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摘 要

随着人们对能源的重视程度的不断加深，节约能源成了一项基本准则，本设计“10万N/h焦炉竖烟道烟气余热锅炉设计”正是基于这一背景，设计一台回收焦炉排放烟气的余热，生产出0.8MPa(g)的蒸汽以作生产工艺之用的余热锅炉。

在设计过程中，首先计算出各个原始参数，根据原始参数确定翅片管和热管的规格及结构参数，然后确定数量和排布方式，蒸发器选用翅片管，在省煤器用径向热管，这样设计能够在提高换热系数的同时解决金属结构的低温腐蚀问题。余热锅炉采用自然循环，在计算过程中选取合适的循环倍率和循环回路高度，计算出回路的流动阻力和运动压头，保证锅炉自然循环回路运行正常。

本次设计严格按照任务书的设计要求，设计时在满足锅炉正常运营情况下，综合各项因素合理选择经济、节约的结构布置，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。

关键词： 余热锅炉 热管 翅片管

The design of 100000 N/h flue gas waste heat boiler of the coke oven vertical flue

Abstract

With emphasis on the deepening of energy, energy conservation has become a fundamental criterion.The design was based on the background, to design a 100000N/h flue gas waste heat boiler of the coke oven vertical flue to recover waste heat from the coke oven flue gas emissions and produce steam of 0.8MPa (g) for the production, to achieve the purpose of energy conservation and emission reduction and improving the energy utilization.

In the design process,the first was calculated the various original parameters. The specifications and structural parameters determined finned tubes and heat pipes was accorded to the original parameters. The evaporator was used the finned tubes, and the economizer was used the heat pipe. This design can improve the heat transfer coefficient while addressing the low temperature corrosion of metal structures. Natural circulation was adopted for waste heat boiler, the heat of the first group of finned tube bundle as a basis for heat transfer, chosen proper circulation ratio and loop height in the calculation, the flow resistance and pressure head of circuit was calculate to ensure boiler natural circulation loop operating normally.

The design strictly in accordance with the mission statement of the design requirements. Under normal operating conditions to meet the boiler,Integrated various factors reasonable choice of economy and structural arrangement,While the intensity of the drum, heat transfer tube and other materials has been checked, and whether it could satisfy the working environment strength requirements.

Key words: Waste Heat Boiler, Heat Pipe, Finned Tubes.

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1、焦化锅炉烟气余热分析 1

1.1.1冶金工业节能现状 1

1.1.2焦化炉余热锅炉烟气特性 1

1.1.3焦化炉余热锅炉余热回收现状 2

1.2、焦化炉余热锅炉蒸发设备 2

1.2.1 烟道式余热锅炉 2

1.2.2 管壳式余热锅炉 2

1.2.3 两种锅炉比较与选择 3

1.3、焦化炉余热锅炉省煤器 3

1.3.1 省煤器工作原理 3

1.3.2 省煤器易出现的故障 3

1.4、焦化炉余热锅炉的特性与改进 4

1.4.1余热锅炉的发展改进 4

1.4.2 蒸发器的改进措施 4

1.4.3 省煤器的改进措施 5

1.5、课题的必要性和意义 5

第二章 10万N/h焦炉竖烟道烟气余热锅炉的设计 6

2.1 设计要求 6

2.2 余热锅炉设计中要考虑的问题 6

第三章 热力计算及结构设计 7

3.1 原始参数 7

3.2 烟气侧定性温度及参数 8

3.3、蒸发器 10

3.3.1 翅片管参数 10

3.3.2 确定迎风面积及迎风面管排数B 11

3.3.3 求总传热系数 11

3.3.4 所需翅片管数及排列 13

3.3.5 通过蒸发器的压力降 13

3.4、 省煤器 15

3.4.1 热管参数 17

3.4.2 确定迎风面积及迎风面管排数B 17

3.4.3 求总传热系数 18

3.4.4 所需翅片管数及排列 20

3.4.5 通过蒸发器的压力降 21

3.5 余热锅炉的结构设计 22

3.5.1 传热器本体结构设计 22

3.5.2 壳体结构设计 22

3.5.3 余热锅炉水循环系统的汽包设计 22

3.5.4 设备法兰的确定 23

3.5.5 设备支座的选取 23

3.5.6 施工图设计 23

第四章 设备的强度校核与水动力循环校核 24

4.1 汽包的强度校核 24

4.1.1 汽包筒体的强度校核 24

4.1.2 汽包封头的强度校核 25

4.2 传热管的强度校核 25

4.2.1 翅片管的强度校核 25

4.2.2 热管的内管强度校核 26

4.2.3 热管的外管强度校核 26

4.3 流体输送管的强度校核 27

4.3.1 蒸发器中上升管的强度校核 27

4.3.2 蒸发器中下降管的强度校核 28

4.3.3 省煤器中上升管的强度校核 28

4.3.4 省煤器中进水管的强度校核 29

4.4 联合管的强度校核 29

4.4.1 蒸发器中上联箱的强度校核 29

4.4.2 蒸发器中下联箱的强度校核 30

4.4.3 省煤器中上联箱的强度校核 30

4.4.4 省煤器中下联箱的强度校核 31

4.5 自然循环回路的设计 31

4.5.1 下降管中的沿程阻力及局部阻力计算 31

4.5.2 上升管中汽液两相流体的流动阻力及局部阻力计算 33

4.5.3 第二排翅片管的沿程阻力及局部阻力计算： 35

（1）第二排翅片管中的沿程阻力计算 35

4.5.4 第一排翅片管的沿程阻力及局部阻力计算： 36

4.5.5 自然循环回路的总流动阻力 38

4.5.6 自然循环回路的流动压头 38

第五章 总结 39

参考文献 40

致 谢 42

第一章 绪论

能源是人类社会生存与发展的物质基础。我们日常全部的消费品都需要能源，它与我们的生活休戚相关。但是能源资源的紧缺又是当下存在的难题。伴随着经济发展速度的加快，能源消耗量增大，能源利用方式也在不断改进和深化，但与此同时，能源的生产和消费的方式对环境的影响也变的日益突出起来。

节能减排、提高能源利用率的目标的实现主要依靠工业领域。所以充分并合理地利用各种余热资源，提高能源利用率，是具有非常重要的现实意义。余热回收利用又被认为是一种“新能源”，近年来成为推进我国节能减排工作的重要内容。

1.1、焦化锅炉烟气余热分析

1.1.1冶金工业节能现状

节约能源既是目前的终点也是长远的任务,能源危机在全球范围内是一个严重的问题^[1]。保护全球环境和维护生态平衡,节约能源是最重要的问题之一,造成工业产品的能耗过高，能耗过大不仅影响我国冶金工业的市场竞争力,而且还会加重对环境的污染。为把我国早日从产钢大国建成为钢铁强国,促进国民经济的可持续发展,节能降耗已成为冶金工业生产中必须重视的环节^[2]。

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