论文总字数：21601字

摘 要

烧结机是钢铁厂进行烧结工艺的必要设备，在烧结过程中会产生含硫烟气，为达到环保要求，烟气排放前需进行脱硫净化处理。在较为先进的活性炭脱硫系统中，烟气换热器的设置影响着脱硫装置的稳定运行与脱硫效果，合理的烟气换热器布置能够通过稳定烟温，保证活性炭活性，防止活性炭高温中毒，提高脱硫效率，对优化节能环保有一定的效果。由于烧结烟气具有流量大、温度高的特点，若采用传统的管壳式换热器，则会导致设备体积庞大，加工运输困难以及成本高等问题。考虑烟气具有一定的湿度，导致露点温度升高，易发生露点腐蚀，采用分离相变式热管换热器，不仅可以通过调节外循环水流量以控制壁温，避免发生露点腐蚀，同时能够减小设备体积，降低成本并提高节能效益。

本文结合钢铁厂所提供的工艺参数，通过对比不同形式的热管换热器，选定合适形式的换热器进行计算（换热性能、阻力、结构尺寸），并根据换热器使用环境，提出设备布置方案。依照设计手册设计出适合该工艺流程的烟气冷却器，分析其经济效益，作出工艺流程图，设备装配图，零件图等图纸。

关键词：烟气换热器 烧结工艺 脱硫

Design of flue gas cooler of 360m² sintering machine in steel plant

Abstract

The sintering machine is a necessary equipment for the sintering process of the steel plant. During the sintering process, sulfur-containing flue gas will be generated. In order to meet the environmental protection requirements, the flue gas needs to be desulfurized and purified. In an advanced activated carbon desulfurization system, the arrangement of the flue gas heat exchanger affects the stable operation and desulfurization effect of the desulfurization devices. A reasonable arrangement of the flue gas heat exchanger can ensure the activation of activated carbon by stabilizing the flue gas temperature and prevent the poisoning of activated carbon when at a high temperature, improving the desulfurization efficiency has a certain effect on optimizing energy saving and environmental protection. Considering the characteristics of large volume flow and high temperature of sintered flue gas, when the traditional shell and tube heat exchanger is used, it will lead to problems such as huge equipment volume, difficult processing and transportation, and high cost. Considering that the flue gas has a certain humidity, which causes the dew point temperature to rise and is prone to dew point corrosion. The use of a separate phase change heat pipe heat exchanger can not only control the wall temperature by adjusting the external circulating water flow rate, but also prevent dew point corrosion and reduce Small equipment volume reduces costs and improves energy-saving benefits.

Combining the process parameters provided by the steel plant, by comparing different types of heat pipe heat exchangers, selecting the appropriate form of heat exchanger for calculation (heat exchange performance, resistance, structural size), and proposes the equipment layout plan according to the use environment of the heat exchanger ,then designing a flue gas cooler suitable for the process according to the design manual, analyze its economic benefits, and make drawings such as process flow chart, equipment assembly drawing, and parts drawing.

Key words: Flue gas exchanger; Sintering process; desulphurization

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2钢铁厂烧结团球工艺流程 1

1.3活性炭脱硫工艺流程 1

1.3.1 烟气脱硫应用技术现状 1

1.3.2活性炭脱硫工艺系统 2

1.3.3烟气冷却器研究意义 2

1.3.4 脱硫系统工艺控制 4

1.4本文的研究内容和主要工作 4

第二章 热管工作原理 6

2.1 热管工作原理 6

2.2 热管的结构 7

2.3 热管的特性 8

第三章 烟气冷却器结构选择 9

3.1 换热管的选择 9

3.1.1 烟气换热的特点 9

3.1.2 翅片管的分类 9

3.1.2 翅片强化传热原理 10

3. 2 翅片管换热器的选型 10

第四章 烟气冷却器设计计算 12

4.1设计参数 12

4.2烟气冷却系统工艺设计 12

4.3 烟气冷却器蒸发段的设计计算 13

4.3.1热负荷及循环水流量计算 13

4.3.2热力结构计算 14

4.4 烟气冷却器冷凝段的设计计算 19

4.4.1物性参数 19

4.4.2有效平均温差 20

4.4.3初选传热面积 20

4.4.4换热器结构设计 20

4.4.5换热器核算 22

4.5 受压零件强度校核 24

第五章 经济核算 25

第六章 结语 27

参考文献 28

第一章 绪论

1.1课题研究背景

钢铁行业生产过程中往往会产生污染物,在我国钢铁行业的硫排放量位居污染排放前列。在钢铁厂烧结球团工艺流程中的二氧化硫排放量占钢铁行业排放量的40%以上,因此硫化物和硝化物的排放控制是节能减排的重要发展趋势，这意味着钢铁行业在进行烧结团球工艺的过程中，应该在满足生产需求的情况下充分考虑SO2的排放控制问题。

1.2钢铁厂烧结团球工艺流程

钢铁产业中，生产金属原材料的方法有很多，使用烧结机以及烧结球团工艺造块使常用的炼铁方法。在科技发展的同时，人类在冶金行业生产过程中也遇到了资源紧缺以及环境污染问题。因此人们对烧结工艺的改进愈发重视，目的是制造出能够具有优良的力学性能、加工性、以及使用稳定性的产品。烧结工艺是将含铁粉末与燃料和溶剂加水混合形成球状，经烧结机燃烧后使含铁粉末结块的工艺。

1.3活性炭脱硫工艺流程

1.3.1 烟气脱硫应用技术现状

烟气组分中有许多有害物质，其中最主要为二氧化硫。面对日益严格的环保排放要求，烟气脱硫处理方法也需要与时俱进，保持创新，以满足绿色发展需要。烟气脱硫方法大致可分为：干法、半干法、湿法三类脱硫工艺，湿法脱硫是日前最广泛使用的工艺，虽然发展全面，但由于生产效率低，收益不高，所以现在的工厂生产开始更多尝试干法脱硫，干法脱硫以活性炭脱硫为代表，其特点为操作简便，且活性炭可经再生塔再生循环利用，相比其他脱硫剂，所有含炭材料都可以用来制作活性炭，木质活性炭质地疏松多孔，比表面积大，投入的长期成本较低，并能去除多种有害物质，是极具有发展前景的脱硫技术。

1.3.2活性炭脱硫工艺系统

当烧结机的烟气进入烟气冷却器后，经过稳温处理进入脱硫吸收塔，由于活性炭具有多组分吸除的特性，烟气穿过活性炭层后，可被吸除硫化物、硝化物、氯化物等有害物质，被净化的烟气通过烟囱排出，因保持一定温度可达到一定高度，从而降低落地量减少污染。活性炭另一特性是可再生，吸附过程结束后，活性炭经加热进入再生塔再生，其吸附物经还原反应还原，从而再次具有活性，且活性无衰弱现象，从而完成一次吸附循环，周而复始完成生产过程。其工艺流程图1-1.

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