波纹板强化烟气水膜除尘耦合换热装置的实验研究

发布时间：2018-07-05 05:21

本文选题：烟气 + 传热　；参考：《广西大学》2017年硕士论文

【摘要】：提高锅炉热效率是提高糖厂生产效率、节能、降耗、减排水平,增加企业效益的重要措施之一。糖厂锅炉燃料采用蔗渣,其含水率达50%左右,燃烧后产生大量水蒸气混合在烟道气中,热焓值很高;另一方面,目前糖厂烟道气除尘采用的是洗涤水膜除尘,除尘效率不高,随着我国实施环保新标准,锅炉除尘对大部分糖厂具有较大挑战。根据甘蔗糖厂锅炉烟气具有湿热焓高的特点,提出糖厂锅炉烟道气水膜除尘耦合换热的技术方案,采用糖厂热水作为除尘用水,产生70℃左右的饱和烟气,采用空气作为冷源与此饱和烟气进行间壁式换热时,就会产生以烟尘为核的蒸汽相变凝结作用,既可回收水蒸气热焓,又可以强化除尘效率。为了模拟糖厂锅炉烟道气湿法除尘耦合换热技术,本文设计了波纹板强化烟气水膜除尘耦合换热装置,建立了实验平台,进行了带水膜饱和烟气的换热、除尘和流体力学实验研究,为工业应用提供依据。课题研究内容及结果如下:1.建立了波纹板强化带水膜饱和烟气除尘耦合换热装置实验平台。该装置主要由两个方形通道构成,高温烟气经热水雾化喷淋在其中一个通道形成带水膜饱和烟气的向下流动通过加热面与另一通道中的空气流形成逆流换热,其中,采用波纹板段作为无功强化传递设置,安装于湿烟气-水膜侧,以强化喷淋水与烟气、带水膜饱和烟气与传热面之间的质量和热量传递。装置由五个单元组成,即:烟气发生单元、水加热及喷雾单元、烟尘添加装置、换热-除尘单元及测量单元。对各单元测量仪器进行了校准,换热-除尘单元进行了保温处理。平台为实施本文的带水膜饱和烟气的换热、除尘和流体力学实验研究奠定基础。2.进行波纹板强化带水膜饱和烟气除尘耦合换热装置的换热和除尘的初步实验。通过设定一定的烟气温度、热水的温度和流量,以产生70℃左右的过饱和湿烟气,以及能够清除换热板上的集尘的水膜,在设定的波纹板参数条件下进行换热和除尘的初步实验。实验结果表明:烟气的饱和温度为70℃左右,湿烟气出口温度下降了 9℃左右,说明烟气产生了蒸汽相变凝结;空气出口温度达到50℃左右,热能回收相当明显。烟尘脱除效率随液气比的增大而提高;烟尘平均粒径由2 μm增加到4μm时,烟尘脱除效率由70%提高到90%以上;当烟尘浓度由62 mg/Nm3增加至222 mg/Nm3时,除尘效率提高了 20%。3.进行波纹板强化换热装置中带水膜饱和烟气对流传热的实验研究。实验首先确定最佳液气比,然后,通过改变波纹板峰高、波纹段高、段数及烟气流速,研究带水膜饱和烟气的对流传热系数。结果表明:带水膜饱和烟气对流传热系数随液气比为先增加后减小,最佳液气比为3.3～4.2 L/m3;在最佳液气比条件下,带水膜烟气对流传热系数随烟气流速增加而增大,但速度达到一定数值后,增大趋势减缓;波纹段高度对带水膜饱和烟气对流传热系数影响相对较小;波纹板峰高和波纹板段数影响较大;根据实验数据回归拟合了体现波纹板参数和烟气流速对带水膜饱和烟气对流传热系数的准数关联式如下:Nu = 0.240Re0.702Pr0.333(de/D)-0.395(Ls/D)0.059 n0.2964.进行波纹板强化带水膜饱和烟气除尘耦合换热装置的流体力学实验研究。实验通过改变液气比、波纹板峰高、波纹段高、段数及烟气流速,研究带水膜饱和烟气的阻力特性。结果表明:液气比、烟气流速、波纹段高度和波纹板段数的增大,压降增大,且增大趋势显著;波纹板峰高的增加压降减小。通过对实验数据进行拟合,得出体现阻力系数与波纹板结构参数和烟气流速的准数关联式如下:f = 1.469Re-0.390(de/D)-0.780(Ls/D)1.149n1.3445.进行烟道气水膜除尘耦合换热的经济性分析。基于本文实验研究结果,以糖厂75t/h的蒸汽锅炉为例,进行了糖厂锅炉烟道气水膜除尘耦合换热的经济效益和社会效益评估,结果表明:每个榨季可节约蔗渣燃烧量约为11520吨,直接带来的经济效益达到225万元。同时,蔗渣燃烧量的减少,每个榨季减排CO2和NO2的量分别为5425吨和20吨,具有较大的社会效益。
[Abstract]:In order to improve the efficiency , energy saving , consumption reduction and emission reduction of boiler flue gas in sugar refinery , it is one of the important measures to improve the efficiency , energy saving , consumption reduction and emission reduction . The results show that the convective heat transfer coefficient of saturated flue gas with water film increases with the increase of flue gas flow velocity . The results show that the convective heat transfer coefficient of saturated flue gas with water film increases with the increase of flue gas flow velocity . The economic benefit of the direct result is CNY 225 million . At the same time , the reduction of bagasse combustion quantity , the amount of CO2 and NO2 in each season is 5425 tons and 20 tons respectively , and has great social benefit .
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TS243;X792

【参考文献】