摘 要

高炉煤气是炼铁过程中副产的可燃气体，是钢铁企业节能降耗中的重中之重。高炉热风炉是单一利用高炉煤气最多的工业炉，本课题热媒式煤预器的设计就是对1080m³高炉热风炉煤气进行余热回收，节能减排。烟气余热回收中，减少锅炉热损的有效途径是降低排烟温度，但温度过低会加剧受热面的低温腐蚀。本课题基于这样的实际背景下，设计了一套高效回收高炉煤气余热的系统装置，利用预热器来将烟气温度从280℃降低到150℃，同时加热煤气使煤气温度从40℃升高到156℃，达到提高能源利用率以及节能减排的目的。设计过程中，采用T66导热油作为中间介质对烟气降温，煤气升温，可以在低压状态下平稳运行。烟气和煤气换热器传热管水平放置，以减少积灰可能性。传热面管采用翅片管以强化传热。

最后，对整个余热回收系统的主要设备进行结构设计，并画出图纸，包括系统图、烟气换热器、煤气换热器及其主要零部件。

关键词：高炉热风炉 热媒式 预热器 余热回收 节能

Design of hot medium gas preheater for 1080m³ blast furnace hot blast stove

Abstract

Blast furnace gas was the combustible gas of by-product in ironmaking process, and it was the most important in energy saving and consumption reduction of iron and steel enterprises.Blast furnace hot blast stove was a single used of blast furnace gas the most industrial furnace.The design of heat medium gas preheater for 1080m³ blast furnace hot blast stove was to recover the waste heat and save energy and reduce emissions. In flue gas waste heat recovery, the effective way to reduce boiler heat loss was to reduce smoke exhaust temperature, but too low temperature would be aggravate the low temperature corrosion of heating surface. Based on this practical background, a set of system device for efficient recovery of blast furnace gas waste heat has been designed in this paper. The flue gas temperature has been reduced from 280 ℃ to 150 ℃ by flue gas preheater, and the low calorific value gas temperature has been increased from 40 ℃ to 156 ℃ by another preheater,so that the goal of improving energy efficiency and saving energy and reducing emissions has been achieved. In the design process, T66 heat conduction oil was used as the intermediate medium to cool down the flue gas and heat up the low calorific value gas, which could run smoothly at low pressure. The heat transfer pipe of the flue gas and the low calorific value gas preheater was placed horizontally to reduce the possibility of ash accumulation. The heat transfer tube adopteds finned tube to improve heat transfer.

Finally, the structure of the main equipment of the whole waste heat recovery system has been designed, and drew the drawing, including the system diagram, flue gas preheater, the low calorific value gas preheater and its main parts.

Keywords:Blast furnace hot blast furnace；Thermal medium；Preheater；Waste heat recovery；Energy saving

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题背景 1

1.2 高炉热风炉发展状况 1

1.2.1 高炉煤气简介 1

1.2.2 高炉热风炉现状 1

1.3 烟气的余热回收技术 2

1.4 高炉热风炉煤气预热器的发展 2

1.4.1 整体热管式换热器 2

1.4.2 分离热管式换热器 3

1.4.3 板式煤气预热器 4

1.4.4 列管式煤气预热器 4

1.5 热媒式煤气预热技术的发展 5

1.5.1 热媒介质的简介 5

1.5.2 热媒式换热器 5

1.6 课题的必要性和意义 6

第二章 1080m³高炉热风炉热媒式煤预器的设计 8

2.1 设计要求 8

2.2 高炉热风炉热媒式煤预器的设计中要考虑的问题 8

2.4 图纸设计所遇到的问题 9

第三章 热力计算书及结构设计 10

3.1 原始设计参数 10

3.2 烟气成分计算 10

3.3 热平衡计算 12

3.4 烟气-导热油换热器结构设计 14

3.5 导热油-煤气换热器结构设计 20

第四章 施工图设计 26

4.1 主要零部件选型 26

4.2 系统设备的选型 26

4.3 施工图 27

第五章 总结与展望 28

5.1总结 28

5.2展望 28

参考文献 29

致谢 31

第一章 绪论

1.1 选题背景

能源在人们的日常生活中扮演着非常重要的角色，也在无形中影响着人类文明的进步。能源每次的变革与更替都伴随着的经济革新，其对人类文明具有历史性和根本性的影响^[1]。

我国的煤炭资源较为丰富，而石油处于相对缺乏的状态，我国人口基数大，在能源生产量和消费量方面均位于世界前列^[2]，我国国情决定了能源的可持续发展，对煤炭必须有新的认识，提高能效，节约能源发展可持续能源，但我国正处在一个后工业化的发展中国家，在未来很长一段时间内，煤炭必须是能源的主角，煤化工技术还将不断发展。而自《巴黎协议》生效以后，我国的节能减排更要从提高能源利用率和降低污染物排放等方面考虑^[3]。

工业锅炉排出大量热量，煤气预热器这种锅炉中余热回收的重要设备，其回收了烟气余热，降低能量的消耗，节约了能源^[4]。

1.2 高炉热风炉发展状况

1.2.1 高炉煤气简介

顾名思义，高炉煤气即为在高炉炼铁工艺过程生成的一种副产的可燃气体，其中可燃成分为30%左右CO和少量碳氢化合物^[5]。其发热值很低，热风炉用掉40%-50%，余下热量的若不利用，排放到外界将会造成环境污染和能源浪费^[6,7]。