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直接换热式供暖系统的研究

直接换热式供暖系统的研究

作者：魏征太原理工大学

学位级别：硕士

冬季供暖对城市稳定和居民生活影响很大,舒适的居住和工作环境能够体现社会的进步与发展。据初步估算,我国每年平均用于冬季供暖所消耗的能源量折合成人民币约为700亿元,占全国能源总消费的1/4。现有的供暖系统普遍存在“低安全、高耗... 详细信息

冬季供暖对城市稳定和居民生活影响很大,舒适的居住和工作环境能够体现社会的进步与发展。据初步估算,我国每年平均用于冬季供暖所消耗的能源量折合成人民币约为700亿元,占全国能源总消费的1/4。现有的供暖系统普遍存在“低安全、高耗能、高污染”问题,构建“安全、节能、清洁”的供热系统,意义重大,任重而道远。本文结合目前冬季日常供暖情况,设计一套新型独立分户式供暖系统。供暖系统主要包括供暖装置、供暖自控系统、供暖安全启闭阀、供暖换热水池等几个部分,采用直接接触式传热技术,强制流动顺流式热水供暖,集成安全、用水、燃烧连锁控制功能。对供暖系统中各项关键技术性能开展模拟和测试研究,并分析供暖系统能量损耗及污染问题,提出有效改善措施,力求实现冬季供暖更安全、更环保、更高效。采用计算流体力学(CFD)Fluent软件,基于Realizable k-ε湍流模型、DPM离散相模型和混合组分输运模型,对系统供热之源——供暖装置内部气水直接接触式换热过程进行数值模拟研究。研究结果表明:供暖装置内部负压分布稳定,且远低于大气压力,无“爆炸”安全隐患;进气口右端高温气体扩散区,气水热质交换效果最佳;气水接触换热产生了大量的水蒸气,排放尾气温度较高,供暖装置内部工况较差,湿度较大。参照GB/T10180-2003相关标准,开展供暖系统供热实验研究。得出日常供热工作的各项热工参数(如:供热热量、流量、尾气温度等)。通过正平衡法,计算出供暖系统整机供热效率为83.8%。针对系统排放尾气的余热及水蒸气浪费问题,提出安装尾气能量回收装置,回收尾气能量,实现尾气能量再利用。采用热管与冷凝双重能量回收技术,研发出一款尾气能量回收器,其主要受热载体为外纵向翅片管,内部换热面积高达4.2m2。在尾气能量回收效果测试中,尾气能量回收器回收尾气热量为90.4kJ/s,供暖系统整机工作效率可提高1.5%。尾气能量回收器内部温差5.43℃,水蒸气温度骤降,遇冷凝结,被回收。同时尾气可凝污染物溶于冷凝水中,排放物得到了净化,有效缓解了大气热污染和颗粒物污染。为掌握供暖系统中供暖装置与尾气能量回收器实际工作情况,开展整机实验测试。测试结果表明:换热系统整体水温平均每小时升高4.619℃。其中,供暖装置换热量占总换热量的76%;尾气能量回收器换热量占总换热量的24%。本文是对供暖系统研究的一次创新尝试,形成了一套较为完整成型的供热研究体系,研究成果具有一定的实用价值,可为后续进一步研究工作提供参考与借鉴。

关键词：供暖系统尾气能量回收器直接换热安全节能数值模拟实验研究

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直接换热烟气提水技术及其工程应用

电力科技与环保 2021年第2期37卷 16-21页

作者：梅欢北京清新环境技术股份有限公司北京100142

湿法脱硫装置出口的烟气为饱和烟气,携带大量水分,利用直接换热烟气提水技术回收脱硫后烟气中的水分,实现湿法脱硫系统零补水,理论上可行并且已在工程项目中获得应用。直接换热烟气提水技术采用循环冷却水喷淋的方式,使热烟气与冷却水... 详细信息

