下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 燃气锅炉烟气余热回收实验分析

燃气锅炉烟气余热回收实验分析.pdf

燃气锅炉烟气余热回收实验分析

alexander_rs9zs
2011-11-22 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《燃气锅炉烟气余热回收实验分析pdf》,可适用于人文社科领域

©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet文章编号:()第一作者:李慧君(),毕业于西安交通大学,主要从事强化换热和节能技术研究。燃气锅炉烟气余热回收实验分析收稿日期:李慧君,林宗虎(西安交通大学能源与动力工程学院,西安)摘 要:通常燃气锅炉的排烟温度较高,一般在~℃。所排烟气中含有不凝结气体和水蒸气,过热状态的水蒸气是烟气中热量的主要携带者。文章分析了烟气成分、换热机理,通过实验证明了降低锅炉的排烟温度回收烟气中水蒸气的显热和潜热,不仅提高了锅炉的热效率,同时凝结液也回收了烟气中部分酸性气体,因此具有节能与环保的双重功效。关键词:燃气锅炉余热回收实验中图分类号:TK  文献标识码:AExperimentandAnalysisofReclaimingtheResidualHeatoftheFlueGasofGasfiredBoilerLIHuijun,LINZhonghu(SchoolofEnergyandPowerEngineering,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an,China)Abstract:Thetemperatureofthefluegasventedbyboilerburninggasishigher,commonlyreaches~℃ThefluegascontainsnoncondensationgasandwatervaporThesuperheatedvaporisthemaincarrieroftheheatinfluegasThepaperanalyzedthecompositionofthefluegasandtheprincipleofheatexchange,bytheexperiment,andprovedthatthetemperatureofthefluegasventedbyboilercouldbeloweredandthethermalefficiencyofboilercouldbeincreasedbythereclaimingofthesensibleheatandthehiddenheatofthewatervaporinfluegasAtthesametime,thecondensatecouldabsorbpartoftheacidicgasinfluegasInthiswaythereisthedoubleeffectofsavingenergyandprotectingenvironmentKeywords:GasfiredboilerResidualheatReclaimExperiment 前言天然气作为一种绿色燃料,将越来越多地被广泛应用。由于天然气中杂质含量很少,基本不存在磨损和结渣问题,可以大幅度地提高受热面的烟气流速,从而提高锅炉的整体效率。一般来说,现在保温较好的天然气锅炉的效率已经可以达到左右。虽然锅炉效率已经很高,但是由于天然气的价格昂贵(大约是轻油的倍、煤的倍),所以如何进一步提高天然气锅炉效率仍然很有必要。采用常规的锅炉设计技术,th以下的锅炉排烟温度接近℃,th以下的锅炉排烟在℃左右,而th的锅炉排烟温度也高达℃,因此,排烟热损失是降低锅炉效率的主要因素。此外,由于天然气燃料含氢量大,每产生×kcal的热量大约可以生成kg水蒸气,比燃煤锅炉多倍,比重油锅炉多左右。常压下水的汽化温度是℃,而各种型号的天然气锅炉其排烟温度都在℃以上,因此大量的水蒸气随烟气排入大气,对其加以回收利用也可提高锅炉的热效率。与此同时,水蒸气的凝结液吸收烟气中的部分酸性气体,起到环保作用。