CN201407645Y - 径向热管省煤器 - Google Patents

Abstract

径向热管省煤器，包括炉气管道和径向热管，多根径向热管通过弯管串联蛇形排列在炉气管道内，径向热管为针翅管式径向热管，所述针翅管式径向热管由针翅管和基管组成。本实用新型径向热管的设置方向与炉气管道中炉气的流动方向垂直，针翅管上的针形散热翅为垂直设置的钢钉，气流在钢针的圆柱背面形成对称的稳态旋涡和回流区，热边界层不断地被破坏和再形成，强化了烟气侧的对流换热系数，并在气流的强烈冲击下，钢针自身产生轻微振动，加上烟气的强烈紊流冲刷，从而使设备具备较强的自除灰能力和预防灰结垢能力。同时，本实用新型采用的针翅管结构小巧紧凑，管径一周上可布置16支钢钉，增大了传热面。

Description

径向热管省煤器

技术领域

本实用新型涉及硫铁矿制酸生产中的余热回收设备，主要应用于硫铁矿制酸生产工艺中高温、高腐蚀、灰量大的余热回收系统，为一种径向热管省煤器。

背景技术

目前，硫铁矿制酸生产中，硫铁矿石在沸腾焙烧炉中经过焙烧，产生的含大量SO₂和少量SO₃的炉气先经过中温中压余热锅炉进行余热回收，炉气降温后经过旋风除尘装置，再经过电除尘装置(有些厂家无电除尘)，炉气温度为320℃～380℃，进入净化工段，然后经过冷却塔水冷将炉气温度冷却至60～70℃再进入后续工段，但炉气通过水冷不仅使炉气的余热没有得到合理的利用，使现场工作环境温度升高而形成热污染，而且还要浪费大量的水资源来降低炉气温度。另外，炉气中含有大量的SO₂和少量的SO₃及H₂O，而炉气的露点温度一般在230℃左右，如果使用普通的列管换热器设备回收炉气余热，列管换热器设备管壁温度过低，将会出现露点腐蚀现象，而且一旦泄漏，将不能修复，影响系统的整体运行。同时，炉气中还含有大量的灰分，故现有翅片管式径向热管省煤器主要存在积灰问题也是影响系统连续运行的一个因素。

发明内容

本实用新型要解决的问题是：现有用于硫铁矿制酸焙烧工段的翅片管式换热器不能很好的适应硫酸生产系统含尘量较大等恶劣的工作环境。

本实用新型的技术方案为：径向热管省煤器，包括炉气管道和径向热管，多根径向热管通过弯管串联蛇形排列在炉气管道内，径向热管的设置方向与炉气管道中炉气的流动方向垂直，径向热管为针翅管式径向热管，所述针翅管式径向热管由针翅管和基管组成，针翅管套接在基管外，针翅管与基管间填充工质，针翅管式径向热管两侧用堵头封死为真空结构。

本实用新型针翅管上的针形散热翅为垂直设置的直径4-12mm的钢钉，针翅管的管径38-68mm。

由于硫铁矿制酸焙烧工段炉气中含有大量的SO₂和少量的SO₃，如新增普通的列管换热器设备，一旦其管壁温度过低，将会出现露点腐蚀现象，易发生泄漏，而且不能修复，影响系统的整体运行。本实用新型采用了针翅管式径向热管作为传热元件，针翅管式径向热管省煤器设备在降低烟气温度的同时，可以预热焙烧工段余热锅炉给水。热管本身及设备的结构可以从根本上避免含硫炉气和水侧相接触，而且，即使炉气侧热管腐蚀泄漏，也不会使水和炉气互通，水侧仍可正常运行，不会因该设备而使系统停车。本实用新型适用于各种需要炉气余热回收的场合，不会积灰，对高温高腐蚀等恶劣工作环境也能很好的适应。

考虑到该工段炉气中有较大灰量，本实用新型径向热管的设置方向与炉气管道中炉气的流动方向垂直，针翅管上的针形散热翅为垂直设置的钢钉，气流在钢针的圆柱背面形成对称的稳态旋涡和回流区，热边界层不断的被破坏和再形成，强化了烟气侧的对流换热系数。并在气流的强烈冲击下，钢针自身产生轻微振动，加上烟气的强烈紊流冲刷，从而使设备具备较强的自除灰能力和预防灰结垢能力。同时，本实用新型的采用的针翅管结构小巧紧凑，管径一周上可布置16支钢钉，增大了传热面，由于结构小巧，同样的炉气管道内也可以设置更多的径向热管。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型针翅管式径向热管的结构示意图。

具体实施方式

如图1，本实用新型包括炉气管道1和针翅管式径向热管2，多根针翅管式径向热管2通过弯管3串联蛇形排列在炉气管道1内，针翅管式径向热管2的设置方向与炉气管道1中炉气的流动方向垂直，针翅管式径向热管2由针翅管21和基管22组成，针翅管21套接在基管22外，针翅管21与基管22间填充工质23，针翅管式径向热管2两侧用堵头24封死为真空结构。如图2所示。

