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摘 要

本次设计首先对热管式空气预热器的工作原理、设计原则、热管的选择、空预器的损耗现象进行了介绍。对20000标方废气焚烧炉空气预热器进行设计，计算了燃烧的理论烟气量和理论空气量。对焚烧炉内的燃烧温度进行预估，并进行误差计算得到理论燃烧温度，从而确定废气在废气焚烧炉内的燃烧状态和从废气焚烧炉中排出的烟气所带有的热量，根据空气吸热能力的对比，选择空气废气双预热系统。然后通过设计计算、校核计算得出具体数据，对外观的框架有了整体的布局了解。最后对本课题的设计内容进行了总结，设计热管式空预器完成余热回收的过程，达到节能减排和可持续发展的目的。并在此次设计未做到的部分，关于废气焚烧的余热回收系统的其他方面进行了相关展望。

关键词：热管 传热性能 余热回收 换热器

Design of Air Pre-heater for 20000 SCMH Exhaust Gas Incinerator

Abstract

Firstly, the working principle, design principle, selection of heat pipe and loss of air preheater are introduced in this design. The air preheater of 2000 standard waste gas incinerator was designed, and the theoretical flue gas volume and theoretical air volume of combustion were calculated. The combustion temperature in the incinerator is predicted, and the theoretical combustion temperature is obtained by error calculation. The combustion state of the exhaust gas in the incinerator and the heat of the flue gas discharged from the incinerator are determined. According to the comparison of the heat absorption capacity of the air, the dual preheating system of the air and exhaust gas is selected. Then through the design calculation and checking calculation, the specific data are obtained, and the overall layout of the external framework is understood. Finally, the design content of this topic is summarized, and the heat pipe air preheater is designed to complete the process of waste heat recovery, so as to achieve the goal of energy saving, emission reduction and sustainable development. And in the part of the design that has not been done, the other aspects of waste heat recovery system for waste gas incineration are prospected.

Key Words: heat pipe; Heat transfer performance;waste heat recovery; Heat exchanger

目录

摘 要 I

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2空气预热器的工作原理、及国内外现状 1

1.2.1空气预热器的工作原理 1

1.2.2空气预热器面临的实际问题 2

1.2.3空气预热器的设计考虑 2

1.2.4针对空预器低温腐蚀、积灰、漏风等现象的解决方法 3

1.2.5对热管换热器的选择 3

第二章 20000标方废气焚烧炉空气预热器设计 5

2.1毕业设计任务书 5

2.2废气焚烧炉空气预热器设计中应考虑的情况 5

2.3热力计算中的注意事项 5

2.4制图过程中的设备要求 5

第三章 热力计算及结构设计说明书 7

3.1原始设计参数 7

3.2燃烧计算 7

3.2.1计算每标方废气燃烧所需的理论空气量与实际空气量 7

3.2.2计算每标方废气燃烧所产生的理论烟气量与实际烟气量 8

3.2.3理论燃烧温度计算 8

3.3热平衡计算 11

3.3.1烟气放热量的计算 11

3.3.2空气预热部分吸收的热量 12

3.3.3废气预热部分吸收的热量 13

3.3.4吸热量误差计算 14

3.3.5空气与废气预热器的烟气流量分配 15

第四章 设计计算 15

4.1热管的选择 16

4.2空气预热器的设计 16

4.2.1确定热管冷热侧长度 16

4.2.2确定热管根数及排列方式 17

4.2.3流体通过热管换热器产生的压力降 20

4.2.4校核计算 21

4.3废气预热器的设计 24

4.3.1确定热管冷热侧长度 24

4.3.2确定热管根数及排列方式 24

4.3.3流体通过热管换热器产生的压力降 28

4.3.4校核计算 30

第五章 总结与展望 32

5.1本课题内容的总结 33

5.2本课题设计内容的展望 34

参考文献 35

致谢 37

绪论

1.1课题背景

随着改革开放的进程，我们国家对于能源的需求日益加大，化石燃料的使用也随之提高。在我国能源储备结构不均衡、不充足的大形势下，在人民对于清洁、高品质的生活环境的需求下，在化石能源的不可再生的实际现实下，对电力行业的发展提出了新的要求。节能减排、绿色环保的主题是行业科技发展的大趋势^[1]。

工业废气的排放有着专门的国家标准，必须对达不到排放标准的废气进行处理。焚烧炉是废气处理的一种设备，烟气经过焚烧后温度一般较高，直接排放会导致大量的热量浪费，炉体热效率较低。一般焚烧炉出口烟气温度大约在850℃左右，进行热量回收利用是可行的方案^[2][3]。

此项设计结合国家节能减排的大政方针，沿着科研与生产相结合的原则，将保护环境与能源的再次利用相结合，从而提高系统的热效率。

1.2空气预热器的工作原理、及国内外现状

1.2.1空气预热器的工作原理

锅炉在运行过程中若将烟气直接排放，会造成严重的热量损失。可以通过加装空气预热器来吸收烟气的热量，藉此提高系统的燃烧热效率^[5]。受热面的一侧通道流通空气，另外一侧通道通过空气，经过换热让空气提高进入系统的温度、烟气的多余热量被空气吸收，从而使烟气排烟温度下降，充分利用烟气余量^[6]。

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