因我国对天然气的使用时间不长,对回收燃气锅炉排烟余热的研究不多、,因此有必要对此加以研究。 烟气传热过程 烟气成分分析由于天然气的主要成分是碳氢化合物,其中不含硫。所以其燃烧后的产物有CO、HO(水蒸气)NOX。表是陕北和大庆油田(取自长春锅炉厂热力计算书)的天然气成分。表 不同地区天然气成分成分CHCHCOCHCHCHNICNC大庆陕北  从表可以看到,天然气成分中以CH成分为主,其它碳氢化合物很少,氮化物更少,且不含硫化物。所以天然气燃料燃烧的产物中不含硫氧化物,这使得烟气凝结物中的酸性大为减少。对受热面的腐蚀主要来·研究与开发·         燃气锅炉烟气余热回收实验分析           ©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet自CO和NOX气体所形成的酸液,因此排放到大气中的酸性气体成分减少,有利于环保。 冷凝传热过程回收烟气余热时,对于燃天然气锅炉而言主要有两种热量,即显热和潜热。在天然气锅炉热损失中,主要为排烟热损失。因烟气中含大量过热态水蒸气,是烟气热量的主要携带者,约为~。因此在烟气回收余热时,主要是水蒸气的显热和潜热,同时也包含不凝结气体的显热(如CO、NOX)。烟气凝结换热包括水蒸气凝结和烟气中的不凝结气体对流换热两个过程。烟气在流经换热器时,由于水蒸气的凝结造成了烟气的组成成分发生变化,使得换热过程比较复杂。当冷凝换热器的表面温度低于水蒸气露点温度时,烟气中水蒸气释放潜热后,开始凝结,换热器表面形成凝结液膜包围,同时在该液膜外还存在一层不凝结气体。烟气传热与传质机理如图。图 烟气凝结换热过程 换热机理 燃烧计算利用烟气分析仪,对烟气中的N、CO、O、CO进行测量,得出过量空气系数。α=N{N()×(OCO)}()表中,mol陕北天然气成分含碳原子的摩尔数(mol)CCR=×××××()当燃料气体的体积流量为VF(mNs)时,干烟气中含碳氧化物气体的体积流量VCOX(mNs)VCOX=VF·CCR()则干烟气的流量Vg(mNs)Vg=VCOX(COCO)()烟气中mol碳氧化物气体对应的氢原子摩尔数(mol)CHR=(×××)CCR设燃烧用的空气相对湿度为x,空气量为Vg·N(mNs),则烟气中水蒸气的浓度HO=(COCO)·CHRN·X·PS(Pv·)(COCO)·CHRN·X·PS(Pv·)()由此得出烟气的流量Vgas(mNs)Vgas=Vg(HO)()kg烟气中水蒸气的质量份额Wm(kgkg)Wm=HO·HO·(HO)(CO·CO·N·O·)() 烟气侧换热计算设烟气与管壁总换热量为qfq对流换热量为qα,即烟气与换热表面的纯对流热量凝结换热量为qm,即水蒸气潜热则总换热量qfq为qfq=qαqm()qα=hα(TfqTww)()qm=γhm(ρwwρfq)()式中:ρfq烟气主流区的水蒸气质量浓度,kgmρww管壁外液膜温度为Tww时饱和水蒸气质量浓度,kgm。Tww=Twof(TfqTwo)()其中f取~,。由()、()、()式得出气侧与管壁间的总换热系数hfqhfq=hαhmγ(ρwwρfq)TfqTww()式()中右边第二项是将凝结换热折算成的换热系数,即总换热系数为纯对流换热系数与凝结换热系数之和。若无凝结换热,则式中第二部分不存在。将式()简化得:hfq=hαk(ρwwρfq)()式中:k由实验确定。 水侧换热系数水侧获得的热量qw是冷却水通过管壁导热及管壁与冷却水的对流换热所获得的。管壁的温度TwTw=qwdwo(In(dwodwi)λsλfNuf)Tf()水侧对流换热系数Gnielinski关联式:Nuwf=ε(f)(Rewf)Prff(Prwf)()ε=(dl)ctf=(lgRef)ct=(PrfPrw)(PrfPrw=~)实验范围在Ref=~,Prf=~。              工 业 锅 炉        年第期(总第期)©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet 凝结液的特性天然气中主要成分为CH且不含S,但由于空气中含N,因此燃烧过程中有NOX生成。