摘 要

本文结合江苏丰远德公司在常州的脱硫脱硝工艺用换热器的工程实例,针对换热器的外形设计，场地布置，换热器的能源利用效率等问题,进行详细的讨论与研究后，选定使用的换热器为分离式热管式GGH换热器。

首先，为了解决换热器的外形设计问题，通过由客户提供的原始数据如排烟温度为350℃，热烟气侧体积流量为200000m3/h等进行了热力方面的数值计算，经济方面的数值等精准地计算出了分离式热管式GGH换热器的具体外形。

其次，为了解决热管式换热器占地面积过大的问题，决定采用分离式热管换热器，因其有可以根据场地灵活布置的特点。

最后，为了最大程度提高换热器的能源利用效率，决定采用GGH换热器，用热侧烟气加热冷侧烟气，保证冷侧烟气达到脱硝的工艺温度，又有效降低了热侧烟气的排烟温度。

分离式热管式GGH换热器还有以下技术要求：保证全部和有腐蚀性的介质接触的部分都具有防腐处理。GGH换热器的受热面防止磨损等因素的影响，整体的设备必须拥有方便清洗的表面。该GGH换热器的使用寿命应当大于等于100000小时。

关键词：烟气脱硫脱硝 分离式热管式GGH换热器 数值计算

Heat pipe type GGH heat exchanger for desulfurization

and denitrification process

Abstract

This article combines the engineering example of the heat exchanger used in the desulfurization and denitrification process in Changzhou of Jiangsu Fengyuande company, and discusses and studies the heat exchanger's shape design, site layout, and the energy efficiency of the heat exchanger. The heat exchanger selected for use is a split heat pipe GGH heat exchanger.

First of all, in order to solve the heat exchanger's shape design problem, the thermal data is calculated by the raw data provided by the customer, such as the exhaust gas temperature of 350°C and the thermal flue gas volume flow of 200,000m3/h. The precise shape of the separate heat pipe GGH heat exchanger was calculated.

Secondly, in order to solve the problem of overheating of the heat pipe heat exchanger, it was decided to use a separate heat pipe heat exchanger because of its flexible layout according to the site.

Finally, in order to maximize the energy efficiency of the heat exchanger, it was decided to use a GGH heat exchanger to heat the cold side flue gas with the hot side flue gas to ensure that the cold side flue gas reaches the process temperature for denitrification and effectively reduce the hot side smoke Gas exhaust temperature.

Separate heat pipe GGH heat exchangers also have the following technical requirements: Ensure that all parts that are in contact with corrosive media have anti-corrosion treatment. The heating surface of the GGH heat exchanger is protected against wear and other factors. The overall equipment must have a surface that is easy to clean. The service life of the GGH heat exchanger should be greater than or equal to 100,000 hours.

Key words: Flue gas desulfurization and denitrification； Separate heat pipe GGH heat exchanger ；Numerical calculation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题的研究背景 1

1.2烟气的脱硫脱硝背景简述 1

1.3热管的发展与国内研究状况 2

1.3.1外国热管发展与成果情况 2

1.3.2国内热管发展的历史 4

1.4 课题的必要性和意义 5

第二章 脱硫脱硝工艺介绍 6

2.1 脱硫的必要性 6

2.2 烟气湿法脱硫的利弊 7

2.3 脱硝的必要性 8

2.4 选择性催化还原法 8

2.5 小结 9

第三章 分离热管式GGH换热器 8

3.1 背景综述 10

3.2 分离式热管概述 10

3.3 双烟气(GGH)热管换热器 12

3.4 小结 13

第四章 热力计算及经济校核 14

4.1 原始数据 14

4.2 计算传热量Q 15

4.3 计算低温烟气的出口温度和对数平均温差 16

4.4 计算迎风面积和迎风面管排数 16

4.5 计算换热器总传热系数 18

4.6 计算管子的排布情况 20

4.7 计算通过GGH换热器的压力降 21

4.8 换热器的经济校核 22

第五章 总结 24

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景

现在的世界有两个巨大的难题要面对，那就是能源和环境问题。虽然资源逐渐缺乏、环境日益恶化，但是我国的经济増长方式依旧以较髙投入、较低产出的模式为主。在以后的三十年内，缺乏的能源和畸形增长的经济将成为两大问题，严重地制约我国综合国力地增长。首先，经济的极数增长将导致我国能源消耗的快速增加，从而使环境更加的恶化；其次，特殊情况下的国家形式以及日益完善的全球经济化和日渐盛行的保护环境最为优先的国际背景，使我国在环境与能源和谐发展的方面比发达国家面临的问题更加严重。

我国火电为能源的主要来源，而且燃烧物中燃煤占据最大的比重，每年约有10亿t的原煤被火电厂直接燃烧使用^[1]。而火电厂由于燃烧物等原因，排放出烟气具有污染环境的硫化物，氮化物等有害物质^[2]。硫化物与氮化物可以产生对环境有极大破坏力的酸雨和严重危害人体生存健康的雾霾^[3]。所以解决烟气的脱硫脱硝问题，不但可以解决环境问题，还可以提高问起与人的利用，从而使参处的能源大大增加，解决能源的效率问题。我研究的的课题为脱硫脱硝工艺用分离式热管式GGH换热器，该换热器可以满足脱硫脱硝工艺的使用，也可以较好的利用烟气的余热。

1.2烟气的脱硫脱硝背景简述

目前，全国约50%民用锅炉企业并未安装烟气脱硝装置，就算有简单的脱硫装置，但是其工作效率也十分低下。虽然我国火电厂绝大多数都有安装烟气脱硫脱硝装置，但是仍然存在一些问题：1.电厂基本没有自主研发的工艺或技术；2.使用简易装置，先将氨气通过催化剂氧化还原成氮气和水的方法，但是巨量的氨气发生还原反应会产生二次污染的氨气^[4]；3.使用简易装置，先用石灰水吸收二氧化硫或三氧化硫生成硫酸钙的方法，但是吸收塔的使用面积非常大，降低工厂的土地利用率^[5]。因此，在最近的十多年的时间内，全国大力发展烟气的脱硫脱硝工艺，为此投入了大量的资金与技术人才。虽然我国在烟气的脱硫脱硝方面没有取得技术性的突破，但是从这一点可以看出该工艺是我国以后的重点研究方向^[6]。

为了解决含硫较高的的煤燃烧产生烟气的污染问题，较多国家与地区使用了一种行之有效的方案——烟气脱硫(FGD)^[7]。到2001年末我们国家火电厂脱硫装置装载容量是500万KW，2005年脱硫装置的发展更是高速的，脱硫装置装机发展量近1.1亿KW^[8]。2005年底，我国大概有2500万KW的烟气脱硫装置开始建设或建设完成，而所有已建设完成、正在建设和已经完成招标的脱硫装置，已经超过1.4亿KW^[9]。2008年底，全国电厂的烟气脱硫装置总装机量将超越2.9亿KW，大约占据火电厂装机总容量的55％。2008年行业排名在前25的脱硫公司装机量约占全国总量的91％，投运装机量约占全国总量的77％，2008年投运装机量约占全国总量的83％^[10]。