濕煙氣冷凝換熱的數(shù)值模擬

李 健，張 莉

(1. 上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司， 上海 200240；2. 上海電力大學(xué) 能源與機(jī)械工程學(xué)院， 上海 200090)

燃煤機(jī)組是我國(guó)耗能耗水大戶，截至2019年底，燃煤機(jī)組占我國(guó)總裝機(jī)容量的59.2%，水資源消耗量超過(guò)工業(yè)用水總量的三分之一。因此，燃煤機(jī)組節(jié)水降耗技術(shù)對(duì)我國(guó)建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)意義重大。

目前，我國(guó)絕大多數(shù)燃煤機(jī)組采用煙氣濕法脫硫工藝，煙氣濕法脫硫后其中的水蒸氣體積分?jǐn)?shù)從6%升至11%左右，對(duì)百萬(wàn)千瓦燃煤機(jī)組來(lái)說(shuō)，脫硫后煙氣攜帶的水分質(zhì)量流量甚至?xí)^(guò)300 t/h。同時(shí)，脫硫過(guò)程中水分的蒸發(fā)也造成了能量的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，一方面水分蒸發(fā)導(dǎo)致濕煙氣攜帶更多的能量；另一方面煙氣中蘊(yùn)含的熱量從顯熱轉(zhuǎn)化成更多的潛熱，有研究表明，脫硫后煙氣顯熱的比例由63%降至25%，而水蒸氣潛熱的比例由37%升高至75%[1]。因此，脫硫后煙氣中蘊(yùn)含著大量的水資源和余熱資源。

為了回收煙氣中的水資源和余熱資源，多年來(lái)，國(guó)內(nèi)不少學(xué)者開(kāi)展了利用冷凝法回收燃煤機(jī)組煙氣中水蒸氣的研究，并取得了一定的成果。雷承勇等[2]在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用加濕煙氣模擬褐煤鍋爐排煙，通過(guò)考察不同因素對(duì)冷凝液捕集率的影響，提出了適用于燃用褐煤的電站鍋爐的水分回收和處理利用技術(shù)。熊英瑩等[3]在某600 MW燃煤機(jī)組上進(jìn)行中試試驗(yàn)，研究了加裝煙氣換熱和收水裝置對(duì)節(jié)水、余熱回收的效果。劉江寧等[4]對(duì)濕煙氣冷凝過(guò)程的傳熱計(jì)算進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了工程驗(yàn)證。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)多家電廠也成功利用冷凝換熱裝置對(duì)燃煤機(jī)組煙氣中的水分和熱量進(jìn)行了回收。但是，以上研究受實(shí)驗(yàn)或工程條件的限制，均只是研究了煙氣冷凝的效果，而未能對(duì)煙氣冷凝換熱的物理過(guò)程進(jìn)行深入研究。

隨著數(shù)值模擬和預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法模擬濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部流動(dòng)和換熱過(guò)程成為可能。筆者以某330 MW亞臨界機(jī)組脫硫塔后濕煙氣冷凝換熱裝置為研究對(duì)象，采用數(shù)值計(jì)算方法模擬其內(nèi)部濕煙氣的流動(dòng)、冷卻和冷凝過(guò)程，幫助研究人員更深入地了解該物理現(xiàn)象，同時(shí)驗(yàn)證濕煙氣冷凝換熱裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

1 濕煙氣冷凝換熱裝置介紹

所研究的濕煙氣冷凝換熱裝置應(yīng)用在某330 MW亞臨界燃煤機(jī)組上，安裝于濕法脫硫塔后的水平煙道內(nèi)，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1，換熱管排布方式見(jiàn)圖1～圖3。

表1 濕煙氣冷凝換熱裝置技術(shù)參數(shù)

圖1 六組并列管組的排布方式

圖2 單管八流程的排布方式Fig.2 Layout of a single pipe with eight flow paths

圖3 濕煙氣冷凝換熱裝置冷卻管束布置方式Fig.3 Arrangement of cooling tube bundles in the wetflue gas condenser

2 計(jì)算模型及控制方程

2.1 流動(dòng)及換熱現(xiàn)象分析

該濕煙氣冷凝換熱裝置為橫掠管束的表面式換熱器。由于流過(guò)該換熱裝置的煙氣基本為濕飽和狀態(tài)，因此濕煙氣流過(guò)冷凝換熱裝置時(shí)是一個(gè)傳熱與傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的復(fù)雜過(guò)程(見(jiàn)圖4)。

