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摘 要

随着我国经济的迅猛发展，环保与节能问题已经成为经济发展中的重点。目前，工业废热蒸汽的排放造成能源浪费，降低社会和经济效益，并且日益加剧了温室效应。如果能把这部分的热量加以回收利用，不仅节约成本，提高经济效益，减少废热蒸汽的直接排放，对温室效应的减轻起到不可忽视的作用。蒸汽空气加热器的出现，上述问题得以解决。空预器的使用，使工业制造的整体效率得到明显提升。

蒸汽空气预热器利用废热蒸汽加热锅炉系统的助燃空气，提高燃烧效率，节约燃料。并且减少废热蒸汽的排放量，最后输出端的产物为冷凝水，易于回收且没有污染物的排放。

在设计计算之前，先查阅的有关余热锅炉，换热器，热管技术等文献，了解设计过程中所需要注意的问题，根据设计任务书的要求，进行了热力计算、结构计算、强度校核，保证设计出的空气预热器的正确性与合理性。最后，根据计算校核结果，利用Auto CAD软件画该蒸发器的结构图和必要的零件图。

本课题的设计主要参照压力容器设计手册和换热器设计手册。综合考虑各种因素，需要选择适用合理、经济的结构形式，同时满足制造、检修、装配、运输和维修等要求，设计出了本空预器的施工总图及主要的零部件图。同时对汽包、传热管等材料进行强度校核，验证其是否满足工作环境强度要求。本次设计结果满足任务书的设计要求，符合安全性和经济性及环保要求。

关键词：废热蒸汽 空气预热器 环保 设计

Design 4 million kCal/ h furnace air heater

Abstract

With the rapid development of China's economy, environmental protection and energy saving has become the focus of economic development.Currently, industrial waste heat steam emissions caused by energy waste and reduce the social and economic benefits, and increasing the greenhouse effect.If this part of the heat can be recycled, not only to save costs, improve economic efficiency and reduce direct emissions of waste heat steam to reduce the greenhouse effect plays a significant role. Appears steam air heater, said the problem is resolved. Air pre-heater use, and the overall efficiency of the manufacturing industry has improved significantly.

Steam-air combustion air preheater use waste heat boiler steam heating system, improve combustion efficiency and fuel economy. And reduce emissions from waste heat steam output of final product as condensate, easy recovery and no pollutant emissions.

Before design calculations, to review the relevant waste heat boiler, heat exchanger, heat pipe technology, literature, understand the design process issues that need attention, according to the mission statement of design requirements, thermodynamic calculation, structural calculation, strength check, ensure that the design of the air preheater correctness and reasonableness. Finally, check the results of the calculation, use Auto CAD drawing software configuration diagram of the evaporator and the necessary parts in FIG.

This topic is designed primarily with reference to the pressure vessel and heat exchanger design manual design manual.All things considered, you need to select the appropriate and reasonable form of economic structure, while meeting the manufacture, repair, assembly, transportation and maintenance requirements, designed the construction of the air preheater general view and major components in FIG.While the drum, the heat transfer tubes and other materials for strength check, verify that

thework environment meets strength requirements. This design results meet the design requirements of the mission statement, compliance with safety and economic and environmental requirements.

Key words: Waste heat steam, Air preheater, Environmental protection, Design.

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 余热回收利用技术 1

1.1.1 余热资源的分类 1

1.1.2 蒸汽余热回收利用 1

1.1.3 蒸汽余热利用形式 2

1.2 空气预热器的分类 2

1.2.1 蒸汽空预器系统 2

1.3 蒸汽空气预热器 2

1.3.1 蒸汽空气预热器中的强化传热 3

1.3.2 蒸汽空预器的优点 3

1.4 蒸汽空预器的使用注意事项 4

1.5 课题的必要性和意义 4

第二章 400万kCal/h炉空气加热器的设计 5

2.1 设计要求 5

2.2 蒸汽空气预热器设计中要考虑的问题 5

第三章 过热蒸汽段的热力计算 6

3.1 原始参数 6

3.2 空气的定性温度 6

3.3 蒸汽定性温度 7

3.4 管子的选择及参数 7

3.5 确定迎风面面积及迎风面管排 8

3.6 求传热系数 9

3.7 所需翅片管数及排列 11

第四章 过热蒸汽段的压力降 12

第五章 饱和蒸汽段的热力计算 13

5.1 原始数据 13

5.2 空气定性温度 13

5.3 蒸汽定性温度 13

5.4 管子的选择及参数 14

5.5 求总传热系数 15

5.6 所需翅片管数及排列 17

第六章 饱和蒸汽段的压力降 18

6.1 饱和蒸汽段的压力降 18

6.2 空气预热器的总压降 18

第七章 结构设计 19

7.1 加热器本体结构设计 19

7.2 壳体结构设计 19

7.3 冷风进口半径r 19

7.4 热风出口半径r 20

7.5 施工图设计 20

第八章 设备的强度校核 21

8.1 流体输送管的强度校核 21

8.1.1 过热段管的强度校核 21

8.1.2 冷凝段管的强度校核 21

8.2 集箱的强度校核 22

8.2.1 过热段集箱的强度校核 22

8.2.2 冷凝段集箱的强度校核 22

第九章 总结 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 绪论

70年代以来，中国面貌日新月异，经济持续、快速增长，对能源特别是对一次能源的需求增长迅速，随之而来很多能源问题。煤炭的开采安全、利用率、深加工的研发；石油依赖进口，伴随的安全问题；煤层气等个别的气体产品建设问题等等，中国快速平稳发展的经济被这些能源问题制约着。 随着进一步的经济建设，能源的勘探开采日益加深。我国地域广袤,能源资源种类和储量丰富,其中主要的能源基础储蓄为石油、天然气、煤炭 ，但若以“人均拥有量”来衡量,却资源贫瘠,人均资源储量远达不到世界水平。与以油气为发展趋势的世界能源结构主流不同的是，我国的能源消耗占主导地位的是煤炭，这种能源消耗结构与世界主流严重偏离。用煤方式、生产设备、管理方式的落后不仅阻碍了经济的发展，还造成了严重的环境污染。能源供需矛盾突出、转换方式落后、能源消耗量大、效率低、严重破坏了生态环境、巨大的经济损失^[1]等能源问题，对中国现代化的经济建设来说，是场严峻的挑战。

继煤炭、天然气、石油、水电、核能之后，工业余热能成为另一重要能源。随着今能源形势的日益紧张，其发挥了重要作用,且作为一种清洁能源,对伴随工业发展而来的环境污染问题,发挥了不可小觑的作用。节能工作表现在生产生活的各个方面,其中重要部分之一为工业余热能的利用。虽然我国工业余热资源丰富,但回收利用情况不如人意。其中中、低温工业余热利用有巨大的潜力等待被发掘^[2]。

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