用于电厂脱硝系统疏水箱余热回收的分离式重力热管换热器研究

摘要

电厂脱硝系统尿素水解车间疏水箱排放的蒸汽蕴藏着可观的低品位热能，长期以来缺乏高效的回收手段，制约了电厂余热回收率的提升。本文设计并研制单级分离式重力热管换热器，蒸发段与冷凝段均采用管壳式结构，以工质相变驱动传热、无需外部动力；搭建液-液型热管换热器性能测试实验台，分别以纯净水和R134a为工质，在充液率20%～40%、冷热流体进口温度57～95℃范围内完成传热性能测试；并基于Amesim平台建立嵌入自定义重力压降子模型的SGHP系统仿真模型，研究充液率、冷热进出口温差和冷热流体流量对换热功率的影响。实验结果表明，纯净水工质在充液率20%、进口温差75.7℃时，换热功率达25.65 kW;R134a工质在充液率35%、进口温差80.9℃时，换热功率达24.68 kW。仿真预测值与实验值的平均相对误差约7.1%，最大偏差不超过15%，验证了系统仿真模型的可靠性。换热功率随充液率先升后降，R134a的最佳充液率区间为30%～35%；功率随冷热进口温差近似线性增长，温差是影响功率最显著的操作参数；提升冷热流量均能增加功率，但增益递减，其中低流量时冷水敏感性显著强于热水。以上结果可为电厂蒸汽余热回收用SGHP换热器的设计与运行提供参考依据。

关键词

分离式重力热管换热器 / 电厂余热回收 / 传热特性 / 实验测试 / 系统仿真

基金资助

国家自然科学基金委员会面上项目“基于物理信息DeepONet神经网络及多孔介质孔隙尺度建模的多相流动力学研究”（12372246）