本文關(guān)鍵詞：低低溫電除塵技術(shù)換熱器及換熱系統(tǒng)的研究

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【摘要】：低低溫電除塵技術(shù)作為一種高效煙氣治理技術(shù),被認(rèn)為是最具前景的電廠粉塵捕集技術(shù)之一。目前該技術(shù)仍有許多問題需要深入研究：首先,低低溫電除塵技術(shù)的熱回收器多采用鰭片管式換熱器,在其工作條件下鰭片管磨損較為嚴(yán)重,對(duì)換熱器壽命產(chǎn)生很大影響；其次,低低溫電除塵技術(shù)換熱系統(tǒng)還需進(jìn)行不斷優(yōu)化,既要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)汽輪機(jī)和熱力系統(tǒng)運(yùn)行影響較小,又要較好地提高電除塵器除塵效率。數(shù)值模擬既可直觀地反應(yīng)換熱器內(nèi)煙氣流動(dòng)過程、描述換熱管道的沖刷磨損情況,又可以模擬出電廠中換熱系統(tǒng)的運(yùn)行情況、計(jì)算評(píng)估系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。因此,本文通過數(shù)值模擬的方法對(duì)低低溫電除塵技術(shù)換熱器及換熱系統(tǒng)進(jìn)行研究,開發(fā)新型耐磨鰭片管及新型換熱系統(tǒng),為該技術(shù)的推廣應(yīng)用及性能優(yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒,具有重要的理論意義與應(yīng)用價(jià)值。本文以單一鰭片管及換熱管束為研究對(duì)象,對(duì)換熱器的抗磨損特性進(jìn)行了詳細(xì)地研究,并且對(duì)低低溫電除塵系統(tǒng)進(jìn)行了初步研究。首先,針對(duì)鰭片管外煙氣流動(dòng)及沖刷特性,本文考慮了氣固兩相流動(dòng)和傳熱過程,采用了可反映壁面顆粒速度、顆粒撞擊角度及顆粒濃度的磨損速率計(jì)算公式,建立了適合于鰭片管的磨損預(yù)測(cè)模型,并與以往文獻(xiàn)的模擬及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了模型的可靠性。其次,對(duì)現(xiàn)有鰭片管(矩形鰭片管、螺旋鰭片管、圓形鰭片管、H型鰭片管和雙H型鰭片管)單管進(jìn)行了模擬研究,分析了磨損區(qū)域、磨損速率等磨損特性,并從顆粒濃度、顆粒撞擊壁面角度以及鰭片管流場(chǎng)等方面分析了不同管型產(chǎn)生磨損差異的原因。在此基礎(chǔ)上,提出了一種兼顧傳熱效率和抗磨損特性的新型鰭片管,并對(duì)新管型的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化研究。再次,對(duì)本文所提新型鰭片管和現(xiàn)有換熱管束進(jìn)行了模擬研究,分析了磨損速率、磨損區(qū)域、最大磨損速率、最大磨損速率管排數(shù)的分布規(guī)律,并對(duì)管束溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、顆粒濃度場(chǎng)、顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的影響進(jìn)行了研究。最后,對(duì)兩種現(xiàn)有低溫省煤器作為熱回收器的換熱系統(tǒng)進(jìn)行了熱效率和經(jīng)濟(jì)性的研究,并提出了一種改進(jìn)的換熱系統(tǒng),分析了不同換熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)缺點(diǎn),對(duì)工程應(yīng)用及低低溫電除塵換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供部分借鑒作用。數(shù)值模擬研究結(jié)果表明：傳統(tǒng)鰭片管中,H型和雙H型鰭片管基管表現(xiàn)出了良好的抗磨損特性,而螺旋鰭片管翅片抗磨損特性最優(yōu)；鰭片管開槽可以改善管外流動(dòng)特性,降低基管附近來流速度,減輕鰭片管磨損；新型圓形鰭片管及螺旋鰭片管基管和翅片都具有較好的抗磨損特性,最佳開槽寬度為管徑的1/6-1/4,最佳開槽深度為翅高的1/2-4/5,最佳鰭片節(jié)距為管徑的1/4-1/3。在鰭片管管束計(jì)算中,C型(新型)圓形鰭片管在幾種管型中抗磨損性能最好；各管型鰭片管第2排管磨損速率較低；矩形鰭片管、H型鰭片管、圓形鰭片管和C型圓形鰭片管第4排管磨損最為嚴(yán)重,而雙H型鰭片管第5排磨損最為嚴(yán)重；各管型最大磨損速率均出現(xiàn)在650左右；流場(chǎng)過渡區(qū)存在較大速度梯度,造成從不同角度撞擊壁面的顆粒速度存在差異；鰭片管上最大顆粒濃度出現(xiàn)的角度與最大磨損速率出現(xiàn)的角度一致,說明顆粒濃度對(duì)磨損速率分布產(chǎn)生了很大影響。應(yīng)用新型電除塵換熱系統(tǒng)可以整體提高系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)約0.5%；此外,新型換熱系統(tǒng)不僅能降低SOx排放濃度,提高濕式脫硫技術(shù)副產(chǎn)品石膏的質(zhì)量,而且還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于調(diào)節(jié)、不消耗額外能源等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中具有較好的前景。
【關(guān)鍵詞】：低低溫電除塵 鰭片管 磨損 數(shù)值模擬 換熱系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM621