圖4 濕煙氣冷凝過(guò)程Fig.4 Condensation process of the wet flue gas

當(dāng)濕煙氣遇到低于其露點(diǎn)溫度的冷卻表面時(shí)，緊靠壁面的水蒸氣發(fā)生凝結(jié)，形成液膜或液滴，水蒸氣的凝結(jié)降低了壁面附近的水蒸氣分壓力。此外，由于不凝性純煙氣的積聚，使其分壓力上升，這樣在液膜外面又形成了一層氣膜。因此，濕煙氣與管內(nèi)冷卻水之間的換熱必須穿過(guò)氣膜、凝結(jié)液膜和冷卻管壁等熱阻環(huán)節(jié)，其中氣膜是冷凝換熱的主要熱阻。同時(shí)由于濕煙氣冷凝換熱裝置在傳熱過(guò)程中會(huì)有冷凝換熱現(xiàn)象，因此整個(gè)過(guò)程包含以對(duì)流方式進(jìn)行的顯熱交換(干態(tài)傳熱)和以冷凝方式進(jìn)行的潛熱交換(濕態(tài)傳熱)兩部分。

2.2 計(jì)算模型

通過(guò)以上描述可知，濕煙氣冷凝換熱裝置氣側(cè)蒸汽流動(dòng)的過(guò)程是多組分氣體的冷卻、冷凝的兩相流動(dòng)過(guò)程，要建立與實(shí)際情況一樣復(fù)雜的流動(dòng)傳熱數(shù)學(xué)模型非常困難。因此，需要對(duì)該物理現(xiàn)象進(jìn)行一定簡(jiǎn)化，建立符合濕煙氣冷凝換熱裝置氣側(cè)流動(dòng)特性的數(shù)學(xué)模型。

(1) 工況假設(shè)。假設(shè)濕煙氣冷凝換熱裝置進(jìn)氣量穩(wěn)定，煙氣流動(dòng)過(guò)程是定常流動(dòng)，且管側(cè)冷卻水的流動(dòng)在同一流程的各個(gè)冷卻管中均勻分布。

(2) 三維問(wèn)題的二維化。由于沿冷卻管管長(zhǎng)方向有多個(gè)隔板，將濕煙氣冷凝換熱裝置分成多個(gè)氣室，一定程度上限制了煙氣沿管長(zhǎng)方向的流動(dòng)，各個(gè)氣室的煙氣流動(dòng)可以視為橫掠圓管的二維流動(dòng)。

(3)工質(zhì)的物性。濕煙氣是由干煙氣和水蒸氣組成的混合氣體。濕煙氣流過(guò)冷凝換熱裝置后，盡管有少量水蒸氣冷凝，但水蒸氣凝結(jié)后的液相體積與氣相體積相比可以忽略不計(jì)，故不考慮工質(zhì)中的液相與氣相之間的相互作用，假定濕煙氣是一種均勻混合的氣體，可認(rèn)為是單相多組分的不可壓縮理想氣體，此處將實(shí)際煙氣簡(jiǎn)化為氮?dú)?、氧氣、二氧化碳與水蒸氣的混合氣體。

(4) 換熱條件。濕煙氣冷凝換熱裝置外殼包裹絕熱材料，可以近似認(rèn)為煙氣釋放的顯熱和水蒸氣冷凝釋放的潛熱全部被冷卻水帶走。

(5)水蒸氣冷凝的處理。假定煙氣以濕飽和狀態(tài)進(jìn)入濕煙氣冷凝換熱裝置，隨著冷卻水把熱量帶走，煙氣溫度降低；隨著當(dāng)?shù)責(zé)煔鉁囟鹊牟粩嘟档停梢哉J(rèn)為煙氣中的水蒸氣在冷卻管管束區(qū)內(nèi)不斷地凝結(jié)，但因?yàn)槔淠坎淮?，?duì)煙氣的流動(dòng)影響不大，因此僅將水蒸氣的冷凝作質(zhì)量匯處理。