湿法脱硫装置出口的烟气为饱和烟气,携带大量水分,利用直接换热烟气提水技术回收脱硫后烟气中的水分,实现湿法脱硫系统零补水,理论上可行并且已在工程项目中获得应用。直接换热烟气提水技术采用循环冷却水喷淋的方式,使热烟气与冷却水直接接触,热烟气降温,其中的水蒸气凝结析出,烟气中的污染物如SO_(2)、粉尘的浓度进一步降低,同时在一定程度上减轻白烟视觉影响。简要介绍了现有的几种烟气提水技术及其应用情况,重点介绍了直接换热烟气提水技术首次在大型燃煤电厂中应用的工程实例,对其工艺路线、设计参数和运行效果进行了阐述,对主要影响因素等进行了分析。工程项目投运后,在线监测数据显示烟气提水塔后烟气中SO_(2)浓度低于10 mg/m^(3),粉尘浓度低于2 mg/m^(3);进出系统的烟气温度和湿度有明显降低,当提水塔入口烟气温度为52~57℃时,提水塔出口烟气温度为45~55℃,当脱硫塔入口烟气湿度为11%~18%时,提水塔出口烟气湿度为8%~16%,烟气温度和烟气湿度的降低受环境温度的影响,夜间降幅比白天大。项目运行中实际烟气提水量高于设计值,脱硫系统工艺水完全采用脱硫塔出口烟气中提取的凝结水,实现了湿法脱硫零补水,富余的烟气凝结水经处理后作为锅炉补水。理论计算和运行情况显示,环境温度、循环冷却水入口温度对烟气提水量有较大影响;冷端温差、循环冷却水进出口温差是影响设备选型的重要参数。

关键词：直接换热烟气提水烟气温度烟气湿度温差

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烟气与液体介质直接换热技术研究及应用

石油石化节能 2019年第4期9卷 14-17,I0002页

作者：何安群大庆油田有限责任公司第一采油厂

为了提高油田加热炉换热效率,本文对高温烟气与低温液体直接换热的机理进行了研究,两种物质之间的换热以对流换热为主、热传导为辅,换热系数主要取决于两种物质的相对速度,换热面主要取决于液体的表面积。在机理研究工作的基础上,对烟... 详细信息

为了提高油田加热炉换热效率,本文对高温烟气与低温液体直接换热的机理进行了研究,两种物质之间的换热以对流换热为主、热传导为辅,换热系数主要取决于两种物质的相对速度,换热面主要取决于液体的表面积。在机理研究工作的基础上,对烟气与液体介质直接换热式油田加热炉结构进行了研究,燃料和空气在炉膛内充分混合燃烧,产生的高温烟气温度分布均匀后进入换热室把热量传递给低温液体,低温液体以喷淋的形式进入换热室,被加热后的液体受重力作用落入缓冲室缓冲后离开加热炉。最后,对烟气与液体介质直接换热式油田加热炉样机进行了设计、加工、安装、调试以及现场试验,样机炉体比同负荷现有负压加热炉节约钢材63%以上,热效率较常规加热炉提高了10个百分点,超过90%。

关键词：油田加热炉直接换热喷淋换热高温烟气加热炉提效

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直接换热式加热炉

油气田地面工程 2012年第11期31卷 111-111页

作者：谈庆旬大庆油田设计院

针对加热介质为水的油田加热炉存在的结垢问题,打破在用加热炉通过受热面换热的换热方式,采用烟气与水直接换热的热交换方式,解决了结垢的问题,进而解决了结垢所带来的能源消耗大、除垢费用高等问题。样机耗钢量与同负荷现有负压加热炉... 详细信息

针对加热介质为水的油田加热炉存在的结垢问题,打破在用加热炉通过受热面换热的换热方式,采用烟气与水直接换热的热交换方式,解决了结垢的问题,进而解决了结垢所带来的能源消耗大、除垢费用高等问题。样机耗钢量与同负荷现有负压加热炉相比,节约钢材63%以上,热效率可以长期稳定在93%以上。

关键词：直接换热加热炉现场测试

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直接换热式焙烧炉的设计与研究

炭素技术 2003年第6期22卷 39-39页

作者： СТАЛЬ

提高天然气轻烃回收装置C_3^+收率的方案比选——以中坝气田为例

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天然气工业 2016年第3期36卷 77-86页

作者：王治红吴明鸥李涛伍申怀西南石油大学中国石油西南油气田公司天然气研究院中国石油西南油气田公司川西北气矿

中国石油西南油气田公司川西北矿区江油轻烃厂回收装置采用透平膨胀机单机膨胀制冷工艺,回收中坝气田天然气中C_3以上组分,因仅配备了排气量为(16~17)×10~4m^3/d的低压气增压机组,在目前天然气处理量为40×10~4m^3/d、高压原料气量最... 详细信息

