烟气中水蒸汽理论冷凝率计算与分析

摘要

火力发电过程需要大量水来满足蒸汽的冷却和其它一些需求，这样一来火力发电用水问题，尤其是处在干旱缺水地区的火力发电用水问题成为火力发电机组布点及后续运行首要考虑的问题之一，另一方面，火力发电所用燃料，无论是固体燃料还是气体或者液体燃料不仅自身含有氢原素、内在水分与外在水分，而且助燃空气中还会携带水蒸汽，因此，燃料燃烧产生烟气中总是含有水蒸汽，其体积份额与燃料特性以及水分含量、过量空气系数有关，其数值从5%至15%不等，某些特殊情况下甚至还要高。为此，不少研究者已经开展了将烟气温度降到水露点温度从而将烟气中一部分水蒸气冷凝下来并加以回收利用的实验研究，以图缓解火力发电的用水压力，并减小其运行成本。本文通过空气中水蒸汽冷凝的热力学分析,给出了计算烟气冷凝换热中水蒸汽理论冷凝率的代数关系式,并对不同水蒸汽含量下的理论冷凝率与冷凝温度关系进行了分析，烟气中水蒸汽浓度越高，冷凝温度越低，理论冷凝率越高。分析了实际冷凝率比理论冷凝率小的原因。其中烟气流速是造成实际冷凝率小于理论冷凝率的主要原因。实际应用中除了采用较低的冷凝温度和足够多的接触面积外，应尽量减小烟气流速来获得较高的水蒸汽实际冷凝率。