2.3 控制方程

通過(guò)上述簡(jiǎn)化處理，濕煙氣冷凝換熱裝置中煙氣的流動(dòng)與換熱過(guò)程被簡(jiǎn)化為單相多組分混合物、具有分布質(zhì)量匯和分布阻力的定常紊流流動(dòng)過(guò)程。在二維平面直角坐標(biāo)下，該流動(dòng)與換熱過(guò)程的微分方程組可用式(1)的通用形式來(lái)表示：

(1)

式中：φ為不同方程對(duì)應(yīng)的物理量，表示l、u、v、k、ε或w；l為質(zhì)量通量；u、v分別為濕煙氣在x、y方向的速度；k、ε分別為紊動(dòng)能和耗散率；w為水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)；β為多孔率；ρ為濕煙氣密度；Гφ、Sφ分別為與φ變量相對(duì)應(yīng)的廣義擴(kuò)散系數(shù)和廣義源項(xiàng)。

φ取不同物理量時(shí)對(duì)應(yīng)的方程以及Гφ和Sφ的物理意義如表2所示。其中，m為分布質(zhì)量匯，即當(dāng)?shù)厮魵饽Y(jié)率；Fx、Fy為分布阻力；μeff為煙氣的有效動(dòng)力黏度；Deff為水蒸氣在煙氣中有效質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)。

表2 φ取不同物理量時(shí)對(duì)應(yīng)的方程及Гφ和Sφ物理意義

2.4 補(bǔ)充關(guān)系式

為了使控制方程得以封閉，還需補(bǔ)充若干必要的關(guān)系式，包括飽和溫度的計(jì)算、物性的確定、局部傳熱系數(shù)的計(jì)算、管束區(qū)內(nèi)的分布質(zhì)量匯和分布阻力的計(jì)算等。

2.4.1 煙氣溫度的確定

由于煙氣在濕煙氣冷凝換熱裝置中流動(dòng)時(shí)始終處于濕飽和狀態(tài)，故濕煙氣冷凝換熱裝置中各處煙氣的溫度為該處水蒸氣分壓力相對(duì)應(yīng)的飽和溫度值?？紤]到煙氣濕飽和狀態(tài)的特殊性，控制方程中沒(méi)有包含求解煙氣溫度的能量方程，而是根據(jù)水蒸氣飽和溫度與水蒸氣分壓力一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，由當(dāng)?shù)厮魵獾姆謮毫τ?jì)算得到飽和溫度。由于煙氣處于濕飽和狀態(tài)，計(jì)算得到的水蒸氣飽和溫度就是煙氣的當(dāng)?shù)販囟龋?dāng)?shù)厮魵夥謮毫νㄟ^(guò)提取當(dāng)?shù)鼗旌衔飰毫彤?dāng)?shù)厮魵獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算得到。

2.4.2 物性的確定

由于混合物組分的改變，組成混合物的水蒸氣和干煙氣的狀態(tài)也會(huì)發(fā)生變化，從而改變其物性。干煙氣和水蒸氣若干物性(如密度、黏度和質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)等)變化的補(bǔ)充關(guān)系式如下。

(1) 密度。

煙氣、水蒸氣組分密度ρi表達(dá)式為：

(2)

式中：ρ0為參考狀態(tài)下溫度T0和壓力p0的氣體密度；Ti、pi分別為干煙氣或水蒸氣的溫度和分壓力。

(2) 黏度。

濕煙氣黏度按常物性處理，以濕煙氣進(jìn)口處狀態(tài)確定其數(shù)值。煙氣中各組分的動(dòng)力黏度參考文獻(xiàn)[5]進(jìn)行計(jì)算。最后濕煙氣的混合動(dòng)力黏度μ計(jì)算式如下：

(3)

式中：wi為各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；μi為各組分的動(dòng)力黏度。

(3) 質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)。

干煙氣與水蒸氣之間的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)D為：

(4)

式中：D0為混合氣體參考狀態(tài)(T0,p0)下的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)；T、p分別為混合氣體的溫度和壓力。

2.4.3 局部傳熱系數(shù)

由于濕煙氣與冷卻水在傳熱過(guò)程中的狀態(tài)不斷變化，因此二者之間的傳熱情況也不同，形成了不同的局部傳熱系數(shù)。局部傳熱系數(shù)采用分部計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算，主要由冷卻水側(cè)對(duì)流換熱熱阻、冷卻管管壁導(dǎo)熱熱阻和煙氣側(cè)對(duì)流換熱熱阻組成，可通過(guò)式(5)近似計(jì)算局部傳熱系數(shù)k：

