工业炉余热利用及节能效益的分析

对3种余热利用途径(工艺方式、能量方式和综合方式)进行了研究,导出了节能量的计算公式。对常见的余热回收方法——利用换热器预热空气进行了详细的分析,讨论了换热器型式及大小对炉子燃料利用率和节能率的影响,提出了换热器优化设计和选择的方法。     

热管换热器计算机辅助设计

热管换热器是一种新型换热器,它是回收工业余热的理想设备。本文介绍热管换热器计算机辅助设计。它可用于设计气—气型和气—液型热管换热器。     

三流体分离型热管换热器性能分析及应用

建立了三流体分离型热管的传热分析模型,得到了各排热管具有相同换热面积和不同换热面积顺流和逆流换热器的温度传递矩阵方程。利用具有相同换热面积换热器的温度传递矩阵方程,导出了顺流和逆流换热器的2个传热有效度θ1、θ2与M1、M2、NTU1、NTU2、、U及Δti的关系式。应用所得的结果,对大型高炉热风炉的烟气余热回收装置进行了设计和变工况校核计算,实践证明结果正确。     

氟塑钢换热器在锅炉连排水余热回收中的应用

以杭州富丽达热电有限公司4#-7#炉连排水余热回收项目为例,介绍了氟塑钢换热器在锅炉连排水余热回收中的应用。通过对氟塑钢换热器合理的设计计算,并对运行过程中的故障进行诊断与处理,结合运行参数的研究分析,表明氟塑钢换热器既能回收锅炉连排水的余热,又能降低脱硫塔补水,还可减少脱硫塔脱硫剂的用量。     

低品位余热利用技术的研究现状、困境和新策略

 能源是经济发展和社会进步的重要基础,在能源消耗不断攀升从而带来诸多社会和环境问题的现实背景下,节能减排已成为当今人类的共识。低品位余热利用作为节能减排中的重要部分,具有巨大的发展潜力。但当前技术中固有的材料性能、封装工艺、换热器性能等障碍,在一定程度上阻碍了它的进一步发展。本文针对这一事实,评估了国内外在低品位余热利用方面的研究态势,特别就热能传递与利用的关键环节进行了深入剖析。在此基础上,提出要充分利用室温金属流体优异的传热性能和低功耗驱动特性,部分取代传统工业余热利用过程中通常采用的水冷介质,以发展新一代高效余热利用和发电装备。阐述了无水换热器的概念,并提炼出其中的关键科学技术问题。随着室温金属流体换热器技术的研究深入,可望引申出一个全新的工业余热应用领域,相应研究必将对节能、节水和降耗,以及环境保护等方面带来深远的影响。     

开缝翅片压降和换热特性的数值模拟

利用计算流体力学软件STAR—CD研究了开缝翅片管式换热器的换热和压降特性，分析了开缝翅片厚度对换热器压降、换热特性的影响，并用场协同理论分析了计算结果．得出了翅片开缝能起到强化翅片换热的效果且开缝翅片厚度存在最佳值等结论，为优化新型管翅式换热器提供参考．同时，将模拟计算结果与实验结果加以比较．结果表明，数值模拟与实验结果基本吻合．     

余热回收系统中板式换热器的热力学分析

目的计算东基集团余热回收系统中电源冷却系统的板式换热器的流程组合,校核该组合的换热量和压力.方法分析基于热泵基础之上的余热回收系统的组成、原理及工况和电源冷却系统中的板式换热器的工作原理、传热过程.运用传热学对板式换热器的传热过程进行分析.根据电源冷却循环水的压力要求确定板式换热器的流程组合,并计算该组合的板式换热器的换热量、总传热系数,校核其换热量和压力.结果板式换热器的流程组合为(2×10)/(2×10),换热量为2.86×105J/s,总传热系数为4 946.21 W/(m2·K).板式换热器在电源冷却系统中的另一个作用是保证进、出口水质要求.结论计算得到的板式换热器的流程组合满足换热量和压力的要求,是可行的.     

发动机排气取热换热器动态特性分析

根据建立仿真模块的研究思路，将整个发动机排气余热取热换热器(板-板换热器)划分为多个小的换热器微元，建立微元模型，利用仿真模块连接的方法，将微元模型连接，求解整个换热器的动态模型并进行计算机仿真。给出了冷边空气出口温度随热边排气温度、排气流量的变化规律。为余热空调系统的研究奠定基础。     

