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摘 要

烧结过程会产生大量烧结烟气，是钢铁工业中二氧化硫的主要排放环节，含硫烟气会对大气造成严重污染。 随着中国空气污染防治工作的有序发展，钢铁行业空气污染物的净化已成为环保项目中的热点问题。 为了控制对烧结生产过程中脱硫烟气的排放，需要首先对高温烟气进行冷却，以方便对烟气进行进一步处理，并最终达到控制烟气中硫排放量的目的。 本文采用活性炭脱硫烧结烟气脱硫工艺，在传统工艺的基础上进行工艺优化设计，增加了利用冷却器进行稳温处理的工艺环节。 并分析了传统管壳式换热器换热器体积巨大，存在操作难度较大，成本较高等问题。进而分析了分离式热管换热器的优势，使用分离式热管换热器解决上述问题，对烟气进行冷却处理。 根据某钢铁厂提供的原始参数设计了分离式热管烟气冷却器，使得烟气温度能够满足工艺要求，从而达到有效减少烟气中硫排放的效果。

关键词：热管 脱硫 烟气冷却器 活性炭吸附塔

Design of 400 square meters sintering machine desulfurization flue gas cooler in steel plant

Abstract

The sintering process will produce a large amount of sintered flue gas, which is the main emission link of sulfur dioxide in the iron and steel industry, and the sulfur-containing flue gas will cause serious pollution to the atmosphere.With the orderly development of China's air pollution prevention and control work, the purification of air pollutants in the steel industry has become a hot issue in environmental protection projects.In order to control the emission of desulfurized flue gas in the sintering process, it is necessary to cool the flue gas at high temperature first, so as to facilitate the further treatment of the flue gas, and finally achieve the goal of controlling the sulfur emission in the flue gas.In this paper, the desulfurization process of activated carbon desulfurization and sintering flue gas desulfurization is adopted, and the process optimization design is carried out on the basis of the traditional process.The traditional shell and tube heat exchanger is large in volume, difficult to operate and high in cost.Then the advantages of the separated heat pipe heat exchanger are analyzed. The separated heat pipe heat exchanger is used to solve the above problems and cool the flue gas.According to the original parameters provided by a steel plant, a separated type of heat pipe flue gas cooler is designed, so that the flue gas temperature can meet the process requirements, so as to effectively reduce the emission of sulfur in the flue gas.

Key Words: Heat pipe; Desulfuration;Flue gas cooler; Activated carbon adsorption tower

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

第二章 球团烟气脱硫工艺 3

2.1 概述 3

2.2 活性炭干法脱硫技术 3

2.2.1 工艺原理 3

2.2.2 工艺系统 4

2.2.3 工艺优化 4

第三章 热管的工作原理与应用 6

3.1.1 热管的结构 6

3.1.2热管的原理以及特点 6

3.2.1 热管换热器 8

3.2.2 分离式热管换热器 9

第四章 换热器自动控制 11

4.1 简介 11

4.2 调节方法 11

第五章 分离式热管换热器的设计与计算 12

5.1 原始数据 12

5.2分离式冷却器换热管加热段——翅片管箱式蒸发段设计计算 12

5.2.1设计传热量 13

5.2.2翅片管箱结构计算 13

5.3分离式冷却器热管冷凝段——管壳式换热器设计计算 17

5.3.1工质定性温度与物性参数计算 17

5.3.2有效平均温差 20

5.3.3初算传热面积 20

5.3.4换热器结构设计 20

5.3.5 换热器核算 23

5.3.6 sw6校核 27

第六章 经济核算 28

第七章 结束语 29

参考文献 30

致谢 33

附录 34

第一章 绪论

烧结和球团是冶金工业中常使用的两种含铁粉矿造块的方法，其中烧结是将铁粉矿等原料通过烧结法结合成块矿的工艺过程。与球团法相比，烧结工法工艺简单，对原料的要求低，所需投资较少，生产率高^[1]。烧结原料中对粒度的要求比球团法要低，对比烧结法对原料有更强的适应性；它可以使用的原料种类丰富，如富矿粉、焦粉和铁矿石工厂的其他副产品，例如铁渣，炉灰，轧钢皮，粒状铁废料等都可以被当做合适的烧结原料加以利用。

典型的烧结工艺流程可分为：（1）准备含铁粉矿、熔剂等原材料；（2）配制为成分稳定并满足冶炼要求的烧结矿料；（3）混合成成分均匀且满足烧结的造球要求的混合原料；（4）烧结作业，这是整个工艺流程中的核心环节；（5）对烧结产品进行处理；（6）烧结烟气净化处理。其中，烧结烟气净化的处理因时代的发展进步，我国的环保要求的提高，得到了越来越高的重视，国家对现有企业的烟气的排放标准进一步提高。烧结烟气中的主要排放物是二氧化硫，在整个钢铁产业的废气排放物中占比较高，因此钢铁企业的烧结烟气排放已成为国家排放控制的重点关注对象。如今在工业应用中较为普遍使用的脱硫技术是湿法脱硫，在湿法脱硫中，石灰石——石膏法是代表性技术，而石灰石——石膏法技术已经非常成熟并已在工厂生产中广泛使用，但由于其有经济效益低和工艺限制大等局限，因此正在尝试更多的干法脱硫^[2]。干法脱硫中的活性炭吸附法，因其可同时去除二噁英、除尘，脱硫，反硝化等等优势和被认为是一种很有前途的脱硫技术。

因单位质量活性炭物料所具有的总面积很大，其吸附能力出色，储热性能优异，若塔内温度过高，可能会造成活性炭开始自然，进而引发更多的安全问题。因此，塔的温度控制是一个很重要的环节，烟气入口的温度控制在应低于130°C。此外，尽管活性炭法有着吸附再生效果好的优点，可若是温度过高，活性炭的再生能力会很容易遭到破坏，致使设备出现运行故障，导致生产成本的增加。所以，此方法生产过程中需要有一个稳温器来控制烟气的温度始终在合理的范围，以确保生产的持续进行。

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