论文总字数：20220字

摘 要

钢铁是现代社会必不可少的材料，而烧结矿又是炼钢的主要原料，烧结过程中大量的烧结矿显热并未被回收利用而是直接空冷排向大气，这既污染了环境有浪费了能源。基于这样的背景，本课题设计一台回收烧结矿显热的装置，用以回收余热产生蒸汽发电，达到节约能源的目的。

回收烧结矿显热要用空气作为冷却介质。空气冷却烧结矿后，变成高温气体，然后再与各个换热面换热，产生蒸汽，用于发电。因此实际烟道内流动的是高温空气，尾部受热面可以不用考虑低温腐蚀问题。另外，还要考虑汽包的位置要选择合理，以免汽包内循环动力不足。

设计时首先要根据烟气、工质的初始条件，算出实际工质实际吸热量并求出蒸发量，然后对锅炉进行热平衡计算，得到锅炉各受热面进出口烟气和工质的温度。之后对各个受热面进行热力计算，并确定换热管和肋片结构尺寸以及布置方式。还要选择合适的风速，既要保证烟气自吹灰能力，有要保证烟气压降在合理范围之内。本课题所设计的余热锅炉为自然循环锅炉，因此在设计时一定要注意汽包的高度，保证锅炉循环能正常运行。

关键词：余热锅炉 ； 烧结 ； 余热回收

The design of 180m² sintering waste heat recovery device

Abstract

Iron and steel is essential to modern society and the burning machine ore is the main raw material for steelmaking.In sintering process, a large number of sintering ore sensible heat is not recycled but direct air cooling discharged into atmosphere, which not only pollutes the environment but also wate energy. Based on this background, this paper designs a device which is used to recover the sensible heat of sintering, which is used to recover the waste heat to generate steam power, to achieve the purpose of energy saving and emission reduction .

Recovering the sensible heat of sintering ore should use air as the cooling medium. After the sinter ore cooled, the air is changed into a high temperature gas, and then heat is changed into the heat exchange surface to generate steam for generating electricity. Therefore, the flow in the actual flue is high temperature air, and the heating surface of the tail can not consider the problem of low temperature corrosion. In addition, it is necessary to consider the location of the drum, so as to avoid the lack of circulation power!

When designing boiler, according to the flue gas, refrigerant initial conditions, calculate the actual refrigerant actual heat absorption and evap-oration and the boiler were heat balance calculation, get the boiler heating surface import and export flue gas and refrigerant temperature. Then starting the thermal calculation of each heating surface, determining the heat transfer tube and fin structure size and layout. In addition, choosing the appropriate wind speed to ensure the ability to boast of flue gas ash and the pressure drop in a reasonable range. The boiler designed by this paper is a natural circulation boiler, so we must pay attention to the height of the steam drum in the design and ensure the normal operation of the boiler circulation.

Key word: Waste heat boiler ;Sinter ore ;Waste heat recovery

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1前言 1

1.2背景 1

1.3国内现状 2

1.4国外现状 2

1.5余热回收技术 2

1.5.1余热回收系统及装置 2

1.5.2余热锅炉 4

1.6总结 5

第二章 180m²烧结环冷机水平余热回收装置设计 8

1.课题内容 8

2.基本参数 8

3.结构布置 8

4.研究途径 8

第三章 热力计算 8

3.1蒸发量计算 8

3.2锅炉热平衡计算 9

3.3过热器热力计算与结构设计 10

3.3.1 原始数据 11

3.3.2 结构设计 11

3.3.3 管子排布 12

3.3.4 管外烟气换热系数 13

3.3.5 管内蒸汽换热系数 14

3.3.6 总传热系数及管排数 14

3.3.7 压力降 15

3.4蒸发器热力计算与结构设计 16

3.4.1原始数据 16

3.4.2结构设计 16

3.4.3管子排布 17

3.4.4烟气侧换热系数 18

3.4.5管内工质换热系数 19

3.4.6总传热系数及管排数 19

3.4.7压力降 20

3.5.1原始数据 21

3.5.2 结构设计 21

3.5.3管子排布 22

3.3.4烟气侧换热系数 23

3.5.5水侧换热系数 24

3.5.6总传热系数及管排数 24

3.5.7压力降 25

3.6 汽包的结构设计 26

第四章 总结 28

参考文献 29

致谢 31

第一章 绪论

1.1前言

钢铁工业是最耗能源的产业部门之一，烧结矿是钢铁工业生产的主要原料，烧结矿烧结过程中的能耗占钢铁企业总能耗的10%左右^[1-2]，仅次于炼铁。而在烧结过程中，环冷机废气和烧结过程中产生的高温所含的余热占全部热支出的50%以左右^[3-4]。目前国内大多数钢铁企业对于生产过程中产生的高温烟气的利用，也仅仅局限于利用烟气余热产生低品位蒸汽或热水,亦或预热烧结料。甚至有的企业对烧结余热不采用任何利用方式，直接排向大气，浪费了大量能源。随着世界能源危机的到来，能源必将成为制约人类发展的重要因素，节约能源势在必行。因此，回收利用这些烧结余热，是钢铁企业在生产过程中节能的重要环节，也是我国可持续发展战略的内在要求。充分利用各种工序中存在的低温烟气余热，也是未来发展的趋势。

1.2背景

随着我国经济的快速发展，我国一跃成为钢铁需求大国和钢铁生产大国。从2005年到2010年，我国钢铁生产量飞速增长^[5]。以2012年计（烧结矿产量8.1亿吨），中国尚有约8亿GJ的烧结废气热量没有得到回收利用^[6]。大量高温废

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