一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管的制作方法
【專利摘要】一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，由換熱管本體外管壁和換熱管本體內(nèi)管壁構(gòu)成換熱管本體，所述換熱管本體外管壁上分布有蜂窩內(nèi)凹孔，所述蜂窩內(nèi)凹孔為蜂窩狀內(nèi)凹六邊形，流動工質(zhì)在換熱管本體內(nèi)流動，氣體在換熱管本體外流動；蜂窩內(nèi)凹孔會在換熱管表面形成一層保護(hù)氣墊，優(yōu)化含塵氣流在換熱管表面的流動和換熱過程，改善流場、減少積灰，由于其具有自清灰功能，因此提高了換熱管的換熱系數(shù)和換熱效率；本實用新型可以有效延緩鍋爐尾部煙道的積灰和腐蝕，減少吹灰頻次，易于加工制造，適用于在役火電機(jī)組改造及新建火電機(jī)組，對于準(zhǔn)東煤等易于在尾部煙道積灰的煤種也有突出效果。
【專利說明】一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于鍋爐換熱管【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管。

【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐燃燒生成的飛灰容易在尾部煙道受熱面沉積，使得換熱管傳熱條件變差，由此引發(fā)以下問題:
[0003]⑴由于換熱管外壁沉積的灰層絕熱性很強(qiáng)，會降低受熱面的傳熱能力，可使受熱面?zhèn)鳠崮芰档?0% -60%。
[0004]⑵積灰會使尾部煙道受熱面發(fā)生堵塞、傳熱惡化，增加排煙溫度，降低鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
[0005]⑶受積灰影響會造成尾部煙道流通截面積下降、煙速提高，加速鍋爐尾部受熱面的磨損(磨損與煙速的三次方成正比關(guān)系)。
[0006]根據(jù)對某300麗循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行分析，積灰造成的排煙溫度提高，致使鍋爐平均效率降低0.8?2.6%，增加了煤耗和廠用電。而某燃用準(zhǔn)東煤的135MW煤粉鍋爐，由于積灰嚴(yán)重，鍋爐最多只能在60%負(fù)荷下運(yùn)行，還經(jīng)常被迫停爐(連續(xù)運(yùn)行時間僅為60天)，每次因停爐清理積灰、更換爐管等的費(fèi)用約120萬元，少發(fā)電造成的經(jīng)濟(jì)損失更是高達(dá)600多萬元。
[0007]鍋爐換熱管積灰和磨損，不僅與入爐煤和灰的特性有關(guān)，而且還與鍋爐換熱管的設(shè)計參數(shù)有關(guān)(換熱管的排列節(jié)距和布置形式、布置位置，換熱管區(qū)域的煙氣流速和煙溫、換熱管內(nèi)工質(zhì)參數(shù)和管壁溫度等)，同時還受換熱管的運(yùn)行工況影響(管壁外流場及氣固兩相流動特性、換熱管傳熱特性及熱流分布特性、吹灰器形式、布置及其使用頻率、爐膛出口煙溫及排煙溫度的控制等)。
[0008]隨著鍋爐容量的不斷增大，煙道尺寸隨之增大，尾部煙道的煙速和煙溫差異越來越大，積灰現(xiàn)象越來越明顯，特別對于燃用準(zhǔn)東高鈉煤的鍋爐，積灰問題更為嚴(yán)重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，增強(qiáng)換熱管的抗積灰能力、實現(xiàn)自清灰，改善鍋爐運(yùn)行工況，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
[0010]為達(dá)到以上目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0011]一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，由換熱管本體外管壁2和換熱管本體內(nèi)管壁3構(gòu)成換熱管本體I，所述換熱管本體外管壁2上分布有蜂窩內(nèi)凹孔4,所述蜂窩內(nèi)凹孔4為蜂窩狀內(nèi)凹六邊形，流動工質(zhì)在換熱管本體I內(nèi)流動，氣體在換熱管本體I外流動。
