直接换热式加热炉

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。

烟气与液体介质直接换热技术研究及应用

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%。

直接换热常规流程的改进及分析

针对直接换热(DHX)常规流程重接触塔塔底凝液直接进脱乙烷塔塔顶造成重接触塔塔顶回流重烃含量多、冷凝吸收效果差、丙烷回收率低的缺陷。通过增设脱乙烷塔塔顶回流罐得到两种改进流程:(1)改进流程Ⅰ,脱乙烷塔塔顶回流罐分离液相作重接触塔和脱乙烷塔塔顶回流;(2)改进流程Ⅱ,脱乙烷塔塔顶回流罐分离气相冷却后作重接触塔塔顶回流,分离液相作脱乙烷塔塔顶回流。并针对不同的原料气压力及气质贫富,对两种改进流程进行调整,分别得到适用于中压凝析气、低压油田伴生气和高压凝析气丙烷回收的DHX改进流程。并通过HYSYS软件对3种流程进行模拟对比分析,结果表明改进流程Ⅰ对于中压和高压凝析气丙烷回收率均很高(>99%),但对于油田伴生气改进效果不明显,并且改进流程Ⅰ对高压凝析气进行丙烷回收时能耗较高。而改进流程Ⅱ在不同原料气气质工况下均表现出很高的回收率(>99%),且能耗较低,是一种回收率高、适应范围广、节能高效的丙烷回收流程。因此可得结论:改进流程Ⅱ是3种流程中的最佳丙烷回收流程,但改进流程Ⅰ在某些特殊条件下也是一种值得参考的流程。

直接换热烟气提水技术及其工程应用

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。

水—水直接换热系统的稳定性与经济性分析

对集中供热的水—水直接换热系统的稳定性与经济性进行了分析,对供热系统循环水泵的两种设置方案进行了投资分析和运行费用分析。

SV型直接接触换热器换热过程的数值模拟

为研究SV静态混合器对液-液直接接触沸腾换热过程混合及传热的影响规律,分析了相同高度下SV静态混合器长径比对直接接触沸腾换热过程的影响。搭建了直接接触换热实验平台,验证了数值模拟结果的可行性与准确性。结果表明,实验结果与模拟结果误差在3%以内;与长径比为0.5和2.0的2种混合器相比,长径比为1.0的SV静态混合器压力降最高降低了18 Pa,湍流动能大于0.002 m2/s2,容积换热系数最高提高了9.7%;压力降和容积换热系数随着长径比的减小而增大,存在最佳长径比1.0使湍流动能达到最大值。综上所述,适当减小SV混合元件长径比有利于增强换热,对直接接触换热器结构参数设计具有指导意义。

直接接触换热热水锅炉原理及应用

本文在分析了直接接触换热特点及原理的基础上 ,阐述了影响和制约接触换热热效率的因素 。

吸收式热泵及直接接触换热在燃气锅炉全热回收中的应用

从天然气特性和锅炉热效率影响因素出发,分析了实现燃气锅炉烟气全热回收的理论要求。总结了国内外已有的关于燃气锅炉烟气冷凝热回收的研究,指出实现烟气全热回收的关键技术是获得低温的冷源和保证充足的换热能力。针对北京市集中供暖系统回水温度较高的现状,提出了一种使用吸收式热泵和直接接触式换热技术的热回收系统,该系统能有效回收烟气中的显热和冷凝热资源,并能克服以往热回收技术存在的问题。实际案例分析表明,该技术具有有效性和经济性。

利用直接接触换热强化聚光光伏电池的热量散失

提出了一种将太阳电池直接浸没到绝缘液体中,利用直接接触换热实现电池高效冷却的方式。设计了小型实验装置,在辐照度约为50,70 kW/m2的条件下,研究了硅光电池组件的液浸散热特性。液浸方式下电池组件表面的对流传热系数为900 W/(m2.K),表面散热量为43.3 kW/m2,组件温度低于50℃,表明液浸散热方式可实现聚光条件下太阳电池的高效使用。液浸聚光条件下,组件开路电压随温度升高约呈线性下降,短路电流随光强增加而增加,实验后,组件开路电压没有明显变化,但短路电流产生了永久性衰减,主要为普通晶硅电池在高倍聚光条件下的使用问题。

矩形通道内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结换热流型的实验研究

为研究有限通道内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结换热（DCC）过程中汽液相界面的演化规律,搭建了具有矩形截面结构喷嘴及通道的可视化实验台,获得了入口蒸汽压力为0.1~0.45MPa、入口过冷水压力为0.1~0.4MPa以及入口过冷水温度为30℃条件下DCC过程的凝结形态,得到了基于入口参数的流型图。研究表明：矩形通道内DCC过程的典型流动形态可划分为蒸汽区、过冷水区、汽液混合层、回流区和均匀泡状流区,蒸汽区与汽液混合层之间有清晰的相界面;在不同的入口参数下会出现泡状流、界面振荡射流、尾部振荡射流、稳定射流和发散射流等凝结形态。获得了各种流型的下壁面温度分布规律,并通过计算,得到稳定射流的换热系数为5.2~9.0MW·m-2·℃-1。

