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摘 要

电厂湿法脱硫湿烟气由于排烟湿度高，排放容易引起电厂周边酸雨，采用脱硫前含尘、高温原烟气加热湿烟气再排放会减少电厂周边酸雨发生概率，可以节省能源，降低脱硫设备投资，提高排放温度，保证周边环保安全，特引进烟气冷却器解决这一现象，烟气冷却器是电力、化工、制药、能源等各种工业生产中的重要设备，冷却器一般都是把高温物料的温度冷却降温。这些过程中温度的升降和流体状态的改变都是通过冷却器来实现的,冷却器的结构比较固定,同时在化工中综合考虑制造成本及适用性,常选用翅片管式冷却器,该冷却器性能稳定,成本合适,应用广泛。

该冷却器旨在为电厂脱硫后烟气升温同时为原烟气降温,为符合环保要求降低局部酸雨现象，特别加入的一类设备，同时该类设备属于换热设备，因此在设计制造过程中遵循GB151-2014和GB150-2011等标准中对材料、法兰等技术要求，遵循钢制化工容器设计基础、材料选用等标准中的规定，对壳体、换热管、附件等做详细的设计计算并校核，

关键词：烟气冷却器 换热 脱硫 酸雨

Design of WGGH cooler for flue gas desulfurization of 100MW unit

Abstract

Wet flue gas desulfurization in power plants due to the high humidity of the flue gas is easy to cause acid rain around the power plant. The use of dust before desulfurization and high temperature raw flue gas to heat the wet flue gas will reduce the probability of acid rain around the power plant, which can save energy and reduce desulfurization. Equipment investment, increase the discharge temperature, and ensure the surrounding environmental protection and safety. The flue gas cooler is specially introduced to solve this phenomenon. The flue gas cooler is an important equipment in various industrial productions such as power, chemical, pharmaceutical, and energy. The coolers are generally Cool down the temperature of high temperature materials. In these processes, the temperature rise and the change of the fluid state are realized by the cooler.The structure of the cooler is relatively fixed.At the same time, the manufacturing cost and applicability are comprehensively considered in the chemical industry.Fin-tube coolers are often used. The device has stable performance, suitable cost and wide application.

This cooler is designed to raise the temperature of flue gas after desulfurization in the power plant while cooling the original flue gas. In order to meet the environmental protection requirements and reduce the local acid rain phenomenon, a special type of equipment is added. At the same time, this type of equipment belongs to heat exchange equipment, so in the design and manufacturing process Follow the technical requirements for materials, flanges and other standards in GB151-2014 and GB150-2011 standards, follow the provisions in the standards for the design of steel chemical containers, material selection, etc., and make detailed designs for shells, heat exchange tubes, accessories, etc. Calculate and check

Key Words: Flue Gas Cooler; Heat Exchange; Desulfurization ; Acid Rain

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1前言 1

1.2 设计任务 4

1.3热量传递的概念与意义 5

1.3.1热量传递的概念 5

1.3.2化学工业与热传递的关系 5

1.3.3.传热的基本方式 5

1.4换热器的概念及意义 6

第2章 工艺设计 7

2.1原始参数 7

2.2 计算理论烟气量 8

2.3 计算燃烧烟气量 8

2.3.1理论空气量 8

2.3.2理论烟气量 8

2.3.3实际烟气量 9

2.4 原烟气物性参数计算 10

2.4.1原烟气成分摩尔分数计算 10

2.4.2原烟气流量计算 10

2.4.3原烟气比热容计算 10

2.4.4原烟气动力粘度计算 12

2.4.5原烟气导热系数计算 12

2.4.6原烟气普朗特数计算 13

2.5 冷却后原烟气物性参数计算 14

2.5.1湿烟气成分摩尔分数计算 14

2.5.2湿烟气流量计算 14

2.5.3湿烟气比热容计算 15

2.5.4湿烟气动力粘度计算 16

2.5.5湿烟气导热系数计算 16

2.5.6湿烟气普朗特数计算： 17

2.6烟气物性参数汇总 18

第3章 烟气冷却器结构设计 19

3.1 传热量设计 19

3.2 换热管结构设计 19

3.2.1换热管结构选择 19

3.2.2换热管间距设计 20

3.2.3换热管排列型式设计 20

3.2.4最窄流通截面质量流速 21

3.2.5壳程原烟气换热系数计算 21

3.2.6管程水换热系数计算 22

3.3 冷却器热阻计算 23

3.4 实际传热面积计算 24

3.4.1冷却器的传热系数 24

3.4.2冷却器的传热面积 24

3.5 冷却器换热阻力校核 25

3.5.1管程沿程阻力损失 25

3.5.2管程回弯阻力 26

3.5.3管程总阻力 26

3.5.4烟气侧阻力 26

3.6 联箱结构设计 27

第4章 总结 28

致 谢 30

参考文献 31

第1章 绪论

1.1前言

全球变暖、酸雨、臭氧层破坏是全球关注的三大环境问题，其中酸雨或称之为酸沉降的主要前体物质是硫氧化物（SO₂和SO₃）和氮氧化物（NO和NO₂）^[1]。我国二氧化硫和氮氧化物排放量巨大，酸雨污染严重，已从20世纪70年代西南地区扩大到长江以内的广大地区，酸雨面积已达到国土面积的30%以上，每年全国因酸雨和二氧化硫导致的经济损失上亿元，已成为制约国民经济可持续发展的主要问题^[2]。从2017年开始我国就在加强减少硫氮氧化物排放的检查力度，进而督促我国脱硫脱硝技术的改进和发展，在原有GGH技术上有效的开发出的WGGH的新型技术，该技术优化了原有技术上的一些的技术难题，在脱硫领域中起到了更好的作用。

随着能源的短缺、环境的恶化，节能技术的发展日益重要。在生产生活中使用能量利用效率更高的设备能够有效的节约能源资源，有益于生态环境。提高发电厂换热器的性能能够显著的增加能源利用率，节约能源资源。为了提高管式换热器的传热性能需要设计更加优化、可靠的换热器，放大换热器的传热面，进而增加管式换热器的传热系数。同时需要考虑换热器中介质的参数，介质的表面张力、壁面的粗糙度、介质的流动状态都会影响传热系数。为了提高换热器的传热性能越来越多的新技术被用于制造换热器，其中选择性激光熔化技术具有制造传热性能更强的新型商业规模的热交换器的潜力。换热器的连接对于换热器的性能也有很大的影响，在实际应用中换热器进出口中心线与侧面之间的夹角越大，与之连接的进口集管中产生的涡流越大，液体的质量流速增加，传热性能得以优化。

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