[0012]所述換熱管本體I內(nèi)的流動工質(zhì)是水、汽水混合物、過熱蒸汽、再熱蒸汽、空氣或煙氣。
[0013]所述蜂窩內(nèi)凹孔4的六邊形每個邊長e的長度為0.1?3mm。
[0014]所述蜂窩內(nèi)凹孔4的內(nèi)凹深度h為0.1?2mm。
[0015]所述換熱管本體外管壁2上全部分布或部分分布有蜂窩內(nèi)凹孔4。
[0016]所述蜂窩內(nèi)凹孔4在換熱管本體外管壁2上連續(xù)分布或間斷分布。
[0017]所述蜂窩內(nèi)凹孔4彼此之間的間距s為0.5?5mm。
[0018]所述換熱管本體I的管壁厚度d為2?15mm。
[0019]蜂窩內(nèi)凹孔4分布在換熱管本體外管壁2上，流動工質(zhì)水、汽水混合物、過熱蒸汽、再熱蒸汽、空氣或煙氣在換熱管本體I內(nèi)流動，氣體在換熱管本體I外流動，在此過程中完成熱量的傳遞和交換。
[0020]為了提高傳熱效果和抗積灰能力，蜂窩內(nèi)凹孔4可以在換熱管本體外管壁2上連續(xù)分布，也可以在換熱管本體外管壁2上間斷分布。換熱管本體外管壁2上全部分布有蜂窩內(nèi)凹孔4，也可以部分分布有蜂窩內(nèi)凹孔4。蜂窩內(nèi)凹孔4為蜂窩六邊形，每個邊長e的長度為0.1?3mm,內(nèi)凹深度h為0.1?2mm,蜂窩內(nèi)凹孔4彼此之間的間距s為0.5?5mm。
[0021]為了增加換熱管的機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命,換熱管本體I的管壁厚度d為2?15mm,可以增強(qiáng)其對壓力的耐受能力、對熱負(fù)荷變化的適應(yīng)性，避免發(fā)生變形、拉裂。
[0022]由于蜂窩內(nèi)凹孔4的存在煙氣中的飛灰會在換熱管上碰撞反彈，避免了灰的沉積。蜂窩內(nèi)凹孔4表面形成的“氣墊”(蜂窩內(nèi)凹孔4會在換熱管本體外管壁2上形成擾動保護(hù)層)，也會減少顆粒對換熱管的沖刷。對于燃用準(zhǔn)東煤的鍋爐，由于積灰層受蜂窩內(nèi)凹孔4的影響，在換熱管本體外管壁2上以薄厚不均的方式存在，積灰層黏貼不牢固，容易被吹灰器氣流打散、吹落，因此，鍋爐連續(xù)運(yùn)行周期顯著延長。
[0023]本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0024]1.改善了換熱管表面的流動特性，具有自清灰的功效，減輕了積灰，形成的積灰層比較疏松便于吹灰處理。
[0025]2.蜂窩內(nèi)凹孔表面形成的“氣墊”減輕了含塵氣流對換熱管的磨損。
[0026]3.蜂窩內(nèi)凹孔可以強(qiáng)化傳熱，傳熱系數(shù)高。
[0027]4.帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管易于加工制造，適用于新建機(jī)組和在役機(jī)組改造，成本低。
[0028]總之，蜂窩內(nèi)凹孔會在換熱管表面形成一層保護(hù)氣墊，優(yōu)化含塵氣流在換熱管表面的流動和換熱過程，改善流場、減少積灰，由于其具有自清灰功能，因此提高了換熱管的換熱系數(shù)和換熱效率。本實用新型可以有效延緩鍋爐尾部煙道的積灰和腐蝕，減少吹灰頻次，易于加工制造，適用于在役火電機(jī)組改造及新建火電機(jī)組，對于準(zhǔn)東煤等易于在尾部煙道積灰的煤種也有突出效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本實用新型蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁的連續(xù)布置示意圖。
[0031]圖3為本實用新型蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁的間斷布置示意圖。
