吸收式換熱技術是目前國內外應用較為廣泛的節(jié)能技術,該技術利用溴化鋰吸收式熱泵機組對燃氣燃燒產生的煙氣進行深度熱回收,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行余、廢熱回收時需要引入外熱源驅動,這便使系統(tǒng)的建造、運行成本明顯增加,進而對系統(tǒng)整體的節(jié)能效果產生影響。針對上述問題,本文提出了一種無需外熱源驅動的新型煙氣余熱回收系統(tǒng),利用煙氣高溫段廢熱驅動系統(tǒng)運行,進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行”這一特點,將煙氣換熱器設計為三段式結構,進而完成了整個系統(tǒng)的構建。確定了煙氣組分、熱物性參數(shù)的計算方法,建立了熱泵機組和三段式煙氣換熱器的數(shù)學模型,并針對全系統(tǒng)的數(shù)學模型進行了自由度分析,確定了求解系統(tǒng)熱力狀態(tài)所需的已知參數(shù)個數(shù)。在自驅動濕熱煙氣全熱回收系統(tǒng)熱力模型的基礎上,利用“傳熱端差”概念構建了系統(tǒng)最大余熱回收能力的求解模型。從技術和經(jīng)濟兩個層面提出了能夠表征系統(tǒng)適用性的指標,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果的差異情況。結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、大除濕量傳熱傳質過程計算。構建了自驅動濕熱煙氣全熱回收系統(tǒng)的運行模擬模型,并利用迭代算法進行求解。研究了自驅動系統(tǒng)的運行特性,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動濕熱煙氣全熱回收系統(tǒng)的設計計算及運行調試等工作提供理論指導。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X701;TK227
【部分圖文】：

的驅動熱源與低溫熱源，而熱水則通過與溴化鋰制備得到。該系統(tǒng)在運行時利用了高溫部分煙氣而驅動系統(tǒng)完成對其自身余熱的進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上將傳統(tǒng)的單段式構，相比于增加燃氣直燃構件或引入外熱源等方造成本也相對低廉。維護過程中，僅需根據(jù)煙氣入口參數(shù)波動或用戶中各支路循環(huán)水的流量進行調節(jié)。而引入了外熱流量或燃氣直燃機構進行調節(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、熱水還是用燃氣直燃的熱量作為驅動熱源，使用煙氣自身余熱進行驅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，運行良好的單效溴化鋰吸收式熱泵機組的 CO溫段和冷凝段分別作為溴化鋰熱泵的驅動熱源和低熱器的換熱量之比也應近似等于該 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%，若僅設置高溫段、冷凝段兩級換熱器則際運行時可能導致冷凝段也產生大量顯熱換熱，煙小，導致系統(tǒng)對煙氣的余熱回收效果低于預期。因段和冷凝段間增設一個中溫段換熱器，起到溫度調行時煙氣換熱器高溫段和冷凝段換熱量比例能夠達回收系統(tǒng)的熱回收效果。，煙氣換熱器應為三段式結構，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動統(tǒng)原理如圖 2-2 所示。熱器沿煙氣流動方向依次為高溫段、中溫段及冷凝氣依次流經(jīng)各級煙氣換熱器，在高溫段煙氣換熱器

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學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)傳質的主要動力。而隨著煙氣沿換熱器流向不斷流動，冷凝換熱使其主流中水蒸氣含量持續(xù)降低，煙氣的露點溫度也隨之逐漸降低，作為傳質動力的水蒸氣分壓力差不斷減小，導致煙氣的傳質過程減緩，煙氣在翅片管壁處的冷凝量明顯減少。
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