烟气余热回收换热器积灰抑制技术研究及参数优化

为了探讨能够减轻积灰的烟气余热回收换热器结构布置,提出了在换热管后加附属圆柱的方式,对6排管顺排布置换热器的流动传热及积灰特性进行了数值研究;其次,采用正交试验法分析了附属圆柱的各因素组合方式对换热器积灰及流动换热性能的影响,获得了影响积灰及换热性能的主次要因素;最终得出能够有效降低颗粒沉积率的较优组合结构参数。结果表明:对于沉积率指标,附属圆柱直径是最敏感的因素,附属圆柱与换热管间距次之,附属圆柱安装角影响最小,而影响换热性能的最敏感因素为附属圆柱安装角;综合考虑颗粒沉积率与换热性能,选择的最优方案是附属圆柱直径为6mm、圆柱与换热管间距为4mm、附属圆柱安装角为40°;将颗粒沉积率作为优化目标,按照正交设计的最优组合管束与光管管束相比,其颗粒沉积率降低约55.1%,能够实现工业烟气余热的高效回收利用。     

煅后焦颗粒在余热回收换热器内流动特性试验研究

为了提高煅后焦余热回收效率,改进余热回收换热器设计,研究了煅后焦余热回收换热器内颗粒的流动特性.搭建等比例缩小的以有机玻璃为材料的余热回收换热器试验台,进行可视化试验,并且提出了一种流动均匀性的评价方法.试验采用粒子示踪法,定时进行数据采集,研究了煅后焦颗粒在换热器内的流型变化情况、颗粒流动轨迹和流经内换热器的绕流情况,以及颗粒粒径、流动速度对流动均匀性的影响,并拟合了流动均匀性随粒径变化的公式.试验结果表明:煅后焦在换热器内流动为整体流;物料流经内换热器时沿上集箱绕流,流动过程中无堵塞现象;在试验范围内,随着煅后焦粒径增大,流动均匀性变差;煅后焦在换热器内的流动速度对流动均匀性影响较小.     

汽—水型换热器的优化设计

换热器是用来使热量从热流体传递到冷流体、以满足规定的工艺要求的装置。换热器是热能利用中最常见的设备,在工业生产和日常生活的各个领域里有着非常广泛的应用。热能利用技术的深入发展,要求换热器向着节能、省材和高效的方向发展。传统的设计方法已经不能适应这种新的要求,换热器的优化设计方法越来越受到人们的高度重视。 本文研究汽—水型换热器的优化设计问题。文中通过实际换热器的计算分析,表明了优化设计能够节约能源、节省材料。本文的计算方法对于其它类型的换热器的优化设计也是适用的。     

“锅炉低温烟气余热深度利用的基础研究”项目立项报告

面向电站锅炉及工业锅炉烟气余热深度利用重大节能减排需求,开展低温(300℃)烟气余热深度利用重大基础理论研究和关键技术攻关,对于节省化石能源消耗,提高燃料综合利用效率,减少CO2及有害气体SOx和NOx排放,节省水资源等极为重要。烟气余热深度利用是化石能源绿色利用的重要途径。针对我国现有低温烟气余热利用效率低,成本高,缺乏有效评价方法,深度利用存在露点腐蚀等技术难题,融合能源、经济、材料等多学科交叉,从系统和部件层面凝练2个关键科学问题:(1)能量利用效率-投资成本-运行经济性热经济学理论建立新型热力学循环,发展逆向计算机辅助分子设计新方法,结合多目标最优控制理论,定量表征新的循环工质应具有的综合优良性能。建立热力学不可逆性在部件间的优化匹配原则,获得利用效率和投资成本间的最佳平衡。拓展热经济学理论,建立低品位余热直接和间接利用系统的评价和热学优化的理论体系,建立全面考虑大规模烟气余热利用效率、投资成本和运行经济性等多准则的节能设计评价理论。(2)多相流动结构与能量传递及转换的协同机理与调控原理揭示多组分多相流动结构与能量传递及转换的协同机制,建立数学模型。创新非能动结构设计,改善和控制流动结构,提高有利于能量传递与转换所对应流动结构的时空发生概率,提高部件性能。建立烟气冷凝式换热器、有机工质液体分离式冷凝器、化学热泵等设计理论和方法,建立并完善单螺杆膨胀机设计理论。该项目将突破烟气余热深度利用中的露点腐蚀等技术瓶颈,提出大型燃煤锅炉烟气余热深度利用总体解决方案,发展新一代冷凝式省煤器等关键技术,在较低成本下使电站锅炉效率提高1%~2%。发展新一代低温烟气余热有机朗肯循环热功转换系统,在较低成本下效率比国际现有技术提高20%,工业锅炉燃料综合利用效率提高5%~10%。围绕2个关键科学问题,设置6个课题:(1)低品位能源利用热力学基础及评价;(2)烟气介质复杂热质传递与露点腐蚀机理及防治;(3)多组分有机工质相变传热机理及设计优化;(4)膨胀机中多组分多相流动与全流膨胀机理;(5)低温余热品位提升及能量储存;(6)余热利用系统集成、控制及运行。     

