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摘 要

工业锅炉是我国目前主要的动力设备，近年来，我国经济快速发展，经济的快速发展伴随着能源的大量使用，随之带来的更是是大气污染问题的愈发严重。锅炉烟气的排放正是使得能源损耗高和空气被污染的主要原因。造成这个现象的根本原因是锅炉排放烟气的温度过高，可是如果直接降低温度，则会使得所需锅炉尾部受热面的传热面积增大，所需要的金属材料也更多，加大了设备前期所需的成本。并且，过低的烟气排放温度会让硫酸蒸汽凝结，从而造成低温受热面被腐蚀和堵灰的现象。但是，假如我们不控制烟气的排放温度，过高的温度的烟气会带走大量的热量，这些未被利用的能量就浪费了。所以，利用烟气的余热显得尤为重要，因为这可以使得高热值焦炉煤气的消耗显著降低。

本文首先介绍了我国能源发展的现状，研究了烟气余热回收技术的应用，介绍了热管的特点。之后，在给定的设计条件下进行换热器结构设计、传热计算、流动阻力计算和经济核算。最后对这项技术在实际运行过程中出现的问题进行分析并提出解决方案。

关键词：大型高炉热风炉 烟气余热回收 热管换热器 分离式

Design of Separate Heat Pipe Heat Exchanger for

Hot Blast Stove of Large Blast Furnace (Gas)

ABSTRACT

Industrial boiler is the main power equipment in our country at present. Those years, the economy of our country develops rapidly, a lot of energy is used, and the air pollution problem becomes more and more serious. The emission of boiler flue gas is the main reason of high energy consumption and air pollution. The root reason of this phenomenon is that the temperature of the flue gas discharged from the boiler is too high. However, if the temperature is directly reduced, the heat transfer area of the heating surface at the tail of the boiler will be increased, the metal materials required will be more, and the cost of the equipment in the early stage will be increased. In addition, too low flue gas discharge temperature will make sulfuric acid steam condense, which will cause corrosion and ash blocking of low-temperature heating surface. Neverthlesss, if we do not control the temperature of the flue gas emissions, the excessive temperature of the flue gas will take a lot of heat, and these unused energy will be wasted. Therefore, it is particularly important to use the residual heat of flue gas, because it can significantly reduce the consumption of high calorific value coke oven gas.

At first, this paper introduces the current situation of energy development in our country, studies the application of flue gas waste heat recovery technology, and introduces the characteristics of heat pipe. Then, the structural design, heat transfer calculation, flow resistance calculation and economic calculation of the heat exchanger are carried out under the given design conditions. Finally, it analyzes the problems in the actual operation of this technology and puts forward solutions.

Key Words: Large blast furnace hot blast stove; Waste heat recovery of flue gas; The heat pipe heat exchanger; Separate type

目 录

摘 要 I

ABSTRACT Ⅱ

第一章 引 言 1

1.1 能源发展现状 1

1.2 烟气余热回收利用技术 2

1.2.1 烟气余热回收装置 2

1.2.2 烟气余热回收的利用 2

1.3 本文主要研究内容 3

第二章 分离式热管换热器 4

2.1 热管简介 4

2.1.1 热管的发展 4

2.1.2 热管的分类 4

2.1.3 热管的特点 5

2.2 分离式热管及分离式热管换热器 5

2.2.1 分离式热管工作原理 5

2.2.2 分离式热管换热器的特点 5

2.2.3 分离式换热器的应用 6

第三章 烟气—高炉煤气分离式热管换热器的设计 8

3.1 设计条件 8

3.2 设计计算 9

3.2.1 计算传热量 9

3.2.2 煤气侧出口温度及对数平均温差 10

3.2.3 确定迎风面积及迎风面的管数 11

3.2.4 总传热系数 11

3.2.5 热管布置 14

3.2.6 通过换热器的压降 14

3.3 经济核算 15

3.3.1 设备总投资 15

3.3.2 设备电耗（操作费用） 15

3.3.3 年节约费用 16

第四章 建议与结论 17

4.1 换热器的运行问题与解决方案 17

4.2 结论 17

参考文献 18

致 谢 20

第一章 引 言

1.1 能源发展现状

不同国家限于地理因素，能源资源的特点也会有所不同，相较于其他国家，我国能源资源的特点主要体现在以下几个方面：

1. 拥有巨大的能源资源储量且位于世界领先水平，但由于人口众多，所以人均能源资源的占有量较低，在世界上处于一个较低水平^[1]。

(2)能源资源的开发相对于其他国家较难。我国大多数的煤炭资源储存在较深的地底，因此需要井工开采，只有少量资源可以露天开采，这与世界上的其他国家有较大的区别。而石油和天然气资源又埋藏较深且所处地质条件复杂，想要开采则需要较高的勘测和开发技术条件，所以不利于开采，同时，这些资源分布偏僻，如果开发不仅难度大且需要较大的成本^[2]。

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