一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管的制作方法
【专利摘要】一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，由换热管本体外管壁和换热管本体内管壁构成换热管本体，所述换热管本体外管壁上分布有蜂窝内凹孔，所述蜂窝内凹孔为蜂窝状内凹六边形，流动工质在换热管本体内流动，气体在换热管本体外流动；蜂窝内凹孔会在换热管表面形成一层保护气垫，优化含尘气流在换热管表面的流动和换热过程，改善流场、减少积灰，由于其具有自清灰功能，因此提高了换热管的换热系数和换热效率；本发明可以有效延缓锅炉尾部烟道的积灰和腐蚀，减少吹灰频次，易于加工制造，适用于在役火电机组改造及新建火电机组，对于准东煤等易于在尾部烟道积灰的煤种也有突出效果。
【专利说明】一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管
【技术领域】
[0001]本发明属于锅炉换热管【技术领域】，具体涉及一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管。
【背景技术】
[0002]锅炉燃烧生成的飞灰容易在尾部烟道受热面沉积，使得换热管传热条件变差，由此引发以下问题:
[0003]⑴由于换热管外壁沉积的灰层绝热性很强，会降低受热面的传热能力，可使受热面传热能力降低10% -60%。
[0004]⑵积灰会使尾部烟道受热面发生堵塞、传热恶化，增加排烟温度，降低锅炉运行经济性。
[0005]⑶受积灰影响会造成尾部烟道流通截面积下降、烟速提高，加速锅炉尾部受热面的磨损(磨损与烟速的三次方成正比关系)。
[0006]根据对某300丽循环流化床锅炉的运行分析，积灰造成的排烟温度提高，致使锅炉平均效率降低0.8?2.6%，增加了煤耗和厂用电。而某燃用准东煤的135MW煤粉锅炉，由于积灰严重，锅炉最多只能在60%负荷下运行，还经常被迫停炉(连续运行时间仅为60天)，每次因停炉清理积灰、更换炉管等的费用约120万元，少发电造成的经济损失更是高达600多万元。
[0007]锅炉换热管积灰和磨损，不仅与入炉煤和灰的特性有关，而且还与锅炉换热管的设计参数有关(换热管的排列节距和布置形式、布置位置，换热管区域的烟气流速和烟温、换热管内工质参数和管壁温度等)，同时还受换热管的运行工况影响(管壁外流场及气固两相流动特性、换热管传热特性及热流分布特性、吹灰器形式、布置及其使用频率、炉膛出口烟温及排烟温度的控制等)。
[0008]随着锅炉容量的不断增大，烟道尺寸随之增大，尾部烟道的烟速和烟温差异越来越大，积灰现象越来越明显，特别对于燃用准东高钠煤的锅炉，积灰问题更为严重。
【发明内容】
[0009]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，增强换热管的抗积灰能力、实现自清灰，改善锅炉运行工况，提高运行经济性。
[0010]为达到以上目的，本发明采用如下技术方案:
[0011]一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，由换热管本体外管壁2和换热管本体内管壁3构成换热管本体I，所述换热管本体外管壁2上分布有蜂窝内凹孔4，所述蜂窝内凹孔4为蜂窝状内凹六边形，流动工质在换热管本体I内流动，气体在换热管本体I外流动。
[0012]所述换热管本体I内的流动工质是水、汽水混合物、过热蒸汽、再热蒸汽、空气或烟气。
[0013]所述蜂窝内凹孔4的六边形每个边长e的长度为0.1?3mm。
[0014]所述蜂窝内凹孔4的内凹深度h为0.1?2mm。
[0015]所述换热管本体外管壁2上全部分布或部分分布有蜂窝内凹孔4。
[0016]所述蜂窝内凹孔4在换热管本体外管壁2上连续分布或间断分布。
[0017]所述蜂窝内凹孔4彼此之间的间距s为0.5?5mm。
[0018]所述换热管本体I的管壁厚度d为2?15mm。
[0019]蜂窝内凹孔4分布在换热管本体外管壁2上，流动工质水、汽水混合物、过热蒸汽、再热蒸汽、空气或烟气在换热管本体I内流动，气体在换热管本体I外流动，在此过程中完成热量的传递和交换。
[0020]为了提高传热效果和抗积灰能力，蜂窝内凹孔4可以在换热管本体外管壁2上连续分布，也可以在换热管本体外管壁2上间断分布。换热管本体外管壁2上全部分布有蜂窝内凹孔4，也可以部分分布有蜂窝内凹孔4。蜂窝内凹孔4为蜂窝六边形，每个边长e的长度为0.1?3mm,内凹深度h为0.1?2mm,蜂窝内凹孔4彼此之间的间距s为0.5?5mm。
[0021]为了增加换热管的机械强度和使用寿命,换热管本体I的管壁厚度d为2?15mm,可以增强其对压力的耐受能力、对热负荷变化的适应性，避免发生变形、拉裂。
[0022]由于蜂窝内凹孔4的存在烟气中的飞灰会在换热管上碰撞反弹，避免了灰的沉积。蜂窝内凹孔4表面形成的“气垫”(蜂窝内凹孔4会在换热管本体外管壁2上形成扰动保护层)，也会减少颗粒对换热管的冲刷。对于燃用准东煤的锅炉，由于积灰层受蜂窝内凹孔4的影响，在换热管本体外管壁2上以薄厚不均的方式存在，积灰层黏贴不牢固，容易被吹灰器气流打散、吹落，因此，锅炉连续运行周期显著延长。
