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1、武汉理工大学硕士学位论文煤矿烟气余热回收利用技术研究姓名：张俊锋申请学位级别：硕士专业：供热、供燃气、通风及空调工程指导教师：胡春胜201205武汉理工大学硕士学位论文中文摘要近些年来，随着能源供应的紧张，油价、煤价大幅度的上涨，耗能行业步入产业结构调整期，成本竞争非常激烈。如何合理、高效利用余热资源对耗能企业尤为重要。本课题从矿区烟气余热回收利用的角度出发，以煤矸石多孔烧结砖生产线烟气余热和高浓度瓦斯发电机组排烟余热利用为研究内容，以热力学为理论基础，运用热力学分析方法，为找出适合煤矿烟气余热回收利用的模式进行理论分析和实际应用的研究。1 以热力学第一定律和第二定律为理论基础，确定烟气余热的
2、品位，通过用能炯分析、余热资源利用的能级分析，为做到对烟气余热回收利用的“品位对应“ 、“温度对口“ 、“梯级利用”提供理论基础。2 综合热力学分析结果、烟气余热利用原则和煤矿企业实际负荷情况，提出了“品位对应”、“温度对口”、“梯级利用”的余热利用模式：烟气余热通过余热锅炉产生同煤矿用户用汽参数相符的蒸汽，在夏季利用蒸汽进行矿井降温和地面空调降温，冬季进行矿区生活采暖，多余蒸汽一部分用于食堂和洗衣房，一部分并入市政供热管网；对于余热锅炉排出的低温烟气进行直接热利用。并利用总能系统理论对余热锅炉供热模式进行节能型分析。分析结果表明：余热锅炉供热较燃煤锅炉供热和热电联供都节省大量的燃料热量。3
3、介绍并分析了余热锅炉的特点、分类及设计过程中参数的确定原则。结合煤矿烟气余热产生工艺的特点，开发了适用于煤矸石隧道窑制砖工艺的多回程式自然循环型低温余热锅炉和瓦斯发电机组的镍基钎焊热管式余热锅炉。4 提出余热资源利用的关键技术。介绍了供热热负荷计算、热媒输送过程中的温降和压降计算、供热热媒选择、供热半径及管网辐射原则。根据分析计算得出：蒸汽管道压降损失约为0 0 9 8 0 1 1 8 M p a k m ，根据蒸汽管道的经济温降1 5 2 0 “ C k m ，得出蒸汽管道供热范围一般为3 - 5 k m ，最远可达到l O k m 。热水管道沿程压降约为0 0 5 0 0 8 M p a
4、k m ，热水管网的温降大约是蒸汽管道温降的1 2 0 1 3 0 。因此，在热媒选择时，尽量选用以热水为供热热媒。5 以中平能化集团八矿为实例，利用煤矿烟气余热回收利用技术，对八矿煤矸石隧道窑制砖和瓦斯发电机组烟气余热的回收利用进行合理规划。关键字：煤矿烟气余热，余热利用，余热回收，节能，余热制冷武汉理工大学硕士学位论文A b s t r a c tR e c e n t l y ，e n e r g ys u p p l yi st i g h t ，a n dt h ep r i c eo fo i la n dc o a lh a si n c r e a s e dg r e a t
5、 l y T h u s ，e n e r g yc o n s u m i n gi n d u s t r yh a se n t e r e di n t oap e r i o do fi n d u s t r i a lr e s t r u c t u r i n g ，w i t hf i e r c ec o m p e t i t i o no nc o s t I t Sv e r yi m p o r t a n tf o re n e r g yc o n s u m i n gc o m p a n i e st ou s er e s i d u a lh e a
6、 tr e s o u r c e sr e a s o n a b l ya n de f f i c i e n t l y T h er e s e a r c h ，w h i c hb a s e do nt h e r m o d y n a m i c sa n dw i t ht h ep u r p o s eo ff i n d i n go u tas u i t a b l em o d e lf o rt h er e c y c l eo fs m o k ew a s t eh e a to fc o a lm i n et oc o n d u c ta n a
7、 l y s i sa n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o n ，f o c u s e do nt h er e c y c l eo ff l u eg a sw a s t eh e a to fm i n i n ga r e a ,a n dt h eu s eo fs m o k ew a s t eh e a to fp r o d u c t i o nl i n eo nc o a lg a n g u em u l t i h o l eb a k e db r i c k ，a sw e l la st h eu s eo fs
8、 m o k ew a s t eh e a t o fg a sg e n e r a t o rs e to fh i g hc o n c e n t r a t i o nb ya n a l y s i so f t h e r m o d y n a m i c s 1 B a s e do nt h ef i r s tl a wo ft h e r m o d y n a m i c sa n dt h es e c o n dl a wo ft h e r m o d y n a m i c s ，t h er e s e a r c hi n t e n d e dt od