(5)

(6)

(7)

式中：do、di分別為冷卻管的外徑和內(nèi)徑；hi為冷卻水與冷卻管內(nèi)壁之間的對(duì)流傳熱系數(shù)；rλ為冷卻管壁的導(dǎo)熱熱阻；hoc為冷卻管外壁與凝結(jié)液膜間的對(duì)流傳熱系數(shù)；hom為冷卻管外壁面上的凝結(jié)液膜與煙氣間的對(duì)流傳熱系數(shù)；λ為導(dǎo)熱系數(shù)；Re為雷諾數(shù)；Pr為普朗特?cái)?shù)；下標(biāo)cw表示冷卻水， wall表示管壁。

濕煙氣的冷凝類似于含有大量不凝性氣體的蒸汽冷凝，此處借鑒蒸汽冷凝時(shí)的凝結(jié)傳熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)計(jì)算式，hoc和hom的計(jì)算式[6]如下：

(8)

(9)

式中：g為重力加速度；Tw為管壁溫度；ρcond為管內(nèi)冷卻水密度；Nucond為管內(nèi)冷卻水努塞爾數(shù)；γ為當(dāng)?shù)卣羝哪Y(jié)潛熱；Tcs為凝結(jié)液膜與蒸汽的界面溫度；ps為飽和水蒸氣壓力；a、b為常數(shù)，當(dāng)Re<350時(shí)，a=0.52，b=0.7，當(dāng)Re≥350時(shí)，a=0.82，b=0.6。

2.4.4 管束區(qū)水蒸氣凝結(jié)的分布質(zhì)量匯

在管束區(qū)內(nèi)，煙氣中的水蒸氣受冷凝結(jié)，當(dāng)?shù)貑挝惑w積的水蒸氣凝結(jié)率m為：

(10)

式中：Δtm為當(dāng)?shù)貙?duì)數(shù)平均溫差；V、A分別為數(shù)值計(jì)算時(shí)管束區(qū)內(nèi)劃分的控制體體積和控制體所包含的冷卻管換熱面積。

2.4.5 管束區(qū)的分布阻力

在管束區(qū)內(nèi)，水蒸氣凝結(jié)形成的液滴會(huì)對(duì)煙氣流動(dòng)造成一定的流動(dòng)阻力，形成分布阻力源，其計(jì)算式如下：

(11)

3 網(wǎng)格劃分及計(jì)算條件設(shè)置

3.1 幾何建模

對(duì)濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部煙氣的流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行幾何建模。假定沿冷卻管軸向上流動(dòng)，傳熱現(xiàn)象無(wú)差異，所建立的二維幾何模型如圖5所示。

圖5 濕煙氣冷凝換熱裝置的二維幾何建模圖Fig.5 Two-dimensional model of the wet flue gas condenser

圖5中為了便于給定出口處的壓力邊界條件，出口邊界相較于濕煙氣冷凝換熱裝置的出口進(jìn)行適當(dāng)延長(zhǎng)；濕煙氣冷凝換熱裝置在寬度方向上共有6組并列管束，取其中一組進(jìn)行計(jì)算，故上、下邊界為對(duì)稱邊界；各邊界包圍形成數(shù)值模擬的流動(dòng)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)從右至左排列了8個(gè)流程的冷卻管束，冷卻管的外壁為固壁邊界。

由于地方政府官員身份的特殊性，往往具有比普通民眾更大的影響力，他們發(fā)布的微博更能引起社會(huì)的關(guān)注。地方政府官員通過(guò)微博成為社會(huì)輿論引導(dǎo)者的同時(shí)，也常常成為輿論的焦點(diǎn)?；谖⒉﹤鞑サ目旖菪院推溆绊懙膹V泛性，地方政府官員必須對(duì)自己的微博給予高度的重視，樹(shù)立起良好的公信力，從而使官員微博發(fā)揮正確的導(dǎo)向作用。在以往的微博事件中，民眾在對(duì)政治制度信任的同時(shí)表現(xiàn)出對(duì)官員個(gè)體行為的不信任，在對(duì)中央政府信任的同時(shí)表現(xiàn)出對(duì)地方政府的不信任。所以，加強(qiáng)對(duì)地方政府官員微博公信力的建設(shè)十分必要。

