湿式电除尘余热回收装置换热特性及工程应用的研究

摘要

当前我国能源形势严峻，环境污染严重，雾霾横行，这使国家和人民对节能减排更加重视。在当前环境下，我国提出了火力发电超低排放工作方案，对电厂的排放要求提出新的高度。本课题以该形势为契机，针对燃煤电厂低温湿饱和排烟进行进一步处理，欲引入一套燃煤电厂湿式电除尘余热回收系统，来达到更深层次的除尘降污，同时回收烟气中的凝结潜热，达到节能降耗，缓解环境污染的压力。该系统的引入也为燃煤电厂超低排放推行提供一定的技术支持。
　　本文综合分析了我国电厂的排放形势以及电厂余热回收换热装置的研究进展，主要针对凝结换热方面的研究。本文以华电集团在天津军粮城电厂搭建的实验平台为研究主体，进行实验分析。在设计分析中，结合凝结换热的理论分析，对换热装置进行设计。以翅片管式换热器为参考模型，设计出新的换热装置，并计算换热装置的各个结构参数，同时对换热过程进行分析，计算不同烟气量对应的翅片效率以及不同水侧流速对应的流态变化。为了让水侧流动出现层流、紊流、过渡流三种不同流态，对实验管路进行简单改造，针对性的设计了不同的实验方式，最终共有3组实验数据，分别为4干管进水、2干管进水和1干管进水实验。通过对换热装置的换热测试，得出凝结换热装置的换热性能。
　　同时，本文结合实验装置的分析，对章丘电厂一台30万湿冷发电机组进行实际余热利用以及全年不同运行工况进行设计计算。在系统设计中通过换热装置和吸收式热泵技术联合运行的方式，可以最大程度的回收余热量，来满足电厂对送风温度不低于15℃的预热要求，同时还合理的为周边10万m2建筑面积进行供暖。通过对采暖季和非采暖季的设计分析，得出在非采暖季，不需要运行热泵机组和二级预热器就能够满足送风的预热需求。在采暖季，当室外温度低于0℃时，需要引入热泵机组才能达到空气预热需求，同时当室外温度低于-11.5℃时，在满足送风温度的预热前提下，需要引入尖峰加热器来满足10万m2的供暖需求。该套系统运行后，通过对烟气侧凝结热的回收，预计年节省燃煤量折合成标煤为1930.4t。年可减少CO2排放量4812.49t，减少粉尘量1312.67t，减少SO2排放量为144.78t，减少NOx排放量为72.39t。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．1．1 我国能源利用现状及电厂节能情况

1．1．2 国内电厂的超低排放形势

1．1．3 烟气余热回收利用概述

1．1．4 研究意义

1．2 烟气余热回收换热器国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 国内凝结换热研究现状

1．2．2 国外凝结换热研究现状

1．3 课题来源

1．4 本课题研究的内容

1．5 本章小结

第2章 凝结换热理论

2．1 凝结换热现象的概述

2．2 纯蒸汽凝结换热理论

2．3 影响凝结换热的因素分析

2．4 膜状凝结换热的强化

2．5 本章小结

第3章 实验装置及传热分析

3．1 实验系统介绍

3．1．1 实验装置布置

3．1．2 实验系统

3．2 换热器结构设计

3．3 换热器传热分析

3．3．1 传热计算

3．3．2 传热系数的分析

3．4 实验装置换热器参数及换热计算方法

3．4．1 换热器参数

3．4．2 换热器换热计算方法

3．4．3 管内受迫对流换热分析

3．5 本章小结

第4章 实验设计及结果分析

4．1 实验现场

4．2 实验方法及实验步骤

4．2．1 实验方法

4．2．2 实验工况

4．2．3 准备工作

4．2．4 实验步骤

4．3 实验结果及分析

4．3．1 不同烟气流量下翅片效率的取值

4．3．2 实验过程中不同流量对应雷诺数的变化关系

4．3．3 烟气侧和水侧Nu、h的计算

4．3．4 换热器传热系数分析

4．3．5 热损失分析

4．4 本章小结

第5章 实际工程节能设计分析

5．1 项目概况及热需求分析

5．2 一台30万湿冷发电机组节能设计

5．2．1 节能设计流程图

5．2．2 系统设计工况

5．2．3 换热器设计参数

5．2．4 节能系统设计参数计算

5．2．5 热泵机组的设计选型

5．3 节能减排与社会效益分析

5．4 本章小结

结论及展望

结论

展望

致谢

参考文献

作者简介

附录