中国石油西南油气田公司川西北矿区江油轻烃厂回收装置采用透平膨胀机单机膨胀制冷工艺,回收中坝气田天然气中C_3以上组分,因仅配备了排气量为(16~17)×10~4m^3/d的低压气增压机组,在目前天然气处理量为40×10~4m^3/d、高压原料气量最低时仅有17×10~4m^3/d、原料气压力由3.65 MPa降到2.80 MPa左右的情况下,出现了透平膨胀机的膨胀比和冷凝效率降低、低温制冷系统冷量不足、液烃产品产量和C_3^+收率下降等问题,同时,也直接影响着装置的安全、平稳运行。为了提高回收装置的C_3^+收率,提出了4种工艺改造方案:①残余气循环工艺(RSV);②直接换热工艺(DHX);③原料气增压的单级膨胀(ISS)工艺;④原料气增压+DHX工艺。对比上述4种方案的轻烃收率、能耗和经济性后认为:上述第三种方案,即原料气增压的单级膨胀工艺静态投资回收期较短(0.74年),C_3收率为89.43%、液化气产量为19.04 t/d,分别较原工艺提高了46.32%和42.94%,同时其单位能耗较低,具有更好的经济效益,适合于该装置的工艺改造。

关键词：四川盆地中坝气田天然气轻烃回收残余气循环直接换热 C_3^+收率液化气产量改造方案比选

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加氢裂化装置反应流出物新型换热-分离流程

炼油技术与工程 2008年第8期38卷 15-18页

作者：辛若凯王德会王国旗李宁中国石油华东勘察设计研究院山东省青岛市266071 兰州理工大学石油化工学院甘肃省兰州市730050

介绍了一种加氢裂化装置反应流出物新型换热-分离流程,该流程设置了中温高压分离器和换热塔,将传统的间接换热改为直接换热,提高了换热效率。该流程的特点是:流程简单,高压设备台数减少,换热设备的换热面积显著减小,冷却负荷降低和能量... 详细信息

介绍了一种加氢裂化装置反应流出物新型换热-分离流程,该流程设置了中温高压分离器和换热塔,将传统的间接换热改为直接换热,提高了换热效率。该流程的特点是:流程简单,高压设备台数减少,换热设备的换热面积显著减小,冷却负荷降低和能量回收利用率高。该流程适用于各种利用热分离的加氢反应过程。

关键词：加氢裂化装置反应流出物换热流程分离流程换热塔中温高压分离器直接换热

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无机盐/陶瓷基复合相变蓄热材料的研究

材料导报 2005年第8期19卷 106-108,116页

作者：黄金张仁元广东工业大学材料与能源学院广州510090

无机盐/陶瓷基新型复合相变蓄热材料既具备了显热蓄热材料和潜热蓄热材料的长处,又克服了两者的不足,具有能快速放热和快速吸热、蓄热量大、直接换热、定形等特性。综述了国内外无机盐/陶瓷基复合储能材料的研究现状,介绍了无机盐/陶瓷... 详细信息

无机盐/陶瓷基新型复合相变蓄热材料既具备了显热蓄热材料和潜热蓄热材料的长处,又克服了两者的不足,具有能快速放热和快速吸热、蓄热量大、直接换热、定形等特性。综述了国内外无机盐/陶瓷基复合储能材料的研究现状,介绍了无机盐/陶瓷基复合蓄热材料的蓄热原理、组分选择和制备工艺等,总结了其存在的问题,并提出了一些解决问题的看法,展望了今后的研究趋势。

关键词：无机盐/陶瓷基相变材料蓄热材料复合材料相变蓄热材料复合蓄热材料陶瓷基无机盐直接换热储能材料

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不同换热形式的污水热泵工程运行能效分析

中国给水排水 2009年第2期25卷 98-101页

作者：李建兴赵力池勇志天津市市政工程设计研究院天津300051 天津大学机械工程学院天津300072 天津城市建设学院市政与环境工程系天津300384

对分别采用直接式、间接式换热系统的两个不同的污水源热泵工程,进行了系统运行参数实测,并计算得到了冬季热泵系统的运行能效比。数据对比表明,直接换热式污水热泵系统的能效比较高,实际工况与样本工况的COP值偏差仅为7%,而间接式系统... 详细信息

对分别采用直接式、间接式换热系统的两个不同的污水源热泵工程,进行了系统运行参数实测,并计算得到了冬季热泵系统的运行能效比。数据对比表明,直接换热式污水热泵系统的能效比较高,实际工况与样本工况的COP值偏差仅为7%,而间接式系统则为27%。

关键词：污水源热泵直接换热间接换热运行特性