锌窑渣干燥尾气减排及余热回收利用研究

论文摘要

冶金物料干燥等工业过程中产生大量温度为80℃左右,相对湿度为100%的尾气,经净化后为空气和低温水蒸汽的混合物。由于其能量品位较低,企业一般直接排放到大气中。然而,低温水蒸汽直接排放到大气中,从外观上看呈白色“烟雾”状,与工业上排放的废气极为相似,疑为废气排放。此外,低温水蒸汽含有大量余热,通过使空气温度升高的增温作用污染大气,既对环境造成热污染,而且造成大量能源的浪费。本文在对某冶金企业锌窑渣干燥尾气排放量、成分进行测试及分析的基础上,通过研究低温水蒸汽减排机理,开发了一种新型高效紧凑型间壁式气-液换热器及空气源热泵梯级减排工艺系统。该减排系统的工作过程为：车间排出的低温水蒸汽首先进入间壁式气-液换热器,被初步冷凝,产生生活热水；经过第一级冷却后的低温水蒸汽通过风管引入空气源热泵蒸发器,水蒸汽再次被冷凝,产热风。设计与制作了高效紧凑型间壁式气-液换热器及空气源热泵梯级减排工艺系统,在单因素实验的基础上,利用响应曲面法的中心组合设计,对低温水蒸汽余热回收工艺参数进行优化分析。选择冷却水流量、热泵蒸发器迎风面积和热泵冷凝器风速作为优化因素,研究各因素的不同水平对换热效果的影响。实验结果表明：（1）影响换热量的因素中热泵蒸发迎风面积影响较小,冷凝器风速及冷却水流量影响较显著。（2）实验因子与换热量符合二次方程模型。（3）在分析了各个因子的显著性和交互作用后,得到的最优工艺参数为：冷却水流量83.58ml/s,热泵蒸发器迎风面积为lm2,热泵冷凝器风速为3m/s。在此条件下,梯级回收系统的实际换热量为11641.27J,与预测值基本吻合。（4）经蒸发器冷凝后的水蒸汽及其它不凝性气体,通过焓湿图分析软件可计算出其在80.8kpa压强下的露点为10-11.5℃,均低于环境温度24℃,没有白色烟雾,可通过烟囱向大气中排放。对系统进行了节能效率分析,余热回收利用率为64.38%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外干燥尾气余热利用现状及存在的问题
• 1.2.1 废气循环节能方案
• 1.2.2 多效节能废气余热利用技术方案
• 1.2.3 利用余热回收装置
• 1.2.4 存在的问题
• 1.3 间壁式换热器
• 1.4 空气源热泵及其优点
• 1.4.1 空气源热泵组成
• 1.4.2 空气源热泵工作原理
• 1.4.3 空气源热泵的四大优点
• 1.4.4 国内外近几年研究热点
• 1.4.5 存在的问题
• 1.5 课题研究的意义及内容
• 1.5.1 本课题的目的及意义
• 1.5.2 主要内容
• 第二章 低温水蒸汽余热回收利用系统方案
• 2.1 某冶金企业锌窑渣干燥尾气排放量、成分测试及分析
• 2.2 低温水蒸汽排放问题原因分析
• 2.3 低温水蒸汽热力学分析
• 2.3.1 湿空气基本性质
• 2.3.2 湿空气冷却过程
• 2.4 低温水蒸汽减排及余热回收利用技术方案
• 2.4.1 低温水蒸汽余热回收利用方案一
• 2.4.2 低温水蒸汽余热回收利用方案二
• 2.4.3 低温水蒸汽余热回收利用方案三
• 2.5 低温水蒸汽余热回收利用技术方案分析
• 2.5.1 回收水蒸汽余热产热水、热风工艺初步试算
• 2.5.2 回收水蒸汽余热产热风工艺初步试算
• 2.5.3 回收水蒸汽余热产热水工艺初步试算
• 2.5.4 工艺方案选择
• 2.6 本章小结
• 第三章 低温水蒸汽减排及余热回收利用系统实验研究
• 3.1 实验装置
• 3.1.1 实验装置原理图
• 3.1.2 实验原理
• 3.1.3 ID-DiaGram1.3.5
• 3.2 实验装置
• 3.2.1 实验装置明细
• 3.2.2 实验装置图
• 3.3 单因素实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 低温水蒸汽减排及余热回收利用优化实验研究
• 4.1 响应曲面法
• 4.2 实验设计
• 4.3 实验结果与分析讨论
• 4.3.1 设计方法
• 4.3.2 模型回归方程及分析
• 4.3.3 显著性分析
• 4.3.4 交互作用分析
• 4.3.5 预测值与实验值比较
• 4.4 工艺参数优化
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统节能效益分析
• 5.1 系统设备利用率
• 5.2 系统余热回收率
• 5.3 节能效益
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 对进一步工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表论文目录