專利名稱：配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鍋爐應(yīng)用領(lǐng)域，特別是管殼式余熱鍋爐，具體地說是配裝有螺旋 扁管的管殼式余熱鍋爐。
背景技術(shù)：
目前我國政府計劃到2020年將碳排放量減少40% _45%，各大廠礦企業(yè)都面臨著 巨大的減排壓力。政府正在推行各項有利于節(jié)能減排的政策，其中余熱回收利用是作為提 高能源利用效率的一種有效途徑，國家出臺了多項政策鼓勵企業(yè)進(jìn)行余熱回收利用。在節(jié) 能、環(huán)保政策的大力推動下，余熱鍋爐的需求迅猛增長，市場容量巨大。2008年國內(nèi)余熱鍋 爐企業(yè)銷售額約34億元，預(yù)計未來5年國內(nèi)余熱鍋爐市場容量將達(dá)280億元，國際市場約 400億元，共計約680億元，余熱鍋爐行業(yè)市場前景廣闊。我國余熱資源非常豐富，特別是在 石油、石化、鋼鐵、有色、化工、水泥、建材、輕工和煤炭等行業(yè)，余熱資源約占燃料消耗總量 的17% _67%，其中可回收利用的余熱資源約占余熱總資源的60%。目前我國余熱資源利 用比例低，大型鋼鐵企業(yè)余熱利用率約為30% _50%，其他行業(yè)更低，余熱利用效率具有很 大的提升潛力。目前市場上的余熱鍋爐品種很多，均包括汽泡、水泡和熱交換器，其設(shè)計各 有千秋。熱交換器是熱能交換的主要部件，管件的布局、設(shè)計都會嚴(yán)重影響熱能的利用，怎 樣才能發(fā)揮最大的熱能利用率，節(jié)約成本是本實用新型要解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀，提供一種具有熱能利 用率高，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，吊裝方便等優(yōu)點，同時節(jié)省材料，造價低，且安裝方便的配裝有 螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐。本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為配裝有螺旋扁管的管殼式余 熱鍋爐，包括殼體，所述殼體設(shè)置有煙氣進(jìn)口、煙氣出口、進(jìn)水口和蒸汽出口及外頭蓋，其殼 體內(nèi)設(shè)置有前端管箱、固定管板、折流板、浮動管板和浮頭蓋，所述固定管板和浮動管板之 間固定連接有能使管內(nèi)和管外流體產(chǎn)生湍流、并增加熱交換面的螺旋扁管管束。為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括上述的螺旋扁管管束由多根螺旋扁管組成，所述螺旋扁管管束與固定管板和浮動 管板采用脹接或焊接或脹焊并用的方式固定相連接。上述的螺旋扁管具有間隔設(shè)置的螺旋部，螺旋部沿軸線任一質(zhì)點的橫截面呈螺旋 漸變的橢圓形或長圓形。上述的間隔設(shè)置的螺旋部為左旋部或右旋部，所述螺旋部的間隔為具有截面呈橢 圓形或長圓形的直管或彎管的過渡段。上述的間隔設(shè)置的螺旋部組合方式為左旋部和右旋部相互交替分布或為右旋部 和左旋部相互交替分布，其相互交替的間隔為具有截面呈橢圓形或長圓形的直管或彎管的 過渡段。[0010]上述的煙氣出口設(shè)置在殼體靠近前端的頂部，所述煙氣進(jìn)口設(shè)置在殼體與煙氣出 口相對的底部。上述的殼體中安裝有五道折流板，折流板配裝在固定管板和浮動管板之間，所述 螺旋扁管管束穿過折流板與固定管板和浮動管板相連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，管殼中配設(shè) 有經(jīng)壓扁后扭曲成型的螺旋扁管；螺旋扁管間隔設(shè)置有螺旋部，并且螺旋部沿軸線任一質(zhì) 點的橫截面呈螺旋漸變的橢圓形或長圓形，管內(nèi)流道因管子的扭曲而呈螺旋狀。呈螺旋狀 的螺旋扁管管內(nèi)腔壁和管外周壁的表面積比起標(biāo)準(zhǔn)的直管要大的多，使得受熱的熱交換面 積大大增加，位于螺旋扁管管內(nèi)腔的受熱介質(zhì)熱交換效率大大提高。管內(nèi)管外處于螺旋流 動，流體在管內(nèi)和管外大體呈縱向流動，同時伴隨有橫向螺旋運動，這種流速和流向的周期 性改變加強(qiáng)了流體的軸向混合和湍流度，從而強(qiáng)化了傳熱效能。本實用新型的配裝有螺旋 扁管的管殼式余熱鍋爐，具有體積小，成本造價低，熱能利用率高，且易于安裝實施等優(yōu)點， 可廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、鋼鐵、有色、化工、水泥、建材、輕工、煤炭等行業(yè)。

