溶液循环热回收技术在天然气锅炉烟气余热回收中的应用研究

发布时间：2018-07-28 14:03

【摘要】：天然气作为清洁能源,在全国能源各领域得到了更广泛的应用。天然气的主要成分是甲烷,在锅炉中完全燃烧后会产生含湿量非常高的烟气。如何合理回收烟气中水蒸气的潜热值,成为提高天然气锅炉热效率的关键。本文应用溶液除湿技术、以氯化锂水溶液作为吸湿性溶液吸收天然气锅炉烟气中的水蒸气,回收其潜热值并加以综合利用,同时对天然气锅炉的溶液循环热回收系统方案进行设计分析,并采用数值模拟的方法研究溶液与烟气在填料塔内热质交换的过程及不同工况下的变化规律。论文的主要内容如下:1、首先介绍了天然气锅炉热回收的研究现状及溶液除湿技术的研究背景和发展现状,对溶液循环热回收系统在天然气锅炉余热回收应用进行了可行性分析。2、根据天然气锅炉的特点,将溶液循环热回收分成三个子系统进行原理分析;通过对溶液循环工质的选择和填料层的筛选建立了逆流式绝热除湿系统的物理数学模型。3、分析了填料塔内传热传质系数、有效浸润面积、溶液表面蒸汽压等关键参数对溶液与烟气热质交换过程的影响,确定了在具体数值模型中的参数取值。基于matlab数值模型,对不同影响参数与入口参数的工况进行传热传质过程模拟,结果表明:在逆流式填料塔中,气液比和填料层高度是传热传质过程的主要影响参数,小幅度的进口烟气温度变化对传热传质过程的影响较小。4、通过对陕北天然气燃烧特性的分析,计算出在过量空气系数为1.1时,定流量锅炉烟气可回收的显热与潜热量。利用数值模拟结果,研究了应用溶液循环热回收后天然气锅炉的热效率增值和热量利用效率,并对其经济环保效益进行了简要分析。
[Abstract]:As a clean energy, natural gas has been widely used in various fields of energy in China. The main component of natural gas is methane, which produces very high moisture content flue gas after combustion in the boiler. How to reasonably recover the latent heat value of water vapor in flue gas is the key to improve the thermal efficiency of natural gas boiler. In this paper, the solution dehumidification technique is used to absorb water vapor from the flue gas of natural gas boiler with lithium chloride aqueous solution as the hygroscopicity solution, and its latent heat value is recovered and comprehensively utilized. At the same time, the scheme of solution circulation heat recovery system of natural gas boiler is designed and analyzed, and the process of heat and mass exchange between solution and flue gas in the packed tower and the variation law under different working conditions are studied by numerical simulation method. The main contents of this paper are as follows: firstly, the research status of heat recovery of natural gas boiler and the background and development of solution dehumidification technology are introduced. The feasibility analysis of waste heat recovery of natural gas boiler by solution recycle heat recovery system is carried out. According to the characteristics of natural gas boiler, the solution circulating heat recovery system is divided into three subsystems to carry on the principle analysis. The physical mathematical model of countercurrent adiabatic desiccant system is established by selecting the solution circulating working medium and the packing layer. The heat and mass transfer coefficient and the effective soakage area in the packed column are analyzed. The influence of the key parameters such as the surface vapor pressure on the heat and mass exchange process between the solution and the flue gas has been determined, and the values of the parameters in the specific numerical model have been determined. Based on the matlab numerical model, the heat and mass transfer process of different parameters and inlet parameters are simulated. The results show that the gas-liquid ratio and the height of the packing layer are the main parameters of the heat and mass transfer process in the countercurrent packed tower. The change of inlet flue gas temperature has little effect on heat and mass transfer process. By analyzing the combustion characteristics of natural gas in Northern Shaanxi, the recoverable sensible heat and latent heat of flue gas with constant flow rate are calculated when the excess air coefficient is 1.1. Based on the numerical simulation results, the thermal efficiency increment and heat utilization efficiency of natural gas boiler with solution circulation heat recovery are studied, and its economic and environmental protection benefits are analyzed briefly.
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X706

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本文编号：2150442