各化学反应方程式为:燃烧反应CH空气→COHNHO(气)热NO→NO燃烧产物中的反应NOO→NONONOHO(气)→HNO冷凝液中的反应NOHO(液态)→HNOHNO→HNONOCOHO(液态)→HCO→HHCO→HCO从上面的反应方程式可以看出,冷凝液主要是亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐和酸。实验中通过pH试纸证明了凝结液的弱酸性性质。  烟气凝结液对NOX吸收率一般能达到~,如图所示。所以,排出的烟气中含有的NOX量减少,净化了烟气,对环保有利。图 烟气凝结对NOX的吸收效果 实验分析利用天然气热水器进行实验,冷却水入口温度为℃,凝结换热器沿烟气方向有排,错列布置,每两排根管,为管长mm,管内径<mm,外径<mm的纯铜材料。图为实验系统图。图 实验系统图  实验工况选为两种情况,其燃料、冷却水量分别为mh、kgh和mh、kgh。在换热器内,烟气、冷却水及管壁温度,沿烟气流动方向变化的实验结果如图和图所示。利用式()、()计算换热系数hfq沿管程(烟气所经过受热面)的变化关系如图及图从图中可以看出,换热系数变化近似成线性,随着凝结不断的发生,换热系数梯度略有变小,这主要是因凝结发生后烟中的水蒸气含量减少,不凝结气体含量相对增加所致。式()计算的结果与实验数据基本上相符,虽然存在一定的图 管程方向冷却水管壁烟气温度的变化·研究与开发·         燃气锅炉烟气余热回收实验分析           ©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet图 换热系数沿管程方向的变化图 管程方向冷却水管壁烟气温度的变化图 换热系数沿管程方向的变化误差,但能反映出凝结换热系数变化的趋势。因此,式()具有一定应用价值。加装凝结换热器后,如果把所回收的热量用于本身,其热经济性如表所示。表 加装换热器前、后热经济性普通型凝结型低热值效率,高热值效率,凝结量,Ldkgh排烟温度,tf℃NOx,α=(×)COx,α=(×)  由此可知,热经济性不仅提高了,烟气中的酸性气体浓度大大下降,有利于环保。 结论()对于燃气锅炉,回收烟气中的余热是不仅提高热效率,还可以得到一定量的凝结水,对于大容量燃气锅炉,凝结水量相当可观。()在相同的条件下,湿烟气比干烟气的换热系数大,烟气中的湿度越小,换热能力就越差。凝结换热过程就是湿烟气向干烟气变化的过程,而烟气水蒸气质量浓度这一参数恰好能够反映这一变化过程。()在有凝结换热时,非凝结段与凝结段的换热规律不同,因此应分段计算。本文所提出实验关系式适合上述情况,经与实验值比较,结果比较满意。()由于凝结液对酸性气体有一定的吸收作用,减少了排放到环境中的酸性气体,具有明显的环保意义。()能够为设计凝结换热器提供理论支持。符号说明h换热系数 W·m·Khd对流传质系数 m·sNu努塞尔数 h·d·λPr普朗特数 γ·kRe雷诺数 ud·γT温度 KP压力 Paλ导热系数 W·(m·K)ρ密度或质量浓度 kg·mγ汽化潜热 kJ·kgV体积流量下角标F燃料fq烟气l冷却水N标准状态S饱和态v大气压或对流M金属W管壁WW液膜WO内管壁参考文献车得福冷凝式锅炉及其系统M北京:机械工业出版社,,贾力,孙金栋,李孝萍湿烟气冷凝换热研究J北京建筑工程学院学报,,():Drew,TBSeeMeAdains,WHHeatTransmission,rdedMeGrawHill,NowYork()Minkowyeez,WJandSparrowEMCondensationheattransferinthepresenceofnoncondensibles,interfacialresistance,superheatingvariablepropertiesanddiffusionIntJHeatmassTransfer,,()杨世铭,陶文铨传热学(第三版)M北京:高等教育出版社,孙金栋,贾力,陈铁兵烟气冷凝的环保分析J北京建筑工程学院学报,,():              工 业 锅 炉        年第期(总第期)

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/4

燃气锅炉烟气余热回收实验分析

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利