高壓富氧燃煤煙氣冷凝放熱試驗(yàn)及受熱面設(shè)計(jì)研究.pdf

1、火力發(fā)電所排放的二氧化碳是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要來(lái)源，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠的二氧化碳捕集與封存是減少二氧化碳排放的一個(gè)重要途徑，基于富氧燃燒的增壓富氧燃煤發(fā)電是一項(xiàng)新型可實(shí)現(xiàn)燃煤電廠二氧化碳零排放的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。
　　增壓富氧燃燒系統(tǒng)中，潛熱吸收式高壓排煙冷凝器是關(guān)鍵設(shè)備之一，為了給冷凝器的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，本文研究了高壓煙氣的熱力學(xué)性質(zhì)和其中水分的凝結(jié)換熱特性;為了探索燃燒方式和壓力的變化對(duì)鍋爐受熱面的影響，還對(duì)受熱面的換熱、優(yōu)化設(shè)計(jì)及磨損進(jìn)

2、行了研究。
　　增壓富氧燃煤產(chǎn)生的煙氣為高壓含濕混合三原子氣體，已有的基于理想氣體的熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算方法不再適用，本文基于實(shí)際氣體建立了高壓混合氣體熱力學(xué)性質(zhì)的求解模型，并通過(guò)軟件驗(yàn)證了模型的可靠性;為了研究高壓煙氣的凝結(jié)換熱，分別搭建了高壓含濕混合氣體在水平管內(nèi)和橫掠管束凝結(jié)換熱的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并依據(jù)氣液界面能量平衡采用迭代計(jì)算的方法建立了適用于高壓混合氣體管內(nèi)凝結(jié)換熱的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)理論研究與試驗(yàn)研究相結(jié)合，對(duì)高壓含濕混合氣體的凝結(jié)換

3、熱特性進(jìn)行分析;基于(炯)經(jīng)濟(jì)分析，以單位換熱量換熱器總費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法對(duì)增壓富氧燃燒鍋爐的對(duì)流受熱面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);通過(guò)與已有試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，選擇合適的管壁磨損模型，分析影響磨損量的因素，并將磨損模型嵌入FLUENT軟件中，通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)常壓空氣燃燒鍋爐和增壓富氧燃燒鍋爐省煤器中飛灰顆粒的流動(dòng)及其對(duì)受熱面的磨損特性進(jìn)行了研究。
　　與常壓空氣燃燒相比，6MPa富氧燃燒下煙氣的密度增大了約80倍，定壓比熱容增大了18.1％

4、，而動(dòng)力黏度和導(dǎo)熱系數(shù)隨壓力變化不明顯;煙氣流速不變時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)平均增大了16.3倍;受熱面結(jié)構(gòu)不變時(shí)，煙氣流速降低了2個(gè)數(shù)量級(jí)，但對(duì)流換熱系數(shù)卻反而增加;在水平管內(nèi)，含濕混合氣體有凝結(jié)時(shí)的放熱系數(shù)比無(wú)凝結(jié)時(shí)大了1個(gè)數(shù)量級(jí)，且放熱系數(shù)隨著壓力的升高而增大，但壓力越高增加量越小;橫掠管束時(shí)，凝結(jié)的發(fā)生也增強(qiáng)了換熱，混合氣體冷凝放熱系數(shù)與單相對(duì)流換熱系數(shù)在同一數(shù)量級(jí)，且隨著壓力的升高換熱系數(shù)反而有所降低;此外，無(wú)論是管內(nèi)還是橫掠管束，混