[0032]圖4為本實用新型蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁的全部分布和部分分布比較示意圖(間斷型部分分布)。
[0033]圖5為本實用新型蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁的全部分布和部分分布比較示意圖(整體型部分分布)。
[0034]圖6為本實用新型蜂窩內(nèi)凹孔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖7為本實用新型蜂窩內(nèi)凹孔的自清灰原理示意圖。
[0036]圖中:
[0037]I——換熱管本體2——換熱管本體外管壁
[0038]3——換熱管本體內(nèi)管壁4——蜂窩內(nèi)凹孔
[0039]h——蜂窩內(nèi)凹孔深度
[0040]e—蜂窩內(nèi)凹孔六邊形邊長
[0041]s—蜂窩內(nèi)凹孔彼此間距

【具體實施方式】
[0042]以下結(jié)合附圖及具體實施例，對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0043]實施例一
[0044]某新建240t/h循環(huán)流化床鍋爐，參見圖1、圖2、圖6和圖7，該鍋爐省煤器和空預(yù)器采用帶有蜂窩狀外管壁的自清灰換熱管，省煤器和空預(yù)器(換熱管本體I)內(nèi)的流動工質(zhì)是水和空氣，換熱管本體I外流動的是煙氣，換熱管本體I的管壁厚度d為3mm。
[0045]換熱管本體外管壁2上全部分布有蜂窩內(nèi)凹孔4，蜂窩內(nèi)凹孔4在換熱管本體外管壁2上連續(xù)分布。蜂窩內(nèi)凹孔4為蜂窩六邊形，六邊形每個邊長e的長度為0.2mm，內(nèi)凹深度h為0.2mm,蜂窩內(nèi)凹孔4彼此之間的間距s為4mm。
[0046]為減輕省煤器和空預(yù)器可能產(chǎn)生的積灰，采用吹灰器定期對省煤器和空預(yù)器進(jìn)行吹掃，實際運(yùn)行可以保證排煙溫度低于125°C。
[0047]實施例二:
[0048]某在役480t/h煤粉鍋爐，參見圖1、圖2、圖6和圖7，該鍋爐采用光管過熱器、H型省煤器和光管空預(yù)器，由于鍋爐摻燒大量準(zhǔn)東煤，尾部煙道積灰嚴(yán)重(頻繁堵死)，連續(xù)運(yùn)行時間僅為2個月，平均負(fù)荷僅為65%，排煙溫度高達(dá)182°C。
[0049]采用帶有蜂窩狀外管壁的自清灰換熱管對尾部煙道過熱器、省煤器和空預(yù)器進(jìn)行改造。其中:
[0050]⑴過熱器內(nèi)的流動工質(zhì)是蒸汽，過熱器外流動的是煙氣，過熱器(換熱管本體I)的管壁厚度d為6mm。換熱管本體外管壁2上全部分布有蜂窩內(nèi)凹孔4，蜂窩內(nèi)凹孔4在換熱管本體外管壁2上連續(xù)分布。蜂窩內(nèi)凹孔4為蜂窩六邊形，六邊形每個邊長e的長度為
0.5mm,內(nèi)凹深度h為0.3mm，蜂窩內(nèi)凹孔4彼此之間的間距s為6mm。
[0051]⑵省煤器內(nèi)的流動工質(zhì)是水，省煤器外流動的是煙氣，省煤器(換熱管本體I)的管壁厚度d為4mm。換熱管本體外管壁2上全部分布有蜂窩內(nèi)凹孔4，蜂窩內(nèi)凹孔4在換熱管本體外管壁2上連續(xù)分布。蜂窩內(nèi)凹孔4為蜂窩六邊形，六邊形每個邊長e的長度為
0.6mm,內(nèi)凹深度h為0.3mm，蜂窩內(nèi)凹孔4彼此之間的間距s為5mm。
[0052]⑶空預(yù)器內(nèi)的流動工質(zhì)是空氣，過熱器外流動的是煙氣，過熱器(換熱管本體I)的管壁厚度d為3mm。換熱管本體外管壁2上全部分布有蜂窩內(nèi)凹孔4，蜂窩內(nèi)凹孔4在換熱管本體外管壁2上連續(xù)分布。蜂窩內(nèi)凹孔4為蜂窩六邊形，六邊形每個邊長e的長度為
0.4mm,內(nèi)凹深度h為0.1mm，蜂窩內(nèi)凹孔4彼此之間的間距s為3mm。
[0053]改造結(jié)束后，通過布置在尾部煙道的吹灰器可以很容易的吹掃下積灰，堵死現(xiàn)象消除，鍋爐連續(xù)運(yùn)行周期可以穩(wěn)定在6個月以上，平均負(fù)荷可以維持在90%以上，排煙溫度最聞不超過138 C。
