吸收式換熱技術(shù)是目前國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛的節(jié)能技術(shù),該技術(shù)利用溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組對燃?xì)馊紵a(chǎn)生的煙氣進(jìn)行深度熱回收,能夠大幅提高鍋爐熱效率及燃料利用率。然而,目前采用吸收式熱泵進(jìn)行余、廢熱回收時需要引入外熱源驅(qū)動,這便使系統(tǒng)的建造、運(yùn)行成本明顯增加,進(jìn)而對系統(tǒng)整體的節(jié)能效果產(chǎn)生影響。針對上述問題,本文提出了一種無需外熱源驅(qū)動的新型煙氣余熱回收系統(tǒng),利用煙氣高溫段廢熱驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)行,進(jìn)而完成對其自身余熱的深度回收。本文首先根據(jù)煙氣“冷凝換熱過程分段進(jìn)行”這一特點(diǎn),將煙氣換熱器設(shè)計為三段式結(jié)構(gòu),進(jìn)而完成了整個系統(tǒng)的構(gòu)建。確定了煙氣組分、熱物性參數(shù)的計算方法,建立了熱泵機(jī)組和三段式煙氣換熱器的數(shù)學(xué)模型,并針對全系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了自由度分析,確定了求解系統(tǒng)熱力狀態(tài)所需的已知參數(shù)個數(shù)。在自驅(qū)動濕熱煙氣全熱回收系統(tǒng)熱力模型的基礎(chǔ)上,利用“傳熱端差”概念構(gòu)建了系統(tǒng)最大余熱回收能力的求解模型。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個層面提出了能夠表征系統(tǒng)適用性的指標(biāo),研究了煙氣、二次水入口參數(shù)對系統(tǒng)煙氣最低出口溫度、煙氣熱回收率、節(jié)能擴(kuò)大系數(shù)、靜態(tài)投資回收期及余熱回收凈收益平衡期的影響趨勢。在額定工況下,系統(tǒng)的最大熱回收率可達(dá)11.6%以上,余熱回收凈收益平衡期的極小值為5.2年。研究了煙氣溫濕度變化較大時冷凝換熱過程的熱力特性,提出了一種全新的煙氣冷凝換熱過程計算方法,利用“二級迭代”算法實現(xiàn)了對該計算模型的求解,并引入實際算例對比分析了該計算方法與干球濕度效率法計算結(jié)果的差異情況。結(jié)果顯示二者換熱量計算值相差22.5%,本文提出的新型計算方法更適用于煙氣的大溫降、大除濕量傳熱傳質(zhì)過程計算。構(gòu)建了自驅(qū)動濕熱煙氣全熱回收系統(tǒng)的運(yùn)行模擬模型,并利用迭代算法進(jìn)行求解。研究了自驅(qū)動系統(tǒng)的運(yùn)行特性,并分析了煙氣及二次水參數(shù)發(fā)生變化時,煙氣、二次水出口溫度及煙氣總換熱量的變化趨勢。結(jié)果表明煙氣流量及入口溫度對系統(tǒng)的煙氣余熱回收量影響較為明顯,當(dāng)煙氣流量增大50%時其換熱量增加37.6%。本課題的研究成果可以為自驅(qū)動濕熱煙氣全熱回收系統(tǒng)的設(shè)計計算及運(yùn)行調(diào)試等工作提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X701;TK227
【部分圖文】：

的驅(qū)動熱源與低溫?zé)嵩�，而熱水則通過與溴化鋰制備得到。該系統(tǒng)在運(yùn)行時利用了高溫部分煙氣而驅(qū)動系統(tǒng)完成對其自身余熱的進(jìn)一步深度回收熱變化又包括潛熱變化，因此將該系統(tǒng)命名為自與常見的吸收式余熱回收系統(tǒng)對比，本系統(tǒng)具有如僅在溴化鋰吸收式熱泵的基礎(chǔ)上將傳統(tǒng)的單段式構(gòu)，相比于增加燃?xì)庵比紭?gòu)件或引入外熱源等方造成本也相對低廉。維護(hù)過程中，僅需根據(jù)煙氣入口參數(shù)波動或用戶中各支路循環(huán)水的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。而引入了外熱流量或燃?xì)庵比紮C(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，相比之下本文的簡單。情況下，若原有的鍋爐煙氣余熱量已能滿足用戶汽、熱水還是用燃?xì)庵比嫉臒崃孔鳛轵?qū)動熱源，使用煙氣自身余熱進(jìn)行驅(qū)動則避免了額外的熱能能效果。

圖 2-1 煙氣-水換熱過程特性曲線下，運(yùn)行良好的單效溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的 CO溫段和冷凝段分別作為溴化鋰熱泵的驅(qū)動熱源和低熱器的換熱量之比也應(yīng)近似等于該 COP 值，即冷凝比例為 41%。而在實際的煙氣冷卻過程中，冷凝段僅為 22%，若僅設(shè)置高溫段、冷凝段兩級換熱器則際運(yùn)行時可能導(dǎo)致冷凝段也產(chǎn)生大量顯熱換熱，煙小，導(dǎo)致系統(tǒng)對煙氣的余熱回收效果低于預(yù)期。因段和冷凝段間增設(shè)一個中溫段換熱器，起到溫度調(diào)行時煙氣換熱器高溫段和冷凝段換熱量比例能夠達(dá)回收系統(tǒng)的熱回收效果。，煙氣換熱器應(yīng)為三段式結(jié)構(gòu)，即分為高溫段、中三段式煙氣換熱器與溴化鋰吸收式熱泵組成自驅(qū)動統(tǒng)原理如圖 2-2 所示。熱器沿?zé)煔饬鲃臃较蛞来螢楦邷囟�、中溫段及冷凝氣依次流�?jīng)各級煙氣換熱器，在高溫段煙氣換熱器

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文在冷凝段煙氣換熱器的徑向，煙氣主流處水蒸氣含量最高，分壓力也最大，而與翅片管接觸處的煙氣由于產(chǎn)生冷凝現(xiàn)象，其水蒸氣分壓力大幅減小，因此水蒸氣由分壓高的主流區(qū)向分壓低的近管壁區(qū)傳遞，這種壓差即為實現(xiàn)傳質(zhì)的主要動力。而隨著煙氣沿?fù)Q熱器流向不斷流動，冷凝換熱使其主流中水蒸氣含量持續(xù)降低，煙氣的露點(diǎn)溫度也隨之逐漸降低，作為傳質(zhì)動力的水蒸氣分壓力差不斷減小，導(dǎo)致煙氣的傳質(zhì)過程減緩，煙氣在翅片管壁處的冷凝量明顯減少。
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本文編號：2858519