摘 要

当今世界上，铜是人类必不可少得一类金属，与人们的日常生活、军事工业等方面有着紧密联系，有着及其广泛的用途。早在我国古代青铜时期，我们的祖先就开始使用铜类器具，其相对于木制工具，石制工具有着极大的优势。在铜的冶炼方面，其冶炼技术水平也是在不断的传承发展。在如今世界能源紧缺，国家大力发展可持续发展观的形势下，大型有色金属冶炼过程的节能环保问题受到了极大的关注，因此冶炼过程中的余热回收变得越来越重要。回收的余热可以在循环使用于该工艺过程，也可以输出用于其他方面，十分经济环保。早年用于余热回收的是烟管式余热锅炉，后来热管技术的开发及普及，使得余热锅炉无论是在效率方面还是经济方面，都取得长足进步。本文通过实际工业背景中的原始参数，通过热平衡计算、热力结构计算等，设计出对应可用的热管余热锅炉，并对其进行强度校核、经济校核，以显示其优点。当然，热管技术的成功运用的典例远不止余热回收方面，其对过程设备有重大意义。对于简化流程、提高生产率、节约能源方面起到了很好的作用。

关键词：铜冶炼 热管 热管余热锅炉

Design of heat pipe waste heat boiler in copper smelter

Abstract

In today's world, copper is an indispensable metal for human beings.On the one hand, it is closely related to People's Daily life, military industry and other aspects, on the other hand it has a vary wide range of uses. As early as the ancient Bronze Age in China, our ancestors began to use copper utensils, which have a great advantage over wooden tools, stone tools. In today's world energy shortage, the country vigorously develop the sustainable development of the situation, the large non-ferrous metal smelting process of energy conservation and environmental protection has received great attention, so the smelting process of waste heat recovery is becoming more and more important. The waste heat can be recycled in the process, but also can be exported for other purposes, very economic and environmental protection. In the early years, the flue pipe type waste heat boiler was used for waste heat recovery. Later, the development and popularization of heat pipe technology made great progress in both efficiency and economy of waste heat boiler. In this paper, through the actual industrial background of the original parameters, through the thermal balance calculation, thermal structure calculation, design the corresponding available heat pipe waste heat boiler, and its strength check, economic check, to show its advantages. Of course, the successful application of heat pipe technology is not only a typical example of waste heat recovery, which has great significance for process equipment. It can simplify the processes and increase the productivity. What is more, it can also save energy.

Key Word: Copper smelting Heat pipe Heat pipe waste heat boiler

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 工艺概述 1

1.1 铜的性能及用途 1

1.2 铜冶炼概述 1

1.3 烟气成分 2

第二章 热管余热锅炉 3

2.1热管 3

2.1.1 热管简介 3

2.1.2 热管的种类 3

2.2 热管余热锅炉 4

2.3 热管余热锅炉的优点 5

第三章 余热锅炉的整体计算 6

3.1 热力计算 6

3.1.1 原始数据 6

3.1.2 热量衡算 6

3.2 结构计算 8

3.2.1热力结构计算 8

3.2.2热阻及传热系数 9

3.2.3 换热管根数 12

3.3 压降 12

第四章 经济核算 14

4.1 设备总费用 14

4.2 设备耗电 14

4.3 年节约费用 14

4.4 成本回收时间 15

第五章 小结 16

附录 17

参考文献 29

致谢 31

第一章 工艺概述

1.1 铜的性能及用途^[1]

早在很久以前。我们的祖先就开始使用铜，相对于其他的金属，铜具有优良的物理性能：硬度较高、特别坚韧、耐磨，有良好的延展性，导热和导电性能优越^[1]。铜用途广泛，电器、输电、电子工业及军事等方面都离不开铜，与我们的生活息息相关，密不可分。在有色金属中，其产量和消耗量居第二位，仅次于铝。然而事实上，纯铜的含量极少，我们其实是很难直接获取的，他们一般以化合物的形式存在。根据铜化合物的结合特性以及分离难度的不同，他们主要可分为三类：自然铜、硫化铜和氧化铜^[2]。其中，硫化铜的分布最广，且现如今绝大多数的铜冶炼原材料为硫化铜。

1.2 铜冶炼概述

图1-1 工艺流程图