沥青拌合设备烟气余热回收装置研究

摘要

本文根据沥青拌和设备烟气余热特点和排烟方式特点采用逐排法设计了一种适用于中低温烟烟气余热回收的热管式空气预热器，利用CFD计算流体软件FLUENT研究了热管式空气预热器内部烟气流动特性和鳍片热管蒸发段的传热特性，通过仿真实验研究了热管排布方式对预热器整体传热性的影响，结果证明，热管按叉排方式有利于提升预热器的整体换热性能，但也会造成一定的风阻。通过建立不同管间距模型，研究了管束间距对预热器换热性能和风阻的影响，结果证明在热管直径为25mm时，其管束间距取65mm既能够保证预热器的换热性能也有利于流体在预热器内部保持一定的风压。建立了鳍片宽度分别为6mm、12mm、18mm热管耦合模型，模拟在不同风速下鳍片宽度对热管整体换热性能的影响。研究证明，随着风速的增加，热管热阻逐渐降低，因此适当增加热流速度有利于提升热管换热能，仿真结果证明鳍片宽18mm的热管随着热流体速度的增加热阻降低幅度最大，同时将各组鳍宽热管模型的体积与热阻进行比例分析，发现18mm热管单位体积的热阻值最低，其经济成本和传热性能最优。另一方面，预热器仿真实验与物理实验变化趋势相一致，也证明了本次仿真的有效性。
　　同时在工程试验阶段，通过试验分析预热器空气侧、烟气侧进出口流体温度，验证热管预热器的整体换热性能。其烟气余热回收效率约为72.6％，能够满足沥青拌合设备烟气余热回收要求，使得空气预热到100℃，同时对尾气温度和尾气成分进行了分析，发现装预热器后尾气中一氧化碳和氧气浓度明显下降，并通过检测出口处成品料温度，发现在使用等量煤粉的情况下，成品料温度平均提升了4.73％，因此证明了加装热管式空气预热器有效的提升了拌合设备整体热效率。

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第一章 绪论

1.1论文研究的背景与意义

1.2烟气余热回收利用

1.3主要研究内容与方法

第二章 烟气余热回收装置原理分析及计算设计

2.1空气预热对燃料热能效率的影响

2.2烟气总量、助燃空气总量对空气预热温度的影响

2.3热管及重力式管的工作原理

2.4热管预热器的性能分析

2.5热管换热器设计方法选择

2.6热管结构设计

2.7热管预热器整体结构设计

2.8本章小结

第三章 热管预热器建模及仿真

3.1热管换热器数值仿真建模的方法

3.2求解方法

3.3热管模型仿真分析

3.4实验区域仿真

3.5本章小结

第四章 热管预热器工程试验分析

4.1试验方案与设计

4.2热管式空气预热器性能实验

4.3原机型SLB-20与改造后SLB-20X烟气成分对比实验

4.4燃烧尾气烟尘黑度对比试验

4.5本章小结

总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

附录(攻读硕士学位期间发表的论文)