燃气锅炉烟气冷凝换热实验研究及分析

摘要

随着我国经济的快速发展，能源消费总量持续增长。目前我国的能源消费以煤炭为主体，煤炭燃烧造成严重的环境污染。相比于煤炭，天然气生成的烟气中水蒸气含量高，空气污染物少，国家为优化能源结构，正大力推广天然气等清洁能源。
　　本文主要对天然气烟气凝结换热进行理论分析和实验研究，为冷凝锅炉设计和传统燃气锅炉加装冷凝换热器提供一定的理论和实验依据。首先，对燃气锅炉烟气成分进行分析，计算烟气中的潜热和显热含量，分析表明：天然气锅炉烟气中水蒸气的体积含量在17.41％~21.33%之间，含量较大；露点温度随过量空气系数的增大而减小，同时烟气的露点受环境温度和相对湿度的影响，在重庆这种高湿度地区，露点随相对湿度的变化较大，变化幅度可达5℃。同时以过量空气系数1.2，进口温度为150℃时的烟气为例分析了烟气余热的回收潜力。
　　其次，通过实验对锅炉烟气冷凝换热进行研究，以实验室的30kW燃气轮机为对象，加装烟气冷凝换热器，通过向燃气轮机烟气中加入水蒸气和空气模拟燃气锅炉的烟气特性，主要对过量空气系数、进口烟温、冷却水进口温度和烟气流速进行了实验分析。实验表明过量空气系数越小，越有利于烟气冷凝换热；烟气侧传热系数随着进口烟温的提高而提高，但是潜热传热系数会随之降低，不利于烟气潜热的回收；冷却水进口温度增高会导致换热器壁温升高从而抑制烟气冷凝换热；烟气流速增大会使潜热换热系数的增大，但达到一定程度后，烟气流速进一步提升，潜热传热系数增加的速度会变缓。
　　最后，利用表征含不凝气体冷凝换热过程的无量纲温度Ln，拟合得出烟气侧对流冷凝换热的准则关联式。

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符号

1 绪 论

1.1研究背景

1.2课题的意义

1.3国内外研究现状

1.4研究方法和内容

2 烟气分析和余热量理论计算

2.1天然气成分

2.2烟气成分分析

2.3露点温度的确定

2.4节能潜力计算

2.5小结

3 实验研究

3.1 实验目的和内容

3.2实验系统介绍

3.3实验数据的测定

3.4实验步骤

3.5数据处理

3.6误差分析

3.7小结

4 实验结果分析

4.1进口烟温对冷凝对流换热的影响

4.2过量空气系数对对流换热的影响

4.3烟气流速对对流换热的影响

4.4冷却水进口温度对对流换热的影响

4.5冷凝换热准则关联式拟合

4.6小结

5 总 结

致谢

参考文献