對(duì)濕煙氣冷凝換熱裝置二維計(jì)算區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分。非管束區(qū)采用四邊形網(wǎng)格，管束區(qū)內(nèi)，在每根冷卻管外面生成4層邊界層網(wǎng)格，然后采用三角形網(wǎng)格。圖6給出了網(wǎng)格數(shù)為363 560的整體圖和局部展示圖。

(a) 網(wǎng)格整體圖

(b) 網(wǎng)格局部展示圖圖6 濕煙氣冷凝換熱裝置二維計(jì)算區(qū)域的網(wǎng)格劃分圖Fig.6 Grid division for two-dimensional calculation domain ofthe wet flue gas condenser

3.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

為保證數(shù)值計(jì)算的準(zhǔn)確性，在設(shè)計(jì)工況下對(duì)濕煙氣冷凝換熱裝置進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，選取網(wǎng)格數(shù)分別為221 712、363 560和472 435，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，3個(gè)網(wǎng)格數(shù)下的計(jì)算結(jié)果差異很小，故3個(gè)網(wǎng)格都已滿足網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證的要求，最終選取網(wǎng)格數(shù)為363 560。

表3 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證

3.3 邊界條件的給定

煙氣進(jìn)口速度為3.31 m/s, 水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，溫度為51 ℃；煙氣出口壓力設(shè)定為101 325 Pa；冷卻水速度為1.268 m/s，進(jìn)口水溫為32 ℃；冷卻管壁面設(shè)為固定無(wú)滑移邊界條件；濕煙氣冷凝換熱裝置6組并列管束間的界面設(shè)為對(duì)稱邊界條件。

3.4 UDF程序的編寫和加載

利用Fluent軟件的UDF功能：(1) 根據(jù)當(dāng)?shù)貭顟B(tài)計(jì)算干煙氣和水蒸氣密度的DEEFINE_PROPERT；(2) 根據(jù)當(dāng)?shù)貭顟B(tài)計(jì)算干煙氣與水蒸氣間質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)的DEEFINE_ DIFFUSIVITYUDF；(3) 計(jì)算當(dāng)?shù)貑挝惑w積水蒸氣凝結(jié)率、水蒸氣凝結(jié)液滴阻力的DEFINE_SOURCE；(4) 計(jì)算8個(gè)流程的冷卻水出口溫度的DEFINE_ADJUST等若干宏的程序編寫，并在Fluent平臺(tái)里加載。

4 數(shù)值模擬結(jié)果與分析

在設(shè)計(jì)工況下，對(duì)濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部的流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到與流動(dòng)、冷凝傳熱相關(guān)各參數(shù)的分布情況。

圖7 濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部流場(chǎng)速度分布云圖Fig.7 Velocity distribution in flow field of the wet fluegas condenser

圖8給出了濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部流場(chǎng)的壓力分布云圖。由圖8可知，蒸汽在流動(dòng)方向上的壓力逐漸降低，但由于煙氣黏度較低，壓力也呈現(xiàn)沿寬度方向無(wú)變化的趨勢(shì)，這也與速度分布云圖相互印證。

圖8 濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部流場(chǎng)壓力分布云圖Fig.8 Pressure distribution in flow field of the wet fluegas condenser

圖9給出了濕煙氣冷凝換熱裝置管束區(qū)的傳熱系數(shù)分布。從圖9可以看出，傳熱系數(shù)與速度分布云圖相對(duì)應(yīng)，在速度大的區(qū)域傳熱效果較好，而在冷卻管尾流區(qū)域，傳熱系數(shù)相對(duì)較小。同樣，速度在寬度方向上的周期性分布也使得傳熱系數(shù)每一列冷卻管在寬度方向上呈周期性分布。