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 主要符號(hào)說明8-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 低低溫電除塵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 鰭片管磨損研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 換熱系統(tǒng)優(yōu)化研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 課題的研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)18-19
• 1.3.1 研究目的18
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 數(shù)值計(jì)算方法19-29
• 2.1 數(shù)值計(jì)算模型19-26
• 2.1.1 鰭片管結(jié)構(gòu)及物理模型簡(jiǎn)化19-20
• 2.1.2 控制方程20-21
• 2.1.3 顆粒與壁面碰撞模型21-23
• 2.1.4 磨損速率計(jì)算模型23-24
• 2.1.5 邊界條件及物性設(shè)置24
• 2.1.6 網(wǎng)格劃分24-25
• 2.1.7 方程求解及收斂判據(jù)25-26
• 2.2 換熱系統(tǒng)的研究方法26-29
• 2.2.1 過程模擬軟件Aspen Plus簡(jiǎn)介26-27
• 2.2.2 等效焓降法的介紹27-29
• 第三章 鰭片管單管計(jì)算結(jié)果與分析29-49
• 3.1 磨損模型的可靠性驗(yàn)證29-31
• 3.2 現(xiàn)有鰭片管單管計(jì)算結(jié)果與分析31-36
• 3.2.1 鰭片管磨損速率分布31-33
• 3.2.2 鰭片管顆粒濃度分布33-34
• 3.2.3 鰭片管流場(chǎng)分布34-36
• 3.2.4 小結(jié)36
• 3.3 新型耐磨損鰭片管36-38
• 3.3.1 磨損速率影響因素的分析36-37
• 3.3.2 新型鰭片管結(jié)構(gòu)介紹及模型建立37-38
• 3.4 新型鰭片管單管計(jì)算結(jié)果與分析38-42
• 3.4.1 新型鰭片管磨損速率分布38-40
• 3.4.2 新型鰭片管顆粒濃度分布40-41
• 3.4.3 新型鰭片管流場(chǎng)分布41-42
• 3.4.4 新型鰭片管優(yōu)點(diǎn)42
• 3.5 新型鰭片管的結(jié)構(gòu)優(yōu)化42-48
• 3.5.1 開槽寬度G_L的影響42-44
• 3.5.2 開槽深度G_H的影響44-46
• 3.5.3 鰭片節(jié)距P的影響46-48
• 3.5.4 小結(jié)48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 管束計(jì)算結(jié)果與分析49-61
• 4.1 光管管束計(jì)算結(jié)果49-52
• 4.2 鰭片管管束磨損速率分布52-54
• 4.3 鰭片管管束溫度分布54-56
• 4.4 鰭片管管束顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡56-57
• 4.6 鰭片管管束流場(chǎng)分布57-58
• 4.7 鰭片管管束顆粒濃度分布58-60
• 4.8 本章小結(jié)60-61
• 第五章 低低溫電除塵技術(shù)換熱系統(tǒng)的研究61-71
• 5.1 Aspen Plus模擬可靠性驗(yàn)證61-62
• 5.2 現(xiàn)有的低低溫電除塵換熱系統(tǒng)分析62-66
• 5.2.1 只采用低溫省煤器的換熱系統(tǒng)62-65
• 5.2.2 傳熱介質(zhì)采用“主凝結(jié)水—煙氣冷卻器—煙氣再熱器—主凝結(jié)水”的換熱系統(tǒng)65-66
• 5.3 一種新型低低溫電除塵技術(shù)換熱系統(tǒng)66-70
• 5.3.1 新型換熱系統(tǒng)介紹66-68
• 5.3.2 新型換熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能評(píng)估68-69
• 5.3.3 各種換熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能比較69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第六章 全文總結(jié)與展望71-73
• 6.1 全文總結(jié)71-72
• 6.2 本文不足及進(jìn)一步展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 作者簡(jiǎn)介,攻讀碩士期間參加的學(xué)術(shù)活動(dòng)與發(fā)表的論文78

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6 石雪松;高效除塵技術(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2003年

7 鄒春蕾;革故鼎新 電除塵技術(shù)迸發(fā)強(qiáng)大能量場(chǎng)[N];中國(guó)電力報(bào);2014年

8 劉傳佳　高峰;萊鋼除塵技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2007年

9 高峰;山東冶設(shè)院3項(xiàng)技術(shù)成果通過省級(jí)鑒定[N];中國(guó)冶金報(bào);2007年

10 北京博鵬北科科技有限公司專家組;轉(zhuǎn)爐除塵技術(shù)講座[N];中國(guó)冶金報(bào);2009年

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