论文总字数：16491字

摘 要

目前，我国炭素生产行业中炭素装置炉窑存在大量的高温余热资源，如此大量的烟气余热具有较高的热能回收价值，若直接排放烟气余热将会造成能源的严重浪费。应用余热锅炉可有效回收余热，既可有效降低烟气排放温度，提高热效率，也可产生蒸汽送入其他工段使用，对于生产企业节约成本具有重要意义。

本文阐述余热锅炉的发展进程和技术现状，概括分析目前常见的余热锅炉分类形式，同时对炭素行业生产流程和余热锅炉发展现状做进一步说明。最后提出对炭素装置烟气低温露点腐蚀问题的解决方法

本课题设计一台烟气温度750℃的余热锅炉回收装置。依次按照方案进行热力计算、结构计算和校核，重点解决炭素行业烟气酸露点腐蚀问题。最后，根据计算结果绘制余热锅炉设计总图与零件图。

关键词：炭素装置 余热锅炉 露点腐蚀 设计

Design of Waste Heat Boiler of Carbon Device

Abstract

At present, our country has a large number of high-temperature waste heat resources in carbon device kilns in carbon production industry. Such huge amounts of residual heat has a high recovery value of heat. Direct heat emission of waste gases will cause serious energy waste. The residual heat boiler can effectively recover the residual heat and reduce the gas discharge temperature, improve thermal efficiency, and can also generate steam for use in other sections, which is of great significance for enterprises to save costs.

This article describes the development process and technical status of waste heat boilers, summarizes and analyzes the current common types of waste heat boilers, and further explains the production process of the carbon industry and the development status of waste heat boilers. Finally, a solution to the problem of low-temperature dew point corrosion of flue gas in carbon devices is proposed

This subject designs a flue gas temperature of 750 ℃ waste heat boiler recovery device. Perform thermal calculation, structural calculation and verification according to the plan in sequence, focusing on solving the problem of acid dew point corrosion of flue gas in the carbon industry. Finally, according to the calculation results, draw the overall design of the waste heat boiler.

Key words: Carbon device; Waste heat boiler; Dew point corrosion; Design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 序言 1

1.1 余热利用背景及回收意义 1

1.1.1 余热利用的背景 1

1.1.2 余热回收的意义 1

1.2 余热锅炉的研究现状和应用现状 2

1.2.1 国外余热锅炉的发展现状 2

1.2.2 国内余热锅炉的发展现状 2

1.3 余热锅炉 3

1.3.1 余热锅炉简介 3

1.3.2 余热锅炉的组成 3

1.3.3 热管特性介绍 3

1.3.4 热管式余热锅炉介绍 4

第二章 方案设计和可行性论证 5

2.1 炭素装置余热回收工艺简介 5

2.2 炭素装置余热锅炉的问题以及可行性分析 5

第三章 余热锅炉设计计算 8

3.1 过热器热力及结构计算^[27] 8

3.1.1 烟气量和焓的计算 8

3.1.2 过热器的余热利用率 10

3.1.3 过热器的蒸发量 11

3.1.4 过热器的热力计算 12

3.1.5 过热器的结构计算 13

3.2 蒸发器热力及结构计算^[29] 14

3.2.1 设计参数 14

3.2.2 蒸发器的计算 15

3.2.3 蒸发器热力计算 16

3.2.4 蒸发器结构计算 17

3.3 省煤器设计计算^[30,31] 18

3.3.1 设计参数 18

3.3.2 传热量及水流量 18

3.3.3 迎风面尺寸 18

3.3.4 翅片管选型和排列 18

3.3.5 翅片管外换热系数 18

3.3.6 翅片效率计算 19

3.3.7 基管外表面的换热系数 19

3.3.8 管内换热系数的确定 20

3.3.9 传热热阻和传热系数 20

3.3.10 传热温差（按逆流方式） 21

3.3.11 传热面积和翅片管根数 21

3.3.12 壁面温度和防腐效果计算 22

3.4 锅筒设计计算 22

3.4.1 设计参数 22

3.4.2 钢材选择 22

3.4.3 筒体的尺寸计算 22

3.4.4 封头尺寸计算 23

3.4.5 筒体上的接管尺寸计算 24

3.4.6 孔的减弱系数 25

3.4.7 筒体水压试验最高许用压力 25

3.4.8 封头水压试验最高许用压力 25

3.5 余热锅炉结构参数汇总 26

第四章 节能效益分析 30

4.1 装置投资估算 30

4.1.1 设备价格估算 30

4.1.2 总投资估算 30

4.2 成本估算与分析 31

4.2.1 工作人员工资 31

4.2.2 员工福利费 31

4.2.3 设备折旧费 31

4.2.4 余热锅炉修理费 31

4.2.5 利润和税费 31

4.2.6 盈利能力 31

4.3 装置节能效果分析 31

结 语 32

参考文献 33

致 谢 35

序言

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