9、 e t e r m i n et h eg r a d eo fs m o k ew a s t eh e a tt h r o u g ha n a l y s i so fe n e r g yu t i l i z a t i o na n de n e r g yg r a d ea n a l y s i so ft h eu s eo fw a s t eh e a t ，i no r d e rt op r o v i d et h e o r e t i c a lb a s ef o r “g r a d ec o r r e s p o n d i n g ”，“T e
10、m p e r a t u r ew i t h a n d “s t e pu t i l i z a t i o n ”o fs m o k ew a s t eh e a t 2 B a s eo nt h er e s u l to ft h e r m o d y n a m i ca n a l y s i s ，t h ep r i n c i p l eo fs m o k ew a s t eh e a tu t i l i z a t i o na n dt h ep r a c t i c a lc o n d i t i o no fc o a lm i n ei n
11、d u s t r y ，t h er e s e a r c hh a sp u tf o r w a r dt h em o d ef o rw a s t eh e a tu t i l i z a t i o no f “g r a d ec o r r e s p o n d i n g ”“T e m p e r a t u r ew i t h a n d “s t e pu t i l i z a t i o n ：t h es m o k ew a s t eh e a tw h i c hp a s s e dt h ee x h a u s t h e a tb o i
12、l e rw i l lp r o d u c es t e a mc o n f o r m e dw i t ht h es t e a mp a r a m e t e rf o rc o a lm i n eu s e r s ，a n dt h e n t h es t e a mw i l lb eu s e dt oC O O It h em i n ea n dt h es u r f a c ei ns u m m e ra n db eu s e dt Op r o v i d eh e a tt op e o p l e Sd a i l yl i f ei nm i n
13、 i n ga r e ai nw i n t e r O n ep a r to ft h ee x c e s ss t e a mw i l lb eu s e di nc a n t e e na n dw a s h h o u s e ，a n dt h eo t h e rp a r tw i l lb em e r g e di n t ot h em u n i c i p a lp i p en e t w o r k ；t h ew a s t eh e a to fl o wt e m p e r a t u r ed i s c h a r g e db ye x h
14、 a u s t - h e a tb o i l e rw i l lb eu s e dd i r e c t l y 3 T h er e s e a r c hh a si n t r o d u c e dt h ef e a t u r e ，c a t e g o r ya n dt h ep r i n c i p l eo fh o wt od e t e r m i n et h ep a r a m e t e r si nt h ep r o c e s so fd e s i g nf o re x h a u s t - h e a tb o i l e r , a
15、 n dh a sd e v e l o p e dM u c hr e t u r np r o g r a mn a t u r a lc i r c u l a rl o wt e m p e r a t u r ew a s t eh e a tb o i l e rt h a tC a nb ea p p l i e dt oc o a lr e f u s e sP o r o u ss i n t e r e da n dN i c k e lb a s eb r a z i n gh o tt u b u l a rw a s t eh e a tb o il e ro fg
16、a sg e n e r a t o rs e tb a s e do nt h ef e a t u r eo ft h ep r o d u c eo fc o a lm i n es m o k ew a s t eh e a t I I武汉理工大学硕士学位论文4 T h er e s e a r c hh a sp u tf o r w a r dt h ek e yt e c h n o l o g yo fw a s t eh e a tu t i l i z a t i o n T h er e s e a r c hh a si n t r o d u c e dt h ec a l c u l a t i o no fh e a t i n gt h e r m a ll o a d ，t e m p e r a t u r ed r o pa n dp r e s s u r ed r o pi nt h ep r o c e s so fh e a t i n gm e d i u