直接接触换热器中分散相单个气泡的传热机理研究

基于能量微分方程和质量守恒定律,通过对分散相单个气泡在连续相溶液中的直接接触换热理论分析,建立了分散相单个两相气泡在液体连续相中直接接触换热的传热和气泡生长数理模型.得出了单个气泡在其表面上的平均瞬时换热系数和换热的努谢尔特准则数计算公式,并推导出气泡生长速率的计算关联式.此外,对气泡生长速率的主要影响因素进行分析得出:气泡的生长速率是随速度U和温差ΔT的增加而增大,且增加的速率在前期较快,随后逐渐减慢;气泡的生长速率是随初始半径的增加,先增大后减小的.

直接接触式换热技术的研究进展

综述了直接接触式换热中单个液滴蒸发换热的理论与试验研究进展情况 ,以及在直接接触式换热器的整体换热研究进展状况。

焓差法在烟气-水直接接触换热填料塔高度计算的应用

阐述了焓差法在烟气 -水直接接触换热填料塔高度计算的应用及方法 ,并在水侧热负荷和入塔烟气比焓不变的条件下 ,对使用拉西环的填料塔高度进行了计算 ,给出塔高度与离塔烟气温度的关系。

载冷气泡直接接触式对流换热过程熵产分析

研究了载冷气泡和制冰溶液的直接接触换热过程,建立了对流换热微分方程,得到了努塞尔数和雷诺数、普朗特数的传热关联式,通过实验数据验证了模型的准确性。利用传热关联式,针对换热过程的熵产作了分析,在以气泡直径作为换热特征尺寸下,换热过程中熵产数随着雷诺数的变化存在最小值。研究为直接接触式对流换热过程的优化提供了理论基础。

直接换热式热泵系统在采油污水余热利用中的实践探讨

在常规热泵余热回收系统当中,通常在低温污水热源与蒸发器、冷凝器、被加热介质之间设有一道中间清水循环,这导致系统工作效率降低。基于此,本文将主要针对如何在采油污水余热利用过程当中,有效应用直接换热式热泵系统展开相关探讨研究。

直接接触式换热器传热性能优化

建立了以容积换热系数为目标函数,工质流率U0、喷头喷孔直径di、导热油液位高度Z为决策变量的直接接触式换热器性能优化模型,同时进一步将液滴群行为与传热协同关系作为约束条件引入优化模型中,重点分析该约束条件对优化过程及结果的影响。运用遗传算法对原模型和补充模型进行了优化分析,结果表明:原模型优化后的容积换热系数达到了初始值的6.7倍;而补充模型最优值的迭代次数比原模型减小了约55%,同时最优值比原模型提高了0.3%。所以该约束条件不仅提高了迭代速率,还提高了寻求全局最优值的概率,使得最优解更逼近全局最优值。

空气-石蜡直接接触换热特性实验研究

在间壁式换热器中石蜡因为其热导率低影响了蓄热系统的换热速率,采用石蜡与空气直接接触换热可大幅提高蓄热系统的换热速率。把常温的空气通过气体分布器注入熔融状态的石蜡(100~150℃)中,具体考察了表观气速、静液位高度和传热温差等参数对石蜡-空气鼓泡换热中体积传热系数与气含率的影响。实验结果表明,随着表观气速的增大,体积传热系数与气含率随之增大,并且对于气含率,在较低的表观气速下的增长速率更快;在实验条件下,增加静液位高度都只会导致体积传热系数与气含率的降低,而改变气液温差对体积传热系数的影响不甚明显。根据实验结果获得了石蜡与空气直接接触换热的体积Nusselt数经验关联式。

直接接触式沸腾换热过程气泡混合均匀度评价

针对直接接触式沸腾换热过程中气泡群扰动的多相流体混合性能评价问题,提出一种基于图像处理技术与像素偏差理论量化混合复杂流体流型均匀性的精确检测与度量新方法。通过气泡群RGB图像的灰度矩阵进行偏差计算,精确地定量描绘了直接接触式换热过程中的气-液混合状态,其值大小反映了气泡群的分布状况,而不同工况下混合均匀时间的差异反映了不同多相体系的均匀性差异;对偏差序列进行正态性检验,发现其近似符合正态分布;运用混沌检测方法对序列进行混沌特征分析,发现整个混合过程是混沌的。通过一个简单的指标实现了复杂条件下气泡群的量化和表征,为多相流流型识别提供了新的分析思路并指导换热过程的混沌强化。