[0023]本发明和现有技术相比，具有如下优点:
[0024]1.改善了换热管表面的流动特性，具有自清灰的功效，减轻了积灰，形成的积灰层比较疏松便于吹灰处理。
[0025]2.蜂窝内凹孔表面形成的“气垫”减轻了含尘气流对换热管的磨损。
[0026]3.蜂窝内凹孔可以强化传热，传热系数高。
[0027]4.带有蜂窝外管壁的自清灰换热管易于加工制造，适用于新建机组和在役机组改造，成本低。
[0028]总之，蜂窝内凹孔会在换热管表面形成一层保护气垫，优化含尘气流在换热管表面的流动和换热过程，改善流场、减少积灰，由于其具有自清灰功能，因此提高了换热管的换热系数和换热效率。本发明可以有效延缓锅炉尾部烟道的积灰和腐蚀，减少吹灰频次，易于加工制造，适用于在役火电机组改造及新建火电机组，对于准东煤等易于在尾部烟道积灰的煤种也有突出效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明的整体结构示意图。
[0030]图2为本发明蜂窝内凹孔在换热管本体外管壁的连续布置示意图。
[0031]图3为本发明蜂窝内凹孔在换热管本体外管壁的间断布置示意图。
[0032]图4为本发明蜂窝内凹孔在换热管本体外管壁的全部分布和部分分布比较示意图(间断型部分分布)，其中:图4a为蜂窝内凹孔在换热管本体外管壁全部分布示意图，图4b为蜂窝内凹孔在换热管本体外管壁间断型部分分布示意图。
[0033]图5为本发明蜂窝内凹孔在换热管本体外管壁的全部分布和部分分布比较示意图(整体型部分分布)，其中:图5a为蜂窝内凹孔在换热管本体外管壁全部分布示意图，图5b为蜂窝内凹孔在换热管本体外管壁整体型部分分布示意图。
[0034]图6为本发明蜂窝内凹孔结构示意图。
[0035]图7为传统换热管区域和本发明换热管区域的灰颗粒流动状况比较示意图，其中:图7a为传统换热管区域的灰颗粒流动状况示意图，图7b为本发明换热管区域的灰颗粒流动状况示意图。
[0036]图中:
[0037]I——换热管本体2——换热管本体外管壁
[0038]3——换热管本体内管壁4——蜂窝内凹孔
[0039]h——蜂窝内凹孔深度
[0040]e—蜂窝内凹孔六边形边长
[0041]s—蜂窝内凹孔彼此间距
【具体实施方式】
[0042]以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
[0043]实施例一
[0044]某新建240t/h循环流化床锅炉，参见图1、图2、图6和图7，该锅炉省煤器和空预器采用带有蜂窝状外管壁的自清灰换热管，省煤器和空预器(换热管本体I)内的流动工质是水和空气，换热管本体I外流动的是烟气，换热管本体I的管壁厚度d为3mm。
[0045]换热管本体外管壁2上全部分布有蜂窝内凹孔4，蜂窝内凹孔4在换热管本体外管壁2上连续分布。蜂窝内凹孔4为蜂窝六边形，六边形每个边长e的长度为0.2mm，内凹深度h为0.2mm,蜂窝内凹孔4彼此之间的间距s为4mm。
[0046]为减轻省煤器和空预器可能产生的积灰，采用吹灰器定期对省煤器和空预器进行吹扫，实际运行可以保证排烟温度低于125°C。
[0047]实施例二:
[0048]某在役480t/h煤粉锅炉，参见图1、图2、图6和图7，该锅炉采用光管过热器、H型省煤器和光管空预器，由于锅炉掺烧大量准东煤，尾部烟道积灰严重(频繁堵死)，连续运行时间仅为2个月，平均负荷仅为65%，排烟温度高达182°C。
[0049]采用带有蜂窝状外管壁的自清灰换热管对尾部烟道过热器、省煤器和空预器进行改造。其中:
[0050]⑴过热器内的流动工质是蒸汽，过热器外流动的是烟气，过热器(换热管本体I)的管壁厚度d为6mm。换热管本体外管壁2上全部分布有蜂窝内凹孔4，蜂窝内凹孔4在换热管本体外管壁2上连续分布。蜂窝内凹孔4为蜂窝六边形，六边形每个边长e的长度为0.5mm,内凹深度h为0.3mm，蜂窝内凹孔4彼此之间的间距s为6mm。
[0051]⑵省煤器内的流动工质是水，省煤器外流动的是烟气，省煤器(换热管本体I)的管壁厚度d为4mm。换热管本体外管壁2上全部分布有蜂窝内凹孔4，蜂窝内凹孔4在换热管本体外管壁2上连续分布。蜂窝内凹孔4为蜂窝六边形，六边形每个边长e的长度为0.6mm,内凹深度h为0.3mm，蜂窝内凹孔4彼此之间的间距s为5mm。
[0052]⑶空预器内的流动工质是空气，过热器外流动的是烟气，过热器(换热管本体I)的管壁厚度d为3mm。换热管本体外管壁2上全部分布有蜂窝内凹孔4，蜂窝内凹孔4在换热管本体外管壁2上连续分布。蜂窝内凹孔4为蜂窝六边形，六边形每个边长e的长度为
0.4mm,内凹深度h为0.1mm，蜂窝内凹孔4彼此之间的间距s为3mm。
[0053]改造结束后，通过布置在尾部烟道的吹灰器可以很容易的吹扫下积灰，堵死现象消除，锅炉连续运行周期可以稳定在6个月以上，平均负荷可以维持在90%以上，排烟温度最闻不超过138 C。
[0054]实施例三:
[0055]某在役1000t/h循环流化床