CN202485528U

CN202485528U - 翅片形径向换热管

Info

Publication number: CN202485528U
Application number: CN2012200592551U
Authority: CN
Inventors: 杨红梅; 王伟民
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2022-02-23

Abstract

本实用新型公开了一种翅片形径向换热管，包括内、外管，内管内部通有水，内、外管之间设有工质，外管外壁上还缠绕有沿轴向连续分布的齿形螺旋翅片。通过该齿形螺旋翅片，能够进一步提高对流传热系数，通过翅片上的锯齿形结构不仅具有扰动气流、阻止边界层发展的作用，而且还能使流经它的气流产生局部涡流，将流动状态由层流提前过渡到湍流，使翅片表面的传热得以增强，从而大大增强了径向换热管的整体换热效果，从而有利于减少换热管用量的情况下，满足预热器的有效换热需求。

Description

翅片形径向换热管

技术领域

本实用新型涉及换热管，更具体地说，涉及一种翅片形径向换热管。

背景技术

从焦炉中推出的红焦处于1000℃红热状态，其熄焦方法有湿法和干法两种。湿法熄焦是采用水把红焦熄灭的方法。干法熄焦就是用惰性气体冷却红焦，并吸收红焦中大部分湿热后进入余热锅炉产生蒸汽。干法熄焦的主要优点是环保，能利用红热焦炭热量的80％，并且改善焦炭的质量。

干熄焦工艺流程见图1所示：红焦经过炉顶装入装置落入干熄炉1内，与由下至上流动的惰性气体热交换后被冷却到250℃，然后下排到运焦皮带上；惰性气体经风机鼓入干熄炉1冷却焦炭后，经环形集气道进入一次除尘器2除尘，然后以850℃左右的高温进入锅炉3与锅炉炉管换热降到160℃以下，经二次除尘器4除尘后，由循环风机5鼓入干熄炉1内循环使用。

为进一步提升干熄焦的生产能力，国内2000年以后新建的干熄焦都在循环风机5出口处设置纯水预热器10(循环风机5和干熄炉1之间)，对循环烟气进行二次降温，不仅可以提高焦炭产量，而且可以降低锅炉3给水除氧的蒸汽消耗。请结合图2所示，该预热器10为落地式，其壳体11一般呈上下端水平进出惰性气体的圆柱形或长方体形，高达十几米，结构庞大，采用的径向换热管12多达几千根，占地面积多。

请结合图3、图4所示，目前常见的径向换热管12一般是由同轴心的内、外管121、122套接而成，在内管121内部通水，内、外管121、122之间设有液体工质123，并且在内、外管121、122之间还设置了吸液芯124，吸液芯124起到类似毛细管的作用，通过提升和输送工作介质的功能来增强换热效果。径向换热管12是在其径向上实现热量传递的沸腾、其冷凝过程见图5：即通过径向换热管的外管122不断从外界吸收热量，热量进入管内后，一部分通过下部工质123沸腾将热量带走，另外一部分被上升的蒸汽吸收，饱和蒸汽以对流的形式吸收热量成为过热蒸汽，过热蒸汽在内管121壁冷凝放热，将热量传给内管121，最后经内管121中的冷却水将热量带走，同时冷凝后的工质123再回流到下部进行再蒸发，如此反复，实现热量的不断被传递。

然而，设置了吸液芯124后焊缝增加较多，使制造难度加大、成本增加，并且吸液芯124增大了换热管的径向热阻，在一定程度上影响了热传输能力。另外，吸液芯124的结构还不能大幅度调节壁温，因为这种结构只是在热管路中串联了几个很小的热管内热阻(内热阻仅占总热阻的10％～20％)，所以调节壁温的能力仍然有限。

目前，有些原设计无预热器的且在用的干熄焦装置，在循环风机5和干熄炉1之间的空间非常狭小，根本无法安装任何设备。而在循环风机5和二次除尘器4之间，仅有段三米左右的烟气管路可以利用。如若采用上述常见的落地式干熄焦预热器10，即没有足够的吊运通道和安装位置，而且预热器10的气体阻力太大，对现有干熄焦工艺将产生致命的影响。

因此，对于现有干熄焦装置的烟气二次降温的改造，不但需要对预热器的壳体进行重新设计，以满足安装空间需求，而且还需要对换热管进行重新设计，在减少换热管用量的情况下，切实有效地提高其传热效率。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本实用新型的目的是提供一种翅片形径向换热管，能够有效提高其传热效率。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

该翅片形径向换热管设于预热器壳体内，包括内、外管，内管内部通有水，内、外管之间设有工质，所述的外管外壁上还缠绕有沿轴向连续分布的螺旋翅片，并且在螺旋翅片的圆周上均匀开有数条沿轴向分布的凹形齿槽，使每个翅片的径向圆周呈锯齿状结构。