本实用新型针翅管21上的针形散热翅25为垂直设置的直径4-12mm的钢钉，针翅管21的管径38-68mm。作为优选方式，绕针翅管21一周均匀分布16支钢钉。

本实用新型的针翅管式径向热管在高真空密闭管腔液池里充入特定的工质，热流体通过钢钉和外管受热面使工质汽化。在管腔内蒸汽的压差作用下，工质蒸汽流向基管外壁，由于基管内流动的是冷流体，工质蒸汽在基管外壁发生凝结并释放热量，热量传给基管中的冷流体，使冷流体获得热量。而在基管外壁上凝结的工质液再次吸收热量蒸发汽化，然后在基管外壁放出热量，使热量在冷热流体间产生传递，周而复始。

本实用新型将多根径向热管串连起来构成蛇形盘管束，锅炉给水流经径向热管的管内。当腐蚀性炉气与径向热管管束进行换热后，径向热管内的工质被汽化，加热径向热管基管内的锅炉给水。由于径向热管内汽-液两相处于饱和平衡状态，径向热管管壁具有良好的等温性，可以避免存在于普通省煤器进水处的局部“冷区”，通过进行合理的结构设计可提高径向热管管束的管壁温度保持在腐蚀性烟气露点温度之上，从而避免酸露点腐蚀发生，提高设备的使用寿命，保证生产的正常运行。实际应用中也可根据不同工艺要求灵活布置径向热管管束。同时由于径向热管元件为双层结构，万一在开停车或热回收设备发生泄漏引起径向热管外壁蚀穿时，基管中的锅炉给水也不会泄漏到炉气管道。

因为径向热管内部是抽高真空的，所以工作介质极易蒸发汽化，且均为相变传热，管内传热热阻很小，能以较小的温差获得较大的传热率，而且结构简单，特别是由于径向热管特有的传热机理，可以很方便地进行管外传热强化，如加钢钉等扩展传热面，以克服气体换热系数较小的问题，使整个设备结构紧凑，本实用新型的针翅管结构小巧紧凑，管径一周上可布置16支钢钉，增大了传热面。

本实用新型采用针翅管式径向热管作为传热元件有以下好处：

a)高传热系数：径向热管的传热是利用热管内流体状态变化来进行传热，传热系数很高。为提高径向热管外与气流的对流传热系数，管外设置了钢钉，更进一步改善了整体的传热特性；

b)传送热量的能力大：送热量，是指从沸腾段到凝结段所送的热量值，这种传送在热管中是靠传送潜热的方式进行的，因此远远地大于靠导热、流体流动等其它方式所能传送的能力；

c)良好的等温性：由于管内部的工作液纯度高，径向热管内部的沸腾和凝结过程，即是恒温又是恒压的过程，因此加热段和冷却段都是恒温带；

d)热流体和冷流体互不泄漏：热管换热器一侧管子有损坏，只是该热管失效，换热面积减少一些，但两种介质互不泄漏，这是因为热管的另一侧还是封闭的，这一优点对于连续性生产的装置显得十分重要，因为它不会造成装置频繁停车；

e)结构简单、元件可更换：由于径向热管的元件为独立安装，因而不仅结构简单，而且热管元件的数量可根据换热量而增减，同时还可单独地进行更换；

f)径向热管设备投资少、维护方便：安全可靠，没有其他辅助设备，运行费用低。

通过控制热管冷热流体侧的热流密度来控制热管管壁温度，尽可能地使热管管壁温度始终高于200℃，从而在设计上来保证热管蒸发器长期、安全、可靠地运行。本实用新型采用的针翅管式径向热管，可以大大缓解积灰问题，并具有传热性能高、结构紧凑等优点。

(1)采用针翅管扩展传热面，克服了换热气体换热系数小的问题，使设备结构紧凑，从而降低设备投资；

(2)针翅管对炉气流动的阻力低，对系统阻力影响小；

(3)根据炉气冲刷特性，针型管可以做成不同的表面形状，无论烟气从哪个方向冲刷管束，气流在钢针的圆柱背面形成对称的稳态旋涡和回流区，热边界层不断地被破坏和再形成，强化了炉气侧的对流换热系数。并在气流的强烈冲击下，钢针自身产生轻微振动，加上烟气的强烈紊流冲刷，针型管具备较强的自除灰能力和预防灰结垢能力；

(4)根据炉气特性，合理调整介质流速及针翅管式径向热管上钢钉布置密度，使炉气在穿越针翅管表面时，由气流实现自清灰，不结垢，不堵塞，保持长时间高效运行。

Claims (3)

1、径向热管省煤器，包括炉气管道(1)和径向热管，其特征是多根径向热管通过弯管(3)串联，蛇形排列在炉气管道(1)内，径向热管的设置方向与炉气管道(1)中炉气的流动方向垂直，径向热管为针翅管式径向热管(2)，所述针翅管式径向热管(2)由针翅管(21)和基管(22)组成，针翅管(21)套接在基管(22)外，针翅管(21)与基管(22)间填充工质(23)，针翅管式径向热管(2)两侧用堵头(24)封死为真空结构。

2、根据权利要求1所述的径向热管省煤器，其特征是针翅管(21)上的针形散热翅(25)为垂直设置的直径4-12mm的钢钉，针翅管(21)的管径38-68mm。

3、根据权利要求2所述的径向热管省煤器，其特征是绕针翅管(21)一周均匀分布16支钢钉。

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