. 华电技术. 2016(04)
[3]清洁能源供热与传统能源供热的研究[J]. 齐洪波. 应用能源技术. 2015(02)
[4]天然气供热中烟气余热利用的潜力及途径[J]. 赵玺灵,付林,江亿. 区域供热. 2013(03)
[5]双效溴化锂吸收式热泵机组变工况性能模拟[J]. 杨筱静,由世俊,张欢. 太阳能学报. 2013(03)
[6]吸收式热泵在热电厂乏汽余热回收领域的应用[J]. 刘明军,葛茂清,卢尚有,徐长周,崔磊,陈涛. 流体机械. 2013(02)
[7]火电厂低温余热利用技术应用分析[J]. 何晓红,舒斌. 节能. 2012(12)
[8]第二类吸收式热泵的热经济学分析[J]. 宋述生,李显英. 制冷与空调(四川). 2012(04)
[9]2010年世界能源供需分析——《BP世界能源统计2011》解读[J]. 李瑞忠,郗凤云,杨宁,邹劲松. 当代石油石化. 2011(07)
[10]第二类吸收式热泵回收炼厂低温余热实例[J]. 刘辉,于慧雪,池坤. 石化技术与应用. 2010(02)
博士论文
[1]蒸汽型双效溴化锂吸收式热泵机组性能及优化研究[D]. 杨筱静.天津大学 2012
[2]太阳能双效溴化锂吸收式制冷系统的性能研究[D]. 韩崇巍.中国科学技术大学 2009
[3]中国炕的烟气流动与传热性能研究[D]. 庄智.大连理工大学 2009
硕士论文
[1]生物质锅炉供热项目碳减排量化方法研究[D]. 江晓峰.河北工程大学 2016
[2]利用吸收式热泵回收电厂冷凝水余热的研究[D]. 韩学伟.哈尔滨工业大学 2013
[3]吸收式热泵技术在工业余热回收利用中的应用研究[D]. 茹毅.太原理工大学 2012
[4]多能互补的热泵系统性能实验研究[D]. 周晓东.兰州理工大学 2012
[5]溴化锂吸收式热泵系统的研究[D]. 邱中举.浙江大学 2011
[6]吸收式热泵用于大连华能电厂的供暖改造研究[D]. 汪滔.哈尔滨工业大学 2010
[7]太阳能、空气源热泵、锅炉供暖联合供热的研究与实践[D]. 张明昭.华北电力大学（河北） 2010
[8]吸收式热泵技术在热电联供中的应用研究[D]. 韩吉才.中国石油大学 2009
[9]换热机组智能控制装置的研究[D]. 沙峰.内蒙古科技大学 2008
本文编号：3566234
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