燃气锅炉烟气余热冷凝回收研究与应用

发布时间：2017-03-28 03:01

  本文关键词：燃气锅炉烟气余热冷凝回收研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国优化能源结构,推进节能减排政策,燃气锅炉正在取代燃煤锅炉在城市生活、生产供热中的得到广泛应用,提高天然气利用水平也逐渐成为能源环境工程领域的一个重要课题。天然气燃烧后的烟气中含有体积分数达15%～20%的水蒸气,排烟温度一般在150℃以上,这部分水蒸气呈过热状态,其汽化潜热得不到利用,随烟气排出,损失巨大。本文针对燃气锅炉烟气冷凝余热回收问题,从理论和实际应用上进行了系统的研究。 首先,借鉴经典的Nusselt纯蒸气层流凝结传热系数的研究方法,推导出燃气锅炉燃烧后的含湿烟气在竖壁上和水平圆管壁上冷凝换热的换热系数表达式。由于烟气中不凝性气体占据绝大多数份额,而不凝性气体边界层的存在阻碍了传热传质过程的进行,因而烟气冷凝的传热系数远小于纯蒸气冷凝的传热系数。 其次,对济南地区天然气燃烧后的烟气进行研究,对比分析烟气所能回收显热和潜热的数量关系及变化趋势,提出回收烟气中汽化潜热是保证冷凝式换热器充分回收余热的关键因素。然后对锅炉安装冷凝式换热器前后进行(?)平衡分析,查找(?)损失的环节。 第三,根据烟气放热和锅炉给水吸热的平衡关系,发现对于蒸气锅炉仅使用锅炉给水作为低温热源难以保证排烟降至足够低的温度,致使烟气中水蒸气的冷凝比例较小,冷凝式换热器回收余热量受到限制；为解决此问题,提出了使用组合式换热器的新思路,同时用两种或多种低温热源回收烟气的余热,使排烟温度降至足够低,从而保证烟气中水蒸气的汽化潜热可以被尽可能多的回收。针对具体问题,设计组合式热管换热器,使用锅炉给水和洗澡水作为低温热源来回收燃气锅炉烟气余热。以推导出的公式计算的换热系数作为指导,设计翅片管式冷凝换热器,使用采暖回水作为低温热源回收供暖用燃气锅炉烟气余热。 冷凝式换热器安装后,对其工作参数进行收集分析,组合式冷凝换热器工作状况良好,排烟温度可降至40℃以下,烟气的潜热利用较充分,回收余热量可使锅炉效率提高12%；使用采暖回水作为低温热源的供暖用锅炉冷凝式换热器,其余热回收效果状况与回水温度密切相关,随回水温度降低而变好。
【关键词】：冷凝式锅炉 组合式换热器 热效率 烟气冷凝
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK229.8;TK115
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 主要符号表12-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 我国能源利用状况13-15
• 1.1.1 我国能源利用现状及节能形势13-14
• 1.1.2 我国天然气消费14-15
• 1.2 冷凝式锅炉15-22
• 1.2.1 冷凝式锅炉在国外的发展历史及现状16-17
• 1.2.2 冷凝式锅炉的国内应用现状17
• 1.2.3 冷凝式锅炉的分类及形式17-19
• 1.2.4 冷凝式锅炉的工作原理和特点19-22
• 1.3 本文的研究内容与目标22-23
• 第二章 烟气管外冷凝传热数学模型分析23-35
• 2.1 纯蒸气的冷凝传热过程24-27
• 2.1.1 纯净饱和蒸汽层流膜状凝结分析解24-26
• 2.1.2 修正的Nusselt分析解26-27
• 2.2 烟气冷凝传热数学模型及分析解27-35
• 2.2.1 烟气冷凝传热传质分析27-28
• 2.2.2 烟气在竖直管外冷凝传热数学模型及分析解28-31
• 2.2.3 烟气在水平管外冷凝传热数学模型及分析解31-33
• 2.2.4 烟气冷凝传热分析解的应用33-35
• 第三章 燃气锅炉烟气分析及余热潜力计算35-50
• 3.1 燃气锅炉烟气计算35-38
• 3.1.1 天然气成分35-36
• 3.1.2 燃烧产物计算36-38
• 3.2 燃气锅炉烟气余热计算38-50
• 3.2.1 烟气余热回收潜力计算38-43
• 3.2.2 冷凝式换热器热平衡计算43-44
• 3.2.3 锅炉体系(?)平衡计算44-50
• 第四章 冷凝式换热器设计50-67
• 4.1 换热器概述50-52
• 4.2 翅片管式换热器52-55
• 4.2.1 翅片管换热器概述52-54
• 4.2.2 翅片管式换热器的分类54-55
• 4.3 热管式换热器55-62
• 4.3.1 热管式换热器概述55-59
• 4.3.2 重力式热管59
• 4.3.3 热管换热器59-62
• 4.4 换热器设计62-67
• 4.4.1 换热器低温介质的选择62-63
• 4.4.2 热管式冷凝换热器余热回收系统设计63-64
• 4.4.3 翅片管式冷凝换热器余热回收系统设计64-67
• 第五章 冷凝式换热器的效果分析67-70
• 5.1 冷凝式换热器性能测试67-68
• 5.2 冷凝式换热器效益分析68-70
• 第六章 结论70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 学位论文评阅及答辩情况表77

【引证文献】

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1 于洪涛;燃油锅炉系统节能方案设计与实施[D];大连理工大学;2013年

  本文关键词：燃气锅炉烟气余热冷凝回收研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：271532