[0013]圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2是圖1中螺旋扁管的結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖3是圖2中的G處放大視圖；[0016]圖3a是圖3中的A-A向剖視圖；[0017]圖3b是圖3中的B-B向剖視圖；[0018]圖3c是圖3中的C-C向剖視圖；[0019]圖3d是圖3中的D-D向剖視圖；[0020]圖4是圖2中的F處放大視圖；[0021]圖4a是圖4中的A-A向剖視圖；[0022]圖4b是圖4中的B-B向剖視圖；[0023]圖4c是圖4中的C-C向剖視圖；[0024]圖4d是圖4中的D-D向剖視圖；[0025]圖5是圖2中的E-E向剖視圖；[0026]圖6是圖1中螺旋扁管管束的裝配結(jié)構(gòu)示意圖[0027]圖7是本實用新型實施例的工作原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。圖1至圖7所示為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中的附圖標(biāo)記為螺旋扁管1、左旋部lc、右旋部Id、過渡段le、煙氣進(jìn)口 2、煙 氣出口 3、進(jìn)水口 4、蒸汽出口 5、前端管箱6、固定管板7、折流板8、浮動管板9、殼體10、浮 頭蓋11、螺旋扁管管束12、外頭蓋13。如圖1至圖7所示，本實用新型的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，包括殼體 10，所述殼體10設(shè)置有煙氣進(jìn)口 2、煙氣出口 3、進(jìn)水口 4和蒸汽出口 5及外頭蓋13，其中殼體10內(nèi)設(shè)置有前端管箱6、固定管板7、折流板8、浮動管板9和浮頭蓋11，所述固定管板 7和浮動管板9之間固定連接有能使管內(nèi)和管外流體產(chǎn)生湍流、并增加熱交換面的螺旋扁 管管束12。螺旋扁管管束12由多根螺旋扁管1組成，螺旋扁管1是一種新型的換熱元件， 它以圓管為基管，經(jīng)壓扁后扭曲成型，如圖2所示，螺旋扁管1具有間隔設(shè)置的螺旋部，螺旋 部可以是左旋部Ic或右旋部ld，當(dāng)然最理想的組合方式為左旋部Ic和右旋部Id相互交替 分布，或為右旋部Id和左旋部Ic相互交替分布，采用螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，由于流 體在管內(nèi)外處于螺旋旋轉(zhuǎn)方式流動，改變和加強(qiáng)了流體的軸向混合和湍流度，從而強(qiáng)化了 傳熱，具有更高的熱利用率。如圖3、圖4所示為螺旋扁管1的左旋部Ic和右旋部Id的放大視圖。圖3a至圖 3d是圖3中的剖視圖，從剖視圖中可以看出，左旋部Ic任意一處的截面都是橢圓形或長圓 形，同樣，圖4a至圖4d是圖4中的剖視圖，右旋部Id任意一處的截面也都是橢圓形或長圓形。間隔設(shè)置的螺旋部的間隔為過渡段le，如圖5所示，本實施例中過渡段Ie是截面 呈橢圓形或長圓形的直管或彎管，螺旋部通過過渡段Ie相連接。本實用新型的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，煙氣出口 3設(shè)置在殼體10靠近 前端的頂部，煙氣進(jìn)口 2設(shè)置在殼體10與煙氣出口 3相對的底部，殼體10中安裝有五道折 流板8，折流板8配裝在固定管板7和浮動管板9之間，螺旋扁管管束12穿過折流板8與固 定管板7和浮動管板9相連接。螺旋扁管管束12與固定管板7和浮動管板9采用脹接或 焊接或脹焊并用的方式固定相連接。殼體10與浮動管板9采用焊接方式；固定管板7和管 箱通過法蘭連接成一體。工作時，水經(jīng)給水管道進(jìn)入鍋殼，水在鍋殼內(nèi)吸熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá) 汽包中，由汽包使水、汽分離。分離出來的水經(jīng)下降管回到鍋殼內(nèi)，形成水循環(huán)；分離出來的 蒸汽經(jīng)蒸汽管道送到下游設(shè)備進(jìn)行使用，如用于汽輪機(jī)發(fā)電，或者供生產(chǎn)、生活取暖用。熱煙氣經(jīng)煙氣進(jìn)口 2進(jìn)入螺旋扁管管束12，由煙氣出口 3離開鍋爐去下游設(shè)備進(jìn) 行使用或排向大氣。