增壓富氧燃燒鍋爐對(duì)流換熱特性的研究.pdf

1、電站是CO2的集中排放源，從燃煤煙氣中分離與捕集CO2是實(shí)施CO2捕獲與封存(CCS)技術(shù)的關(guān)鍵。富氧燃燒方式下煙氣的CO2濃度很高，通過壓縮冷卻能夠存儲(chǔ)液態(tài)CO2，但燃燒是在常壓下進(jìn)行，系統(tǒng)壓力的升降導(dǎo)致能量損失巨大。然而增壓富氧燃燒鍋爐的燃燒、換熱和煙氣中CO2壓縮捕集的全過程均在高壓下完成，大大減少壓縮耗能與降壓損失，并且對(duì)常壓煙氣中難于利用的煙氣汽化潛熱，基于高壓下凝結(jié)溫度升高的特點(diǎn)，增壓富氧燃燒鍋爐采用排煙冷凝器利用煙氣汽化潛

2、熱實(shí)現(xiàn)了可能。本研究從增壓富氧燃燒煙氣對(duì)流換熱在無相變和相變兩種情況的主要影響因素入手，通過研究增壓富氧燃燒方式煙氣的各種物性參數(shù)對(duì)鍋爐對(duì)流受熱面對(duì)流換熱的影響，以期能夠?qū)τ谠鰤焊谎跞紵仩t受熱面的具體設(shè)計(jì)與布置提供理論依據(jù)。本文在研究無相變的高壓富氧燃燒煙氣對(duì)流換熱特性時(shí)，以一臺(tái)實(shí)際300MW機(jī)組煤粉鍋爐為計(jì)算對(duì)象，進(jìn)行了常規(guī)空氣燃燒以及O2/CO2(21∶79、30∶70)兩種氣氛，0.1Mpa、0.5Mpa、1.0Mpa、1.5M

3、pa、6.0Mpa五種壓力下增壓富氧燃燒各對(duì)流受熱面的熱力計(jì)算，分析了增壓富氧燃燒條件煙氣壓力變化對(duì)各受熱面換熱特性的影響。計(jì)算發(fā)現(xiàn):隨煙氣壓力的升高，煙氣流速下降，但煙氣的Re卻基本保持不變，對(duì)流換熱系數(shù)有所增加。增壓富氧燃燒煙氣的輻射換熱系數(shù)比空氣燃燒煙氣輻射換熱系數(shù)大。實(shí)現(xiàn)同樣的換熱量，增壓富氧燃燒條件下(O2∶CO2=21∶79，O2∶CO2=30∶70)對(duì)流受熱面所需換熱面積比常規(guī)空氣燃燒條件少。本研究通過實(shí)驗(yàn)的方式研究了增壓

4、富氧燃燒方式下煙氣凝結(jié)換熱的特性，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著壓力的增大，煙氣凝結(jié)換熱系數(shù)逐漸減小，高壓煙氣速度的銳減，致使液膜表面的切向應(yīng)力減小，導(dǎo)致液膜厚度不易拉薄，阻礙換熱的進(jìn)行。凝結(jié)效果的優(yōu)劣也取決于過熱度的大小，過大的煙氣進(jìn)口溫度可能導(dǎo)致含濕煙氣在整個(gè)換熱器流程中并未出現(xiàn)凝結(jié)或微量凝結(jié)的現(xiàn)象，進(jìn)而凝結(jié)效果與單相換熱無異，過熱度越小，相應(yīng)的換熱器換熱效果越顯著，凝結(jié)過程中參數(shù)Ln的變化起著主導(dǎo)作用，Ln的變化幅度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Re和Pr的變化幅度。