用于回收炼钢车间余热的换热器设计

冶金行业是高能耗行业，冶金企业节约能源、回收余热的潜力很大，本文对炼钢车间高温钢锭脱模后的冷却过程采用热管换热器进行余热回收，计算了一个炼钢车间所能回收的 热量，设计了热管换热并进行了经济性预测。     

自然循环熔盐球床堆中间换热器的优化设计

核热泉堆是一种熔盐球床概念设计堆,具有满功率自然循环特性,中间换热器一次侧是一回路中除堆芯外主要的阻力来源。为降低中间换热器的阻力,提高换热效率,采用计算流体力学方法(CFD)对中间换热器单元流道的流动及其传热特性进行数值模拟,并构建换热器翅片阻力因子、Colburn因子和综合评价因子的响应面,利用多目标遗传算法对翅片的尺寸进行优化设计,并根据优化后的翅片尺寸基于Aspen软件进行换热器优化设计。优化后的换热器体积减小了30%。     

ORC利用工业锅炉烟气余热发电技术经济性评估

对ORC利用工业锅炉烟气余热发电系统进行经济性评估,采用不同换热器结构,对不同工质和余热温度下ORC系统净输出功、单位装机容量投资成本、发电成本和投资回收年限进行对比分析。结果表明,随着烟气流量和温度的增大,系统投资回收年限减小;以采用R123和FS换热器组合(管翅式蒸发器与壳管式冷凝器组合)时经济性最优,单位装机容量成本为23 800元/kW,单位发电成本为0.285元/kWh,投资回收年限为5.58年,净输出功为91.5kW;采用SS(蒸发冷凝器均为管壳式换热器)换热器组合时,经济性最差。热经济分析表明,R123最适合作为ORC利用工业锅炉烟气余热发电系统的工质。     

热管余热回收装置传热特性的模拟研究

为分析热管余热回收装置的运行特性,利用计算流体力学软件对装置进行了数值模拟,对热管换热器在不同结构形式(改变管排数、改变管间距)和不同入口参数(改变烟气的进口速度)时的换热过程进行模拟,获得不同情况下预热空气的温度,得出余热回收装置的最佳运行条件.模拟结果表明4排热管布置时换热效果优于5排,烟气进口速度增大时换热效果也会增强.     

一体化核反应堆套管管束式换热器设计与试验

建立了套管管束式换热器的计算模型,以便进行该种换热器热工水力学设计计算和结构优化。利用该模型,研究了一体化核反应堆自然循环和强迫循环两种工况下该换热器的比表面、传热系数、体积比功率等特性,确定了优化方向。以自然循环工况下,管心距为15.8~16.4 mm时,该换热器特性最优的分析结果为依据。加工了19根传热管组件的实验本体,在清华大学核能与新能源技术研究院进行了相关的热工水力学试验。试验所得传热系数,阻力降在未引入任何经验常数的情况下,分别与计算结果偏差小于5%、10%。     

基于热管技术对海上平台燃气透平烟气回收利用的研究

介绍了海上平台燃气透平烟气回收系统的设计方法,主要包括利用热管换热器进行烟气换热,使换热后的水变成高温的饱和蒸汽,利用饱和蒸汽对原油加热的一种方法。该方法可以解决现有模式中海上管壳式原油换热器存在的换热系数低、易堵塞等实际技术问题,为海上平台余热回收方案的选择提供参考。     

浅谈关于加热炉换热器改进措施

加热炉在钢铁行业生产过程中是必不可少的设备,由于其能源消耗较大,一直以来是冶金企业降耗最明显的指数之一;由于钢铁行业自产的煤气比较充足,煤气/空气换热器在降低能耗、利用加热炉的余热、循环利用能源方面起到了重要作用;根据这几年来为安钢生产单位修复、制作煤气/空气换热器的实际情况、经验以及使用效果,为了防止低温腐蚀、高温变形、提高预热温度、减小传热阻力、增加设备使用寿命,特对煤气/空气换热器制作过程中做了如下几个方面改进。     

间壁式筛网网格换热器的性能分析

为揭示间壁式筛网网格换热器中网片与隔热片厚度比对换热器效率的影响规律,在数值计算中引入了间壁热阻和隔热片导热系数,改进了传统间壁式网格换热器的数值计算方法.通过与传统计算方法对比,发现改进方法使间壁式网格换热器计算更加精确并更体现其结构特点.利用改进的方法对换热器进行性能分析,得到了换热器效率及其内部温度分布特性.结果显示,隔热片与网片厚度的选取对换热器性能具有明显的影响,当隔热片厚度为0.2mm及网片与隔热片的厚度比为4∶1时,相同长度下的换热器性能达到最优.