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摘 要

随着我国经济的快速发展，能源需求量迅速增长，提高能源利用效率成为我国能源工作的重点。其中工业余热回收利用是提高能源利用效率和节能的重要一部分。钢铁行业中烧结工序产生的烟气以低温余热（150~450℃）的形式排放到大气中，既浪费能源又污染环境。回收和利用这部分热能用于加热生活用水、锅炉补给水和发电等对节能减排具有重大的意义。

近几年来余热回收技术突飞猛进，同时余热回收效率大幅提高，越来越多的企业开始大力回收低温余热。本文首先介绍了烧结余热锅炉的发展现状并详细介绍烧结余热锅炉的特点、工作原理及其利用发展概况及优化方案。

本论文设计的是2.5MPa烧结余热锅炉，热流体为烧结废气，冷流体为水。主要设计内容包括蒸发器、过热器、省煤器的结构选型和结构设计，热力计算。本课题采用理论计算法，根据给定的冷热流体进出口温度和流量，确定各个部件的介质进出口温度，再计算各个部件的换热系数，由此算出换热面积。最后对蒸发器、过热器和省煤器进行阻力计算、压降计算和强度计算。

关键词：烧结 余热锅炉 蒸发器 过热器 省煤器

The design of 2.5 MPa sintering waste heat boiler

Abstract

With the rapid development of our country's economy, and energy demand increased rapidly, improving energy efficiency has become quite important for China's energy work. Industrial waste heat recovery is a significant part of improving energy efficiency and energy conservation. Flue gas generated in the sintering process of steel industry ，which emissions into the atmosphere in the form of low temperature waste heat (150 ~ 450 ℃) is a waste of energy and environmental pollution. Flue gas generated in the sintering process of steel industry ，which emissions into the atmosphere in the form of low temperature waste heat (150 ~ 450 ℃) is a waste of energy and environmental pollution.

In recent years ，more and more companies low temperature began to recycle exhaust heat ,just because Waste heat recovery technology has developed rapidly,at the same time, waste heat recovery efficiency is greatly increased . This paper first introduces the development of sintering waste heat boiler and introduce its characteristics、operating principle、general situation of development and optimization schemes in detail.

The design of a 2.5 MPa sintering waste heat boiler is described in the paper . Its thermal fluid is waste gas of sintering , cold fluid is water. The main point is the designs of the selection of evaporator 、superheater and economizer , then there is thermodynamic calculation. This topic research method is theoretical calculation. According to a given cold and hot fluid temperature and flow rate of imports and exports, we can determine temperature of medium, then calculate heat transfer coefficient of all the parts. At last, we can calculate the heat transfer area. Finally, we conduct the heat transfer calculation and the resistance calculation of the evaporator 、superheater and economizer.

Keyword：sintering；waste heat boiler；evaporator；superheater；economizer

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

第二章 烧结余热锅炉简介 2

2.1烧结余热的利用方式 2

2.2 烧结余热发电系统 2

2.3余热锅炉工作原理和分类 3

第三章 烧结余热锅炉的发展现状和优化 5

3.1国内外烧结余热锅炉的利用发展情况 5

3.1.1国外烧结余热锅炉发展概况 5

3.1.2国内烧结余热锅炉发展概况 5

3.2烧结余热回收发电的关键技术 6

3.3烧结余热锅炉的优化 7

第四章 本课题研究的内容以及拟作的工作 8

4.1本课题研究的内容 8

4.2本课题拟作的工作 8

第五章 设计计算说明书 9

5.1原始数据参数 9

5.2计算总传热量和产汽量 9

5.3计算各个换热器吸热量及进出口温度 10

5.4过热器的计算 11

5.4.1过热器翅片管的基本选型 11

5.4.2过热器的基本结构计算 11

5.4.3过热器管外换热系数计算 12

5.4.4过热器管内换热系数计算 13

5.4.5过热器总的换热系数和管排数 14

5.5蒸发器的计算 15

5.5.1蒸发器管外换热系数计算 15

5.5.2蒸发器管内换热系数计算 16

5.5.3蒸发器总的换热系数和管排数 16

5.6省煤器的计算 16

5.6.1热管元件的基本选择 17

5.6.2省煤器烟气侧换热系数计算 17

5.6.3省煤器水侧换热系数计算 18

5.6.4省煤器总换热系数和管排数计算 18

第六章 压力降计算 21

6.1过热器部分压力降 21

6.2蒸发器部分压力降 21

6.3省煤器部分压力降 22

第七章 强度校核 24

7.1过热器强度校核 24

7.2省煤器强度校核 24

结 语 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 前言

余热资源丰富且存在于各行业的生产过程中,特别是在钢铁、化工、建材、机械、轻工和食品等行业,被认为是继煤、石油、天然气、水力之后的第五大常规能源。据统计, 全国炼铁系统能耗占钢铁工业总能耗高达69.41 %, 其中烧结工序能耗差不多占整个企业能耗的10 %, 是仅次于炼铁的第二大耗能工序^[1]。因此烧结节能在钢铁企业节能中占有十分重要的地位。然而，在烧结工序总能耗中，有近50%的热能以烧结烟气和冷却机废气的显热形式排入大气^[2][3]。据有关数据统计, 我国烧结工序余热利用率还不足30 %, 与发达国家差距非常大, 整个烧结工序能耗与先进国家差距也是非常大的。这是由于烧结冷却机废气的温度不高，仅150～450℃，加上以前余热回收技术的局限，余热回收项目往往被忽略^[4]。

然而随着近几年来余热回收技术突飞猛进，钢铁行业的余热回收项目造价大幅度降低，同时余热回收效率大幅提高，特别是闪蒸发电技术和补汽凝汽式汽轮机在技术上获得突破，为钢铁行业余热回收创造了优越的条件。2008 年5月，国家发改委将烧结余热发电技术列入第一批国家重点节能技术推广项目，2009年12月工信部公布了《钢铁企业烧结余热发电技术推广实施方案》， 计划用三年时间(2010－2012年) ，在重点大中型钢铁企业中有针对性地推广烧结余热发电技术，预期在钢铁行业的推广比例达到20%，形成157.5万t 标准煤的节能能力，为钢铁企业在日益激烈的市场竞争中进一步降低生产成本、实现节能降耗发挥积极作用^[5]。在这样的形势和技术条件下，落实钢铁行业的烧结余热利用项目意义重大。烧结余热资源不仅丰富,而且合理的利用余热还能够给企业带来很好的经济效益。

第二章 烧结余热锅炉简介

2.1烧结余热的利用方式

目前烧结余热的回收量仅占烧结余热总量的30 %左右, 还有70 %未被利用。这部分余热分别为：一是占烧结过程总带入热量约45%的烧结矿显热，在冷却机高温段废气温度为350-420℃；二是占总带入热量约24%的烧结烟气显热，在烧结机尾风箱高温段排出的废气温度为300-400℃^[7]。它们主要存在于烧结机烧结废气和冷却机低温冷却废气中^[6]。

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