專利名稱：冶金高爐空氣冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新的冶金高爐用空氣冷卻器(簡(jiǎn)稱空冷器)結(jié)構(gòu)。
高爐冷卻用空冷技術(shù)(空冷器)是提高爐齡、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染的重大進(jìn)步。空冷器采用軟水閉路循環(huán)冷卻方式，無(wú)蒸發(fā)泄漏，不易產(chǎn)生沉淀物，不易結(jié)垢，各種設(shè)備工作狀態(tài)良好，一代爐齡大幅度提高，是傳統(tǒng)的開路循環(huán)冷卻方式所不能比的。而目前應(yīng)用于高爐空冷的普遍為立式空冷器，它由構(gòu)架、風(fēng)機(jī)、循環(huán)水管道、熱交換管束和管束洗裝置構(gòu)成，其熱交換管束采用單管程布置方式，約一半的循環(huán)水管道需要布置在整機(jī)構(gòu)架的上部，擋住了一部分氣流通道，局部阻力損失大，增加了構(gòu)架負(fù)荷，操作與維修不便；管束的單管結(jié)構(gòu)為圓管繞翅片，兩端固定，氣流阻力損失大，換熱系數(shù)小，圓管與繞片結(jié)合強(qiáng)度低，位于管束外側(cè)的沖洗裝置采用單行走驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)行不夠穩(wěn)定可靠，缺乏安全措施。
本實(shí)用新型的目的旨在克服上述已有技術(shù)之缺點(diǎn)，以得到一種結(jié)構(gòu)合理、氣流阻力損失小，換熱系數(shù)高、溫變適應(yīng)性強(qiáng)的及能夠安全可靠自行清灰、強(qiáng)制換熱的空冷器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的熱交換管束采用雙數(shù)管程布置方式，循環(huán)水管道設(shè)置在構(gòu)架下方，管束的進(jìn)、出水管箱設(shè)在管束的下端，管束上端設(shè)置的活動(dòng)管箱可沿管軸心線方向活動(dòng)，以適應(yīng)管束由于熱脹冷縮引起的長(zhǎng)度變化。熱交換管束的單管結(jié)構(gòu)為橢圓管串矩形翅片，在管束外側(cè)縱向全長(zhǎng)設(shè)有可橫向移動(dòng)的噴霧冷卻噴頭，并設(shè)有沖洗裝置，同時(shí)在管束內(nèi)側(cè)與引風(fēng)機(jī)夾角處設(shè)有導(dǎo)風(fēng)板，以引導(dǎo)風(fēng)流避免渦流區(qū)的產(chǎn)生。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)敘述。


圖1為空冷器立式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為沖洗裝置示意圖。
圖3為矩形翅片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為活動(dòng)管箱活動(dòng)連接處示意圖。
圖1中，循環(huán)水管道5布置在構(gòu)架4下方，構(gòu)架4不承受管道重量。熱交換管束2采用雙數(shù)管程方式布置，進(jìn)出水管箱設(shè)在管束2的下端。在管束2外側(cè)設(shè)有沖洗裝置3，可進(jìn)行沖洗清灰和噴霧，降低環(huán)境溫度，強(qiáng)化傳熱。另外，在引風(fēng)機(jī)1與管束2內(nèi)側(cè)夾角的對(duì)角處設(shè)有導(dǎo)風(fēng)板6，以引導(dǎo)風(fēng)流避免渦流區(qū)的產(chǎn)生。從高爐冷卻壁出來(lái)的循環(huán)水(熱介質(zhì))進(jìn)入空冷管箱及管束2內(nèi)，構(gòu)架4上方懸吊的引風(fēng)機(jī)1不停地旋轉(zhuǎn)，使空氣(冷介質(zhì))以一定的迎面風(fēng)速?gòu)墓苁鈾M掠穿過(guò)管束2，循環(huán)水與空氣進(jìn)行熱交換，被冷卻后的循環(huán)水回到高爐冷卻壁，吸收爐體及熱風(fēng)閥的一部分熱量，從而保證高爐在規(guī)定溫度下正常工作。
