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摘 要

本文首先对世界能源消耗，中国钢铁产量现状做了背景知识介绍；并介绍了钢铁生产的主要工序包括选矿—配矿—混料—烧结—筛分—入炉—高炉冶炼—出铁。主要炼铁设备：高炉，高炉热风炉。随之介绍高炉热风炉的种类以及相关知识以及炼铁流程中的余热回收介绍；阐述常用的一些余热回收方法，引出热管和热管换热器的原理，种类，结构形式，以及在余热回收利用中的优点。对余热回收方式进行了初步的归纳与总结。

文章主体部分内容涉及过程装备、传热学、流体力学和工程热力学等基础专业课程，通过给定的烟气、空气温度以及热管的翅片参数，结合给定的环境条件，计算设计所需的热管数、压力降。并设计绘制出烟气余热的设备图纸。

关键词：炼铁 高炉热风炉 热管 热管换热器 余热回收

Design of flue gas heat recovery energy saving equipment
Abstract
Firstly, this essay made a background introduction about the world's energy consumption and steel production status of China .And describes the main processes of steel production, including dressing - ore - mixing - sintering - screening into the oven - blast furnace - iron. The main blast equipment is blast furnace, hot blast furnace.Subsequently this essay introduced species, and iron making processes and knowledge of heat recovery .This essay also elaborated some common waste heat recovery methods, leads to the heat pipe heat pipe heat exchanger principle and, type, structure of the heat pipe heat pipe , and advantages of the heat recovery.Waste heat recovery systems for a preliminary induction and summary.

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The main part of the article covering process equipment, heat transfer, fluid mechanics and engineering thermodynamics and other basic professional courses, By given by smoke temperature, the air temperature and the heat pipe. Calculate the required number of designed heat pipe, the pressure drop. And design draw drawing flue gas heat recovery equipment.

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Keywords: Blast furnace stove; Heat pipe ;Heat pipe exchanger ;Waster heat recovery

目录

摘要 1

Abst ract 2

第一章 引言 4

1.1课题背景与意义 5

1.2 炼铁工艺与设备 6

1.2.1 炼铁流程 6

1.2炼铁的主要设备 8

1.2.1高炉简介 8

2.2.3高炉热风炉的分类 9

2.2.4高炉热风炉的技术特征 10

1.3余热回收与利用 11

1.3.1 常用的炼铁烟气回收方法 12

1.4 热管 12

1.4.1 热管的工作原理 12

1.4.2 热管换热器的类型与基本结构 13

1.4.3 热管换热器的结构形式 15

1.5 在炼钢中采用热管换热器的优点 15

1.6 总结 15

第二章 热管换热器设计方案 16

2.1 设计步骤 16

2.2 计算理论及方法 16

第三章 热管换热器计算说明书 20

3.1设计要求 21

3.2设计计算过程 22

参考文献 35

致谢 36

第一章 引言

1.1课题背景与意义

能源是一个国家经济和社会发展的重要物质基础。随着我国经济高速发展，城市化进程不断加快，人民的生活水平日益提高，中国已经成为仅次于美国的世界第二大能源消耗国，在中国经济高速发展并伴随能源需求增长的同时，中国正面临着如何提高能源有效利用效率的严峻挑战^[1]。

钢铁属于高耗能行业，据中国钢铁工业协会的最新数据显示，2011年，我国的粗钢产量为6.83亿吨。到2012年时产量就上涨到7.23亿吨,增速为3.1%。2013年全年的粗钢产量为7.52亿吨，同比增长9.35%，创下当时的历史新高。至2014年，全国粗钢产量为8.2亿吨。中国是目前全世界最大的产钢国，粗钢产量几乎占全世界的将近一半^[2]。图1为近几年中国的粗钢产量。

我国钢铁产量总量在未来的一段时间里，还会持续上涨，预计在2020年左右趋于平稳发展。

中国粗钢产量的巨大，随之而来的能源消耗量也是巨大的。能源短缺的问题也越来越严峻。冶金企业作为及资源消耗和能源消耗于一体的耗能大户，能源问题成为制约钢铁工业的可持续发展的因素之一。钢铁生产的各个工序中余热能量的流动对能耗有很大影响。其中炼铁过程中所带来的烟气余热量是巨大的。如果能好好利用，一定可以实现环保与增加经济效益两方面的效果。

钢铁生产的主要冶炼工序有烧结（球团）、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等。近年来，各大钢铁企业虽然加大了节能力度，吨钢综合能耗和各工序能耗均有所下降，但仍然落后国外先进水平。根据近年来我国重点钢铁企业各工序能耗情况，其中炼铁工序的能耗位居第一， 如图2^[3]。

本课题针对炼铁高炉热风炉的余热，利用热管换热器进行回收，进一步降低排烟温度，预热助热空气，降低焦比，达到高效节能的目的。

图1-1 2010-2014年中国粗钢产量增长趋势图

1.2 炼铁工艺与设备

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