自驱动湿热烟气全热回收系统运行特性研究

发布时间：2020-10-27 12:21

　　 吸收式换热技术是目前国内外应用较为广泛的节能技术,该技术利用溴化锂吸收式热泵机组对燃气燃烧产生的烟气进行深度热回收,能够大幅提高锅炉热效率及燃料利用率。然而,目前采用吸收式热泵进行余、废热回收时需要引入外热源驱动,这便使系统的建造、运行成本明显增加,进而对系统整体的节能效果产生影响。针对上述问题,本文提出了一种无需外热源驱动的新型烟气余热回收系统,利用烟气高温段废热驱动系统运行,进而完成对其自身余热的深度回收。本文首先根据烟气“冷凝换热过程分段进行”这一特点,将烟气换热器设计为三段式结构,进而完成了整个系统的构建。确定了烟气组分、热物性参数的计算方法,建立了热泵机组和三段式烟气换热器的数学模型,并针对全系统的数学模型进行了自由度分析,确定了求解系统热力状态所需的已知参数个数。在自驱动湿热烟气全热回收系统热力模型的基础上,利用“传热端差”概念构建了系统最大余热回收能力的求解模型。从技术和经济两个层面提出了能够表征系统适用性的指标,研究了烟气、二次水入口参数对系统烟气最低出口温度、烟气热回收率、节能扩大系数、静态投资回收期及余热回收净收益平衡期的影响趋势。在额定工况下,系统的最大热回收率可达11.6%以上,余热回收净收益平衡期的极小值为5.2年。研究了烟气温湿度变化较大时冷凝换热过程的热力特性,提出了一种全新的烟气冷凝换热过程计算方法,利用“二级迭代”算法实现了对该计算模型的求解,并引入实际算例对比分析了该计算方法与干球湿度效率法计算结果的差异情况。结果显示二者换热量计算值相差22.5%,本文提出的新型计算方法更适用于烟气的大温降、大除湿量传热传质过程计算。构建了自驱动湿热烟气全热回收系统的运行模拟模型,并利用迭代算法进行求解。研究了自驱动系统的运行特性,并分析了烟气及二次水参数发生变化时,烟气、二次水出口温度及烟气总换热量的变化趋势。结果表明烟气流量及入口温度对系统的烟气余热回收量影响较为明显,当烟气流量增大50%时其换热量增加37.6%。本课题的研究成果可以为自驱动湿热烟气全热回收系统的设计计算及运行调试等工作提供理论指导。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X701;TK227
【部分图文】：

的驱动热源与低温热源，而热水则通过与溴化锂制备得到。该系统在运行时利用了高温部分烟气而驱动系统完成对其自身余热的进一步深度回收热变化又包括潜热变化，因此将该系统命名为自与常见的吸收式余热回收系统对比，本系统具有如仅在溴化锂吸收式热泵的基础上将传统的单段式构，相比于增加燃气直燃构件或引入外热源等方造成本也相对低廉。维护过程中，仅需根据烟气入口参数波动或用户中各支路循环水的流量进行调节。而引入了外热流量或燃气直燃机构进行调节，相比之下本文的简单。情况下，若原有的锅炉烟气余热量已能满足用户汽、热水还是用燃气直燃的热量作为驱动热源，使用烟气自身余热进行驱动则避免了额外的热能能效果。

图 2-1 烟气-水换热过程特性曲线下，运行良好的单效溴化锂吸收式热泵机组的 CO温段和冷凝段分别作为溴化锂热泵的驱动热源和低热器的换热量之比也应近似等于该 COP 值，即冷凝比例为 41%。而在实际的烟气冷却过程中，冷凝段仅为 22%，若仅设置高温段、冷凝段两级换热器则际运行时可能导致冷凝段也产生大量显热换热，烟小，导致系统对烟气的余热回收效果低于预期。因段和冷凝段间增设一个中温段换热器，起到温度调行时烟气换热器高温段和冷凝段换热量比例能够达回收系统的热回收效果。，烟气换热器应为三段式结构，即分为高温段、中三段式烟气换热器与溴化锂吸收式热泵组成自驱动统原理如图 2-2 所示。热器沿烟气流动方向依次为高温段、中温段及冷凝气依次流经各级烟气换热器，在高温段烟气换热器

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文在冷凝段烟气换热器的径向，烟气主流处水蒸气含量最高，分压力也最大，而与翅片管接触处的烟气由于产生冷凝现象，其水蒸气分压力大幅减小，因此水蒸气由分压高的主流区向分压低的近管壁区传递，这种压差即为实现传质的主要动力。而随着烟气沿换热器流向不断流动，冷凝换热使其主流中水蒸气含量持续降低，烟气的露点温度也随之逐渐降低，作为传质动力的水蒸气分压力差不断减小，导致烟气的传质过程减缓，烟气在翅片管壁处的冷凝量明显减少。
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本文编号：2858519