[0054]實施例三:
[0055]某在役1000t/h循環(huán)流化床鍋爐，參見圖1和圖3，空預(yù)器堵塞嚴(yán)重，排煙溫度超過設(shè)計值50°C。
[0056]采用帶有蜂窩狀外管壁的自清灰換熱管對空預(yù)器進(jìn)行改造，蜂窩內(nèi)凹孔4在換熱管本體外管壁2上間斷分布。改造后鍋爐排煙溫度降低至設(shè)計值。
[0057]實施例四
[0058]某在役1000t/h煤粉鍋爐，參見圖1和圖4，空預(yù)器頻繁堵塞。
[0059]采用帶有蜂窩狀外管壁的自清灰換熱管對空預(yù)器進(jìn)行改造，蜂窩內(nèi)凹孔4在換熱管本體外管壁2上間斷型部分分布。改造后空預(yù)器頻繁堵塞現(xiàn)象消除。
[0060]實施例五
[0061]某在役240t/h煤粉鍋爐，參見圖1和圖5，排煙溫度高于設(shè)計值40°C。
[0062]采用帶有蜂窩狀外管壁的自清灰換熱管對空預(yù)器進(jìn)行改造，蜂窩內(nèi)凹孔4在換熱管本體外管壁2上整體型部分分布，蜂窩內(nèi)凹孔4只布置在迎風(fēng)測，背風(fēng)測不布置，改造后鍋爐排煙溫度降低了 30°C，鍋爐效率提高約1.2%。
[0063]以上是結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本實用新型并非只限于這些【具體實施方式】，任何在本實用新型基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)和變化，都在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，其特征在于:由換熱管本體外管壁(2)和換熱管本體內(nèi)管壁(3)構(gòu)成換熱管本體(I)，所述換熱管本體外管壁(2)上分布有蜂窩內(nèi)凹孔(4)，所述蜂窩內(nèi)凹孔(4)為蜂窩狀內(nèi)凹六邊形，流動工質(zhì)在換熱管本體(I)內(nèi)流動，氣體在換熱管本體(I)外流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，其特征在于:所述換熱管本體(I)內(nèi)的流動工質(zhì)是水、汽水混合物、過熱蒸汽、再熱蒸汽、空氣或煙氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，其特征在于:所述蜂窩內(nèi)凹孔(4)的六邊形每個邊長e的長度為0.1?3_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，其特征在于:所述蜂窩內(nèi)凹孔(4)的內(nèi)凹深度h為0.1?2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，其特征在于:所述換熱管本體外管壁(2)上全部分布或部分分布有蜂窩內(nèi)凹孔(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，其特征在于:所述蜂窩內(nèi)凹孔(4)在換熱管本體外管壁(2)上連續(xù)分布或間斷分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，其特征在于:所述蜂窩內(nèi)凹孔(4)彼此之間的間距s為0.5?5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蜂窩外管壁的新型自清灰換熱管，其特征在于:所述換熱管本體(I)的管壁厚度d為2?15mm。
【文檔編號】F28F1/12GK204007273SQ201420418627
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】黃中, 肖平, 孫獻(xiàn)斌, 徐正泉, 江建忠 申請人:中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司