圖2為本實(shí)用新型的熱交換橢圓單管所串的矩形翅片示意圖。矩形翅片的平面與橢圓管軸心線垂直，翅片間距為1～10mm，橢圓管的短長(zhǎng)軸比值為0.25～0.55，短軸長(zhǎng)度為4～42mm，長(zhǎng)軸為16～85mm，其使用狀態(tài)為橢圓管的長(zhǎng)軸與進(jìn)風(fēng)氣流方向平行。矩形翅片的長(zhǎng)寬比值為1.5～2.5，長(zhǎng)27～117mm，寬12～55mm，厚度為0.05～1.5mm，翅片上開有6～36個(gè)多邊形翻爪，翻爪通常垂直于翅片平面，也可與翅片平面成一定角度。其中位于矩形翅片四角的四個(gè)梯形翻爪為定距爪，梯形定距爪的兩腰及寬底為翻邊，其余翻爪在中心橢圓孔周圍呈氣流線流線形分布。翅片橢圓孔有翻邊，其寬度小于定距爪的高度。橢圓管串矩形翅片后，采用整體熱浸鋅工藝。使翅片與橢圓管牢固連成一體，無(wú)間隙熱阻，強(qiáng)度高，防護(hù)性能好。
如圖3所示，本實(shí)用新型的沖洗裝置3由上導(dǎo)軌11、下導(dǎo)軌8、沖洗器及其提升裝置14，車架15及行走驅(qū)動(dòng)部分組成。行走驅(qū)度部分位于上導(dǎo)軌11上，包括兩個(gè)安裝在車架15頂部?jī)啥说尿?qū)動(dòng)器10、12，在車架15上部連接有跨過(guò)上導(dǎo)軌11的防掉安全部件13，如焊接在車架頂部跨過(guò)上導(dǎo)軌的環(huán)或勾。沖洗器的垂直升降由位于車架頂部的提升裝置14來(lái)完成。在架的下端安裝有水平行走輪9，行走于下導(dǎo)軌8的兩翼。
圖3中所示的噴霧冷卻噴頭7安裝在沖洗裝置3的車架15上并由其帶動(dòng)噴霧冷卻噴頭7做橫向移動(dòng)，噴霧冷卻噴頭7沿管束縱向全長(zhǎng)布置，可使整個(gè)空冷器管束的外側(cè)面均勻地被水霧噴射。
如圖4示，活度管箱16由管束支承，其兩端的連接耳與構(gòu)架側(cè)粱連接處采用加長(zhǎng)螺栓孔17，連接螺栓的無(wú)螺紋段長(zhǎng)度稍大于構(gòu)架側(cè)梁與活動(dòng)管箱連接耳厚度之和，形成非緊密連接，可自行調(diào)節(jié)管束4熱脹冷縮，增強(qiáng)了空氣在大溫差環(huán)境下的自適應(yīng)能力。
與已有的空冷器相比，本實(shí)用新型由于采用了雙數(shù)管程式管束布置，循環(huán)水管道布置在構(gòu)架下方，構(gòu)架不必支承管道(包括循環(huán)水)的龐大重量，而只承擔(dān)管束和風(fēng)機(jī)的重量，不僅節(jié)約了大量鋼材，而且安全可靠，便于作業(yè)及維修。
本實(shí)用新型的管束單管結(jié)構(gòu)為橢圓管串矩形翅片，與相同截面積的圓管相比，管外表面積約多15％，由于橢圓管截面形狀非常適合于空氣流線，管后渦漩區(qū)小，其阻力可降低15～25％左右，管外給熱系數(shù)可提高25％，風(fēng)機(jī)功率相應(yīng)減小。矩形翅片上的翻爪對(duì)翅片起到開縫加肋、破壞翅片附面層的雙重作用，實(shí)現(xiàn)空氣側(cè)紊流流動(dòng)，提高換熱效率。
與已有的空冷器相比，由于本實(shí)用新型的沖洗裝置在車架頂部配有兩個(gè)行走驅(qū)動(dòng)器，并設(shè)有車架安全防掉裝置，驅(qū)動(dòng)輪行走于上導(dǎo)軌，運(yùn)行安全穩(wěn)定，當(dāng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)可繼續(xù)運(yùn)行，提高了沖洗裝置實(shí)施沖洗、噴霧強(qiáng)制換熱降溫的可靠性，特別是在高溫季節(jié)，可確保高爐正常生產(chǎn)。另外，在沖洗裝置車架上安裝的噴霧冷卻噴頭可滿足空冷器在盛夏季節(jié)出現(xiàn)異常高溫時(shí)快速?gòu)?qiáng)制降溫。
