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热电锅炉烟气冷凝换热器的换热研究

作　者: 秦波
导　师: 王随林
学　校: 北京建筑工程学院
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 热电机组烟气冷凝余热利用换热装备工程应用
分类号: TK223
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着全球应对气候变化战略实施，特别我国“十二五”能源发展规划中明确强调优化能源结构，重点任务是采取有效措施加大节能力度，提高传统能源清洁利用水平，加大天然气等清洁能源的利用规模，由于我国天然气在一定程度上依赖进口，因此，提高天然气利用水平，不仅是节能减排、适应持续快速增长能源的需要，同时对国家能源安全具有重要意义。本文以研发大型天然气热能动力设备烟气冷凝余热回收利用技术与装备为目标，采用理论研究与实验研究以及工程应用实测相结合的方法，研究了燃气—蒸汽联合循环热电机组烟气特点，分别研究了烟气与被加热介质直接接触和间接接触式换热器烟气侧对流凝结换热规律及传热规律，研发间接换热式大型燃气—蒸汽联合循环热电机组烟气冷凝余热回收利用换热装备优化设计方案。为开发大型燃机等天然气热能动力设备烟气冷凝余热回收利用技术提供支持。研究了燃气—蒸汽联合循环发电机组烟气特点，不同季节烟气露点温度、余热量及节能潜力。研究表明，烟气露点温度随季节在38.8℃~42.45℃之间变化，排烟温度从150℃降到35℃，可以节能16.68%以上，即使从90℃降到35℃，仍至少可节能9.52%。如果推广到北京市四大热电中心，节能量为北京市目前用气量7%，2015年的2%。基于理论分析与工程实测结果，研究了燃气—蒸汽联合循环热电机组烟气对流凝结换热规律，得出不同换热器结构条件下的烟气冷凝余热回收装置烟气侧对流换热系数，研究出燃气—蒸汽联合循环机组烟气冷凝余热回收利用装备优化设计方案。针对空气过量系数不同的天然气利用设备锅炉房，研究其烟气余热回收利用工程应用与优化方案，完成了4座锅炉房的节能改造余热回工程方案设计，完成了2座工业锅炉房的烟气余热回收利用可行性分析。针对含尘烟气余热特点，进行了烟气与水直接接触式换热系统设计，建立了实验台，实验研究了直接接触式换热器换热规律及烟气冷凝余热回收规律，为工业天然气利用设备烟气冷凝余热利用提供依据。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-19
  1.1 研究背景  9-14
    1.1.1 我国能源结构调整及“十二五”发展规划  9-10
    1.1.2 燃气—蒸汽联合循环的发展前景  10-11
    1.1.3 烟气余热回收技术在天然气利用设备中的重要作用  11-12
    1.1.4 烟气余热回收技术在燃气—蒸汽联合循环电站中的社会经济效益  12-14
  1.2 研究意义  14
    1.2.1 实际意义  14
    1.2.5 学术意义  14
  1.3 国内外研究现状  14-17
    1.3.1 燃气-蒸汽联合循环研究现状  14-15
    1.3.2 烟气冷凝余热回收装置的研究与进展  15-16
    1.3.3 设备的腐蚀研究与进展  16-17
  1.4 主要研究内容与方法  17-18
  1.5 课题来源  18-19
第2章燃气—蒸汽联合循环发电机组排烟余热与节能潜力  19-38
  2.1 引言  19
  2.2 燃气—蒸汽联合循环发电余热锅炉特点  19-21
    2.2.1 燃气—蒸汽联合循环发电  19-20
    2.2.2 燃气一蒸汽联合循环余热锅炉特点  20-21
    2.2.3 燃气一蒸汽联合循环的排烟特点  21
  2.3 燃气一蒸汽联合循环排烟成分及露点温度  21-25
    2.3.1 烟气成分及露点温度  22-25
  2.4 燃气一蒸汽联合循环排烟余热与节能潜力  25-36
    2.4.1 燃气一蒸汽联合循环排烟余热  25-29
    2.4.2 燃气一蒸汽联合循环排烟节能潜力  29-36
  2.5 本章小结  36-38
第3章燃气一蒸汽联合循环排烟烟气余热回收装置研究与优化  38-52
  3.1 引言  38
  3.2 烟气余热回收装备对流换热系数  38-43
    3.2.1 烟气侧显热对流换热系数  38-39
    3.2.2 烟气侧对流换热系数  39-43
    3.2.3 水侧对流换热系数  43
  3.3 烟气余热回收装置传热系数  43-45
    3.3.1 传热系数  43-44
    3.3.2 与表冷器公式计算传热系数对比  44-45
  3.4 燃气一蒸汽联合循环排烟烟气余热回收装置优化设计方案  45-51
    3.4.1 设计参数  45
    3.4.2 烟气余热回收装置负荷  45-46
    3.4.3 烟气余热回收装置传热面积  46-47
    3.4.4 烟气余热回收装置流动阻力  47-49
    3.4.5 烟气余热回收装置结构  49-51
  3.5 本章小结  51-52
第4章烟气余热回收利用节能改造工程方案  52-60
  4.1 引言  52
  4.2 烟气余热回收利用节能改造工程设计优化  52
  4.3 烟气余热回收利用节能改造工程案例  52-59
    4.3.1 某军区大院蒸汽锅炉房烟气余热回收利用节能改造方案  52-57
    4.3.2 某小区燃气锅炉房烟气余热回收利用节能改造方案  57-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章采用直接接触式换热器对烟气余热回收影响的实验研究  60-77
  5.1 引言  60
  5.2 直接接触换热机理  60-62
  5.3 直接接触换热结构机理  62-63
  5.4 实验系统设计与实验方案  63-70
    5.4.1 实验系统  63-64
    5.4.2 实验装置设计  64-67
    5.4.3 实验方案  67-68
    5.4.4 实验测试仪器与设备  68-70
  5.5 实验测试结果与分析  70-75
    5.5.1 喷淋水流量变化对烟气余热回收的影响  70-71
    5.5.2 冷却水水温变化对烟气余热回收的影响  71-75
  5.6 本章小结  75-77
结论  77-78
参考文献  78-82
研究成果  82-83
致谢  83

热电锅炉烟气冷凝换热器的换热研究

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