圖10和圖11給出了濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部煙氣溫度分布云圖和水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布。從圖10可以看出，隨著蒸汽從左至右依次流過(guò)8個(gè)流程的管束區(qū)，冷卻管對(duì)煙氣起到冷卻作用，煙氣溫度不斷降低。與此同時(shí)，由于煙氣溫度的降低，煙氣的含濕能力也不斷降低，煙氣中的水蒸氣冷凝下來(lái)，因此煙氣中水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)也逐漸減小，圖11反映了煙氣流過(guò)管束區(qū)時(shí)的蒸汽冷凝情況。另外，由于寬度方向上傳熱系數(shù)小范圍的周期性變化，以煙氣冷卻和水蒸氣冷凝在濕煙氣冷凝換熱裝置寬度方向上差別不大，除了6組并列管束間的間隙區(qū)附近外，其他區(qū)域的水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)值幾乎一致。

(a) 傳熱系數(shù)分布云圖

(b) 局部放大區(qū)域傳熱系數(shù)分布云圖圖9 濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部流場(chǎng)傳熱系數(shù)分布云圖Fig.9 Heat transfer coefficient distribution in flow field ofthe wet flue gas condenser

圖10 濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部流場(chǎng)溫度分布云圖Fig.10 Temperature distribution in flow field of the wetflue gas condenser

圖11 濕煙氣冷凝換熱裝置內(nèi)部流場(chǎng)水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布云圖Fig.11 Distribution of steam mass fraction in flow field ofthe flue gas condenser

圖12給出了濕煙氣冷凝換熱裝置管束各流程冷卻水出口溫度分布云圖。圖中流程1～流程8的冷卻水出口溫度分別為33.3 ℃、34.4 ℃、35.5 ℃、36.6 ℃、37.6 ℃、38.7 ℃、39.7 ℃和40.7 ℃，由此可知每一段流程冷卻水的溫升基本一樣，都在1 K左右，表明8個(gè)流程管束區(qū)的熱量分配較為均勻。

圖12 濕煙氣冷凝換熱裝置冷卻水出口溫度分布云圖Fig.12 Outlet temperature distribution of cooling water in flowfield of the wet flue gas condenser

對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析得出：

(1) 該濕煙氣冷凝換熱裝置進(jìn)口煙氣壓力為101 465.7 Pa，則煙氣流過(guò)該裝置的壓損為140.7 Pa。

(2) 該濕煙氣冷凝換熱裝置煙氣出口溫度為47.65 ℃，因此煙氣流過(guò)濕煙氣冷凝換熱裝置后溫度降低了3.35 K。

(3) 該濕煙氣冷凝換熱裝置出口水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.7%，同進(jìn)口處相比減小了1.3%，說(shuō)明煙氣流過(guò)濕煙氣冷凝換熱裝置時(shí)，水蒸氣得以冷凝析出。

5 應(yīng)用實(shí)例

該濕煙氣冷凝換熱裝置已于2019年在某330 MW亞臨界燃煤機(jī)組上投運(yùn)。選取濕煙氣冷凝換熱裝置某一工況進(jìn)行數(shù)值模擬，電廠記錄的運(yùn)行結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的比較見(jiàn)表4。

表4 濕煙氣冷凝換熱裝置運(yùn)行結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果

由表4可知，該濕煙氣冷凝換熱裝置實(shí)際運(yùn)行結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本吻合，因此，數(shù)值計(jì)算方法能夠?qū)駸煔饫淠龘Q熱過(guò)程進(jìn)行較為準(zhǔn)確地模擬，可作為今后同類裝置的重要設(shè)計(jì)依據(jù)。

6 結(jié) 論

(1) 數(shù)值計(jì)算方法能夠?qū)駸煔饫淠龘Q熱的物理過(guò)程進(jìn)行較為準(zhǔn)確地模擬，為今后類似的工作提供了一條有意義的研究途徑。

(2) 通過(guò)數(shù)值模擬可知，對(duì)于所研究的濕煙氣冷凝換熱裝置，濕煙氣流經(jīng)該裝置的壓損為140.7 Pa，煙氣溫度降低了3.35 K，水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小了1.3%。

(3) 數(shù)值模擬結(jié)果同實(shí)際運(yùn)行結(jié)果對(duì)比表明，煙氣出口溫度和冷卻水出口溫度的數(shù)值模擬結(jié)果與運(yùn)行結(jié)果基本一致，壓損數(shù)據(jù)偏差約為10%，在工程可接受范圍內(nèi)，表明數(shù)值模擬可作為今后濕煙氣冷凝換熱裝置的重要設(shè)計(jì)輔助手段。