權(quán)利要求1.一種冶金高爐用空氣冷卻器(簡(jiǎn)稱“空冷器)由構(gòu)架4、風(fēng)機(jī)1、循環(huán)水管道5、熱交換管束2和沖洗裝置3組成，其特征在于空冷器的循環(huán)水管道5布置在構(gòu)架4下方，熱交換管束2為雙數(shù)管程布置，進(jìn)出水管箱設(shè)在管束2的下端，管束2上端設(shè)置可沿管軸心線方向活動(dòng)的活動(dòng)管箱16，以適應(yīng)管束2由于熱脹冷縮而引起的長(zhǎng)度變化，管束2的單管結(jié)構(gòu)為橢園管串矩形翅片，在管束2外側(cè)縱向全長(zhǎng)設(shè)有可橫向移動(dòng)的噴霧冷卻噴頭7，在管束內(nèi)側(cè)與風(fēng)機(jī)1夾角的對(duì)角處設(shè)有導(dǎo)風(fēng)板6，以引導(dǎo)風(fēng)流避免渦流區(qū)的產(chǎn)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空冷器，其特征在于所述管束2的橢圓單管的長(zhǎng)軸與進(jìn)風(fēng)氣流方向平行，橢圓管所串矩形翅片上開有6～36個(gè)多邊形翻爪，其中有4個(gè)梯形翻爪為定距爪，其余翻爪在翅片中心橢圓孔周圍呈氣流流線形分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的空冷器，其特征在于所述的橢圓管短軸與長(zhǎng)軸長(zhǎng)度比值為0.25～0.55，短形翅片的長(zhǎng)寬比值為1.5～2.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的空冷器，其特征在于所述的沖洗裝置3由上導(dǎo)軌11、下導(dǎo)軌8、沖洗器及其提升裝置14、車架15及行走驅(qū)動(dòng)部分組成，行走驅(qū)動(dòng)部分位于上導(dǎo)軌11并由兩上驅(qū)動(dòng)器10、12組成，在車架15上部連接有跨過(guò)上導(dǎo)軌11的防掉安全部件13。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空冷器，其特征在于其中所述的噴霧冷卻噴頭7安裝在沖洗裝置3的車架15上并由其帶動(dòng)噴霧冷卻噴頭7做橫向移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的空冷器，其特征在于活動(dòng)管箱16與管束側(cè)梁連接處采用加長(zhǎng)螺栓孔17連接螺栓的無(wú)螺紋段長(zhǎng)度稍大于側(cè)梁與活動(dòng)管箱連接耳厚度之和。
專利摘要本實(shí)用新型為一種新的冶金高爐用立式空氣冷卻器，其熱交換管束采用雙數(shù)管程式布置，循環(huán)水管道位于構(gòu)架下方，減輕了構(gòu)架負(fù)荷，可節(jié)約鋼材。熱交換管單管結(jié)構(gòu)是橢圓管串短形翅片，翅片上有翻爪起開縫加肋、破壞翅片附面層的雙重作用；與相同截面積的圓管相比，橢圓管可降低氣流阻力，提高管外給熱系數(shù)，減少風(fēng)機(jī)的功率、沖洗裝置具有沖洗清灰、噴霧強(qiáng)制換熱的功能，并且運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠。
文檔編號(hào)C21B7/10GK2070738SQ90200960
公開日1991年2月6日 申請(qǐng)日期1990年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月25日
發(fā)明者趙和通, 張榮克, 張?jiān)? 陳占勇, 賴周平, 郭寶英, 劉金玉, 馬樹林, 胡復(fù)華, 肖榮凱, 史夢(mèng)良, 何愛(ài)工, 宋貴, 何桂榮 申請(qǐng)人:張家口冶金制氧機(jī)備件廠, 中國(guó)石油化工總公司北京設(shè)計(jì)院