本實用新型的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，配裝有螺旋扁管，使管內(nèi)管外 處于螺旋流動，流體在管內(nèi)和管外大體呈縱向流動，同時伴隨有橫向螺旋運動，這種流速和 流向的周期性改變加強(qiáng)了流體的軸向混合和湍流度，從而強(qiáng)化了傳熱。實驗研究表面螺旋 扁管內(nèi)外膜傳熱系數(shù)比光管的內(nèi)外膜傳熱系數(shù)大幅度提高，雷諾數(shù)低時最為明顯，達(dá)到2-4 倍，隨著雷諾數(shù)的增大效果略微降低，通常也可提高傳熱系數(shù)1.5倍以上。本實用新型的最佳實施例已闡明，由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員做出的各種變化或改型 都不會脫離本實用新型的范圍。
權(quán)利要求配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，包括殼體(10)，所述殼體(10)設(shè)置有煙氣進(jìn)口(2)、煙氣出口(3)、進(jìn)水口(4)和蒸汽出口(5)及外頭蓋(13)，其特征是所述的殼體(10)內(nèi)設(shè)置有前端管箱(6)、固定管板(7)、折流板(8)、浮動管板(9)和浮頭蓋(11)，所述固定管板(7)和浮動管板(9)之間固定連接有能使管內(nèi)和管外流體產(chǎn)生湍流、并增加熱交換面的螺旋扁管管束(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，其特征是所述的螺旋 扁管管束(12)由多根螺旋扁管(1)組成，所述螺旋扁管管束(12)與固定管板(7)和浮動 管板(9)采用脹接或焊接或脹焊并用的方式固定相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，其特征是所述的螺旋 扁管(1)具有間隔設(shè)置的螺旋部，螺旋部沿軸線任一質(zhì)點的橫截面呈螺旋漸變的橢圓形或 長圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，其特征是所述的間隔 設(shè)置的螺旋部為左旋部(Ic)或右旋部(Id)，所述螺旋部的間隔為具有截面呈橢圓形或長 圓形的直管或彎管的過渡段(Ie)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，其特征是所述的間隔 設(shè)置的螺旋部組合方式為左旋部(Ic)和右旋部(Id)相互交替分布，或為右旋部(Id)和左 旋部(Ic)相互交替分布，其相互交替的間隔為具有截面呈橢圓形或長圓形的直管或彎管 的過渡段(Ie)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，其特 征是所述的煙氣出口(3)設(shè)置在殼體(10)靠近前端的頂部，所述煙氣進(jìn)口(2)設(shè)置在殼 體(10)與煙氣出口(3)相對的底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，其特征是所述的殼體 (10)中安裝有五道折流板(8)，折流板(8)配裝在固定管板(7)和浮動管板(9)之間，所述 螺旋扁管管束(12)穿過折流板(8)與固定管板(7)和浮動管板(9)相連接。
專利摘要本實用新型公開了配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐，包括殼體，其殼體設(shè)置有煙氣進(jìn)口、煙氣出口、進(jìn)水口和蒸汽出口及外頭蓋；殼體內(nèi)設(shè)置有前端管箱、固定管板、折流板、浮動管板和浮頭蓋，所述固定管板和浮動管板之間固定連接有能使管內(nèi)和管外流體產(chǎn)生湍流、并增加熱交換面的螺旋扁管管束，本實用新型的配裝有螺旋扁管的管殼式余熱鍋爐具有熱能利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，吊裝方便等優(yōu)點，同時節(jié)省材料，造價低，可廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、鋼鐵、有色、水泥、建材、輕工、煤炭等行業(yè)。
文檔編號F28F13/02GK201706927SQ201020251810
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月1日
發(fā)明者蔡麗萍, 連海峰 申請人:寧波連通設(shè)備制造有限公司