2016年第4期（总第127期）
经源与节社 ENERGYANDENERGYCONSERVATION
直接接触式烟气冷凝器的实验探究
马文嘉1，鄂田华2
2016年4月
(1.华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院，湖北武汉430074；2.华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074) 摘要：现阶段，直接接触式烟气冷凝器的设计原理仍然处于研究阶段，依托煤燃烧国家重点实验室35MW碳捕获试
验平台，进行了相关实验，从而为直接接触式烟气冷疑器设计提供重要参考。关键词：富氧燃烧；水蒸气；烟气冷凝器；直接接触式
中图分类号：TM621
文献标识码：A
文章编号：2095-0802(2016)04-005202
Experiment Investigation on Direct Contact Gas Condenser
MAWenjia',wUTianhua
(1. ChinaEU Institute for Clean and Renewable Energy, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, Hubei, China; 2. School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074
Hubei, China)
Abstract:At present, design principle of direct contact gas condenser is still in research stage, Relevant experiments were performed based on the 35 MW carbon capture test platform in state key laboratory of coal combustion to provide important reference for direct contact gas condenser design in this paper
Key words: oxygenenriched combustion; water vapor, flue gas condenser; diret contact
0引言
化石燃料燃烧产生的CO,是造成温室效应的主要原因之一，21世纪人类面临的最大问题就是能源与环境问题。作为世界上最大的煤炭生产和消费国家，中国早已在2007年就超过美国成为世界上最大的CO02排放国。富氧燃烧技术是应对气候变化十分有效的技术，中国政府非常重视其发展，它是一种能捕获高浓度CO 的洁净煤发电技术i-4。35MWth富氧燃烧碳捕获关键技术、装备研发示范工程是华中科技大学的一个国家科技支撑计划项目，利用久大应城制盐有限责任公司废弃的65t锅炉厂房，建造一台全新的35t锅炉系统。
本文以该富氧燃烧电站运行时的烟气为研究对象，用一种无填料的空心结构的直接接触式烟气冷凝器对循环的烟气进行冷凝实验，通过热负荷计算设计冷却水的流量，选定喷淋方式，收集烟气通过冷凝器前后温度、压力，分析烟气中水蒸气变化情况，为直接接触式烟气冷凝器的设计提供重要参考。
1烟气冷凝器和相关计算 1.1烟气冷凝器的作用
富氧燃烧锅炉的再循环烟气分为两部分：一次循环烟气用于干燥和输送煤粉，二次循环烟气满足炉膛温度与换热需要围。一次风通常都采用经过脱硫和冷凝处理后的干循环烟气，二次风通常拥有很多种选择，根据具体抽取位置的不同可将富氧燃烧系统分为湿循环燃烧系统、干循环燃烧系统和高温循环燃烧系统。
收稿日期：2016-02-15
第一作者简介：马文嘉，1991年生，男，湖北期门人，2013年毕业
于华中科技大学热能与动力工程专业，在读硕士研究生。· 52·
为了保证磨煤机正常运行，烟气中水蒸气含量不超过 5%是最为理想的情况，所以需要使用烟气冷凝器围。烟气冷凝器利用冷却介质和烟气之间的温差来传热，用低温冷却介质降低烟气温度，使其中的水蒸气凝结成水并分离。
烟气冷凝器类别 1.2
烟气冷凝器是换热器的一种，可以分为表面式和直接式两种。表面式烟气冷凝器流程简单，用金属面将冷热流体分开，在靠近换热面的区域换热，冷却水温度升高，同时烟气温度下降释放显热，水蒸气凝结释放潜热。直接接触式烟气冷凝器将冷热流体直接接触，通过传热传质，冷却水温度升高，同时烟气温度降低，水蒸汽凝结。表面式烟气冷凝器具有冷却水不易污染的显著优势，但结构庞大，初期投资较大。直接接触式烟气冷凝器换热效率高，体积小，初期投资小，但要求冷却源和冷却介质能够直接接触，不生成有害产物。一般情况下，直接接触式烟气冷凝器更适
合大规模工程项目使用。 1.3热负荷计算
传热负荷由烟气显热量，烟气中水蒸气的显热量和水蒸气凝结释放的潜热组成。根据比热容公式可以得到下列计算公式：
qEmAt q=m,cAt
(1)(2)
(3)
q=mer,
式(1)~式(3)中，m、m、m分别为烟气、烟气中的水蒸气、凝结水的质量流量，kg/hr；cr、c，分别为烟气、水蒸气比热，kJ/(kgK)；r为水蒸气潜热，kJ/kg；At,为烟气进出口的温差，℃；qr、9、9.分别为每小时的烟气