波紋板強化煙氣水膜除塵耦合換熱裝置的實驗研究.pdf

1、提高鍋爐熱效率是提高糖廠生產(chǎn)效率、節(jié)能、降耗、減排水平，增加企業(yè)效益的重要措施之一。糖廠鍋爐燃料采用蔗渣，其含水率達50％左右，燃燒后產(chǎn)生大量水蒸氣混合在煙道氣中，熱焓值很高;另一方面，目前糖廠煙道氣除塵采用的是洗滌水膜除塵，除塵效率不高，隨著我國實施環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐除塵對大部分糖廠具有較大挑戰(zhàn)。
　　根據(jù)甘蔗糖廠鍋爐煙氣具有濕熱焓高的特點，提出糖廠鍋爐煙道氣水膜除塵耦合換熱的技術(shù)方案，采用糖廠熱水作為除塵用水，產(chǎn)生70℃左右的飽

2、和煙氣，采用空氣作為冷源與此飽和煙氣進行間壁式換熱時，就會產(chǎn)生以煙塵為核的蒸汽相變凝結(jié)作用，既可回收水蒸氣熱焓，又可以強化除塵效率。
　　為了模擬糖廠鍋爐煙道氣濕法除塵耦合換熱技術(shù)，本文設(shè)計了波紋板強化煙氣水膜除塵耦合換熱裝置，建立了實驗平臺，進行了帶水膜飽和煙氣的換熱、除塵和流體力學(xué)實驗研究，為工業(yè)應(yīng)用提供依據(jù)。課題研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.建立了波紋板強化帶水膜飽和煙氣除塵耦合換熱裝置實驗平臺。該裝置主要由兩個方形通

3、道構(gòu)成，高溫?zé)煔饨?jīng)熱水霧化噴淋在其中一個通道形成帶水膜飽和煙氣的向下流動通過加熱面與另一通道中的空氣流形成逆流換熱，其中，采用波紋板段作為無功強化傳遞設(shè)置，安裝于濕煙氣-水膜側(cè)，以強化噴淋水與煙氣、帶水膜飽和煙氣與傳熱面之間的質(zhì)量和熱量傳遞。裝置由五個單元組成，即:煙氣發(fā)生單元、水加熱及噴霧單元、煙塵添加裝置、換熱-除塵單元及測量單元。對各單元測量儀器進行了校準(zhǔn)，換熱-除塵單元進行了保溫處理。平臺為實施本文的帶水膜飽和煙氣的換熱、除塵和

4、流體力學(xué)實驗研究奠定基礎(chǔ)。
　　2.進行波紋板強化帶水膜飽和煙氣除塵耦合換熱裝置的換熱和除塵的初步實驗。通過設(shè)定一定的煙氣溫度、熱水的溫度和流量，以產(chǎn)生70℃左右的過飽和濕煙氣，以及能夠清除換熱板上的集塵的水膜，在設(shè)定的波紋板參數(shù)條件下進行換熱和除塵的初步實驗。實驗結(jié)果表明:煙氣的飽和溫度為70℃左右，濕煙氣出口溫度下降了9℃左右，說明煙氣產(chǎn)生了蒸汽相變凝結(jié);空氣出口溫度達到50℃左右，熱能回收相當(dāng)明顯。煙塵脫除效率隨液氣比的增大

5、而提高;煙塵平均粒徑由2μm增加到4μm時，煙塵脫除效率由70％提高到90％以上;當(dāng)煙塵濃度由62 mg/Nm3增加至222 mg/Nm3時，除塵效率提高了20％。
　　3.進行波紋板強化換熱裝置中帶水膜飽和煙氣對流傳熱的實驗研究。實驗首先確定最佳液氣比，然后，通過改變波紋板峰高、波紋段高、段數(shù)及煙氣流速，研究帶水膜飽和煙氣的對流傳熱系數(shù)。結(jié)果表明:帶水膜飽和煙氣對流傳熱系數(shù)隨液氣比為先增加后減小，最佳液氣比為3.3～4.2 L/

6、m3;在最佳液氣比條件下，帶水膜煙氣對流傳熱系數(shù)隨煙氣流速增加而增大，但速度達到一定數(shù)值后，增大趨勢減緩;波紋段高度對帶水膜飽和煙氣對流傳熱系數(shù)影響相對較小;波紋板峰高和波紋板段數(shù)影響較大;根據(jù)實驗數(shù)據(jù)回歸擬合了體現(xiàn)波紋板參數(shù)和煙氣流速對帶水膜飽和煙氣對流傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式如下:Nu=0.240Re0.702Pr0.333（de/D）-0.395（Ls/)0.059 n0.296
　　4.進行波紋板強化帶水膜飽和煙氣除塵耦合換熱

7、裝置的流體力學(xué)實驗研究。實驗通過改變液氣比、波紋板峰高、波紋段高、段數(shù)及煙氣流速，研究帶水膜飽和煙氣的阻力特性。結(jié)果表明:液氣比、煙氣流速、波紋段高度和波紋板段數(shù)的增大，壓降增大，且增大趨勢顯著;波紋板峰高的增加壓降減小。通過對實驗數(shù)據(jù)進行擬合，得出體現(xiàn)阻力系數(shù)與波紋板結(jié)構(gòu)參數(shù)和煙氣流速的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式如下:f=1.469Re-0.390（de/D)-0.780（Ls/D)1.149n1.344
　　5.進行煙道氣水膜除塵耦合換熱的經(jīng)