所述的翅片高度为外管直径的0.2～0.25，翅片间距为12～15mm，翅片厚度为1～1.5mm。

所述的翅片的齿高为翅高的0.5～0.65，齿宽为4～6mm。

所述的螺旋翅片通过高频电焊与外管外壁相连接固定。

所述的外管外壁及螺旋翅片表面均设有防腐涂层。

在上述技术方案中，本实用新型的翅片形径向换热管包括内、外管，内管内部通有水，内、外管之间设有工质，外管外壁上还缠绕有沿轴向连续分布的齿形螺旋翅片。通过该齿形螺旋翅片，能够进一步提高对流传热系数，通过翅片上的锯齿形结构不仅具有扰动气流、阻止边界层发展的作用，而且还能使流经它的气流产生局部涡流，将流动状态由层流提前过渡到湍流，使翅片表面的传热得以增强，从而大大增强了径向换热管的整体换热效果，从而有利于减少换热管用量的情况下，满足预热器的有效换热需求。

附图说明

图1是现有技术的干熄焦工艺原理图；

图2是现有技术的干熄焦预热器的结构图；

图3是现有技术的同心径向换热管的轴向剖视图；

图4是现有技术的同心径向换热管的径向剖视图；

图5是径向换热管的径向换热原理图；

图6是本实用新型的翅片形换热管的径向剖视图；

图7是本实用新型的翅片形换热管的轴向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

请参阅图6～图7所示，本实用新型的翅片形径向换热管22与现有技术相同的是，同样也设于预热器壳体内，包括内、外管221、222，内管221内部通有水，内、外管221、222之间设有工质223。不同的是，所述的外管222外壁上还缠绕有沿轴向连续分布的螺旋翅片224，并且在螺旋翅片224的圆周上均匀开有数条沿轴向分布的凹形齿槽225，使每个翅片224的径向圆周呈锯齿状结构。经过反复计算和多次试验，将所述的翅片224高度h 1设计为外管222直径D的0.2～0.25(图7中的d为内管221直径)，翅片224间距L1设计为12～15mm，翅片224厚度设计为1～1.5mm。并且将所述的翅片224的齿高h2设计为翅高h1的0.5～0.65，齿宽L2设计为4～6mm。如此的齿形螺旋翅片224换热管能够进一步提高对流传热系数，其传热效率高于一般整体型螺旋翅片，更是远高于与现有常见的无翅片的换热管12。这是因为，通过翅片224表面上的锯齿形结构不仅具有扰动气流、阻止边界层发展的作用，而且还能使流经它的气流产生局部涡流，将流动状态由层流提前过渡到湍流，使翅片224表面的传热得以增强。在制作过程中，可通过高频电焊将上述齿形螺旋翅片224与外管222外壁相连接固定。同时，合理的翅片224间距等尺寸设计，也使得管壁温度远远大于露点温度，从而有效地防止正常工况下换热管受热面露点腐蚀的发生。另外，在所述的外管222外壁及螺旋翅片224表面均设有防腐涂层，该防腐涂层可采用热浸渗铝工艺实现。通过该防腐涂层，能够进一步提高其防腐性能，极大地延长了其使用寿命。

综上所述，采用本实用新型的径向换热管22，其具有传热效果好、加工方便、防腐、耐磨、抗氧化性佳等优点，与现有的同心径向换热管12相比，其能够在使用量远小于前者的情况下，达到或超过前者的传热效果，从而完全能够满足体积紧凑型预热器的匹配使用及换热要求，尤其适于对现有干熄焦装置的在循环风机5进口处烟道上安装预热器的烟气二次降温改造。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims

1.一种翅片形径向换热管，设于预热器壳体内，包括内、外管，内管内部通有水，内、外管之间设有工质，其特征在于：

所述的外管外壁上还缠绕有沿轴向连续分布的螺旋翅片，并且在螺旋翅片的圆周上均匀开有数条沿轴向分布的凹形齿槽，使每个翅片的径向圆周呈锯齿状结构。

2.如权利要求1所述的翅片形径向换热管，其特征在于：

3.如权利要求1或2所述的翅片形径向换热管，其特征在于：

所述的翅片的齿高为翅高的0.5～0.65，齿宽为4～6mm。

4.如权利要求1所述的翅片形径向换热管，其特征在于：

所述的螺旋翅片通过高频电焊与外管外壁相连接固定。

5.如权利要求1所述的翅片形径向换热管，其特征在于：

所述的外管外壁及螺旋翅片表面均设有防腐涂层。