燃煤锅炉低温烟气余热的深度高效利用

发布时间：2017-09-02 14:40

  本文关键词：燃煤锅炉低温烟气余热的深度高效利用

  更多相关文章： ORC系统 两级蒸发 循环式蒸发器 高通量换热

【摘要】：燃煤锅炉是通过燃烧煤来产生热量,热量经转化后,产生蒸汽或热水。但并不是所有的热量都能有效转化,仍会有不少能量通过排烟损失掉。电站燃煤锅炉的排烟温度大概在120℃～140℃之间,工业燃煤锅炉的排烟温度大概在150℃℃-204℃C之间。这部分能量的特征在于品质不高,但排放量大。若能有效地回收燃煤锅炉排烟废热,对于提高锅炉燃煤利用效率,减少燃煤使用量,降低污染物排放具有重大意义。本文针对燃煤锅炉排烟温度低且含有会产生低温腐蚀的水蒸汽、硫酸蒸汽等成分的特点,提出了一种更适合于回收燃煤锅炉排烟余热的循环蒸发有机朗肯循环(ORC)系统,即ORC系统引入循环式蒸发器,使得蒸发器的预热、蒸发环节分离,实现分段处理烟道内蒸发器的低温腐蚀问题。同时,本文从热力学及热经济学角度,研究分析了循环式蒸发器对一级蒸发ORC系统及两级蒸发ORC系统循环性能的影响。为进一步提高两级循环蒸发ORC系统的循环性能,两级循环蒸发ORC系统引入高通量换热管,并从实验角度探究了R123在高通量管内的对流沸腾换热特性,同时根据实验所得数据对系统引入高通量换热管后高压级蒸发器换热面积的变化进行了比较。研究得到的主要结论如下：1.使用循环式蒸发器的ORC系统比使用传统干式蒸发器的ORC系统更有优势。且相比传统的一级循环蒸发ORC系统,两级循环蒸发ORC系统循环性能更优。2.实验工况下,工质R123在高通量换热管内的对流沸腾换热系数约是光管的1.99倍。以此为基准,假设工质R123在高通量换热管内的对流换热系数是光管的1.99倍,则两级循环蒸发ORC系统的高压级蒸发器引入高通量换热管后,高压级蒸发器换热面积可降低约3%-4%,不仅利于控制高压级蒸发器外管壁温度高于酸露点,而且还有利于降低两级循环蒸发0RC系统的成本。
【关键词】：ORC系统 两级蒸发 循环式蒸发器 高通量换热
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK115
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 燃煤锅炉尾部烟气余热回收技术10-12
• 1.2.1 低温省煤器11
• 1.2.2 烟气余热加热管网热水11
• 1.2.3 烟气余热预热空气11-12
• 1.3 有机朗肯循环(ORC)系统的研究现状12-17
• 1.3.1 低沸点有机工质的优化选择12-13
• 1.3.2 循环参数对有机朗肯循环(ORC)系统热力性能的影响13-14
• 1.3.3 复杂有机朗肯循环(ORC)系统的研究14-17
• 1.4 高通量换热管简介17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第二章 一级蒸发ORC系统引入循环式蒸发器的热力性能比较分析19-33
• 2.1 循环式蒸发器与干式蒸发器的简介19-20
• 2.1.1 干式蒸发器19
• 2.1.2 循环式蒸发器19-20
• 2.2 一级蒸发ORC系统数学模型20-25
• 2.2.1 一级蒸发ORC系统原理与组成20-21
• 2.2.2 一级蒸发ORC系统热力模型21-23
• 2.2.3 传热计算23-25
• 2.3 计算工况及相关物性参数指定25-29
• 2.3.1 低沸点有机工质的物性参数25-27
• 2.3.2 水的物性参数27
• 2.3.3 低温烟气物性计算27-28
• 2.3.4 低温烟气热源参数及系统结构参数28-29
• 2.4 两种类型蒸发器应用于一级蒸发ORC系统的热力性能比较分析29-32
• 2.4.1 两种蒸发器类型的一级蒸发ORC系统排烟温度的比较分析29
• 2.4.2 两种蒸发器类型的一级蒸发ORC系统烟道内换热面积的比较分析29-30
• 2.4.3 两种蒸发器类型的一级蒸发ORC系统净做功量及净回收效率的比较分析30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 两级循环蒸发ORC系统的热力性能比较分析33-45
• 3.1 两级循环蒸发ORC系统的原理与组成33-34
• 3.2 两级循环蒸发ORC系统的热力数学模型34-35
• 3.3 计算工况及相关物性参数指定35-36
• 3.4 计算结果与讨论36-43
• 3.4.1 低/高压级蒸发温度对两级循环蒸发ORC系统热力性能的影响36-40
• 3.4.2 冷凝温度(压力)对两级循环蒸发ORC系统热力性能的影响40-41
• 3.4.3 夹点温差对两级循环蒸发ORC系统热力性能的影响41-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 两级循环蒸发ORC系统的热经济性比较分析45-54
• 4.1 数学经济模型45-47
• 4.1.1 设备资本成本计算45-46
• 4.1.2 经济技术指标46-47
• 4.2 计算结果与分析47-53
• 4.2.1 低/高压级蒸发温度对两级循环蒸发ORC系统热经济特性的影响47-50
• 4.2.2 冷凝温度(压力)对两级循环蒸发ORC系统热经济特性的影响50-51
• 4.2.3 夹点温差对两级循环蒸发ORC系统热经济特性的影响51-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第五章 两级循环蒸发ORC系统引入高通量换热管的研究与探讨54-62
• 5.1 高通量换热管管内工质(R123)对流沸腾换热特性的实验研究54-60
• 5.1.1 实验管规格参数54-55
• 5.1.2 实验装置55-56
• 5.1.3 实验主要设备及测试仪表56-57
• 5.1.4 实验注意事项57
• 5.1.5 实验原理57-58
• 5.1.6 实验数据处理及分析58-60
• 5.2 两级循环蒸发ORC系统引入高通量管后对高压级蒸发器换热面积大小的影响60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 结论与展望62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 作者在攻读硕士论文期间发表的论文和申请的专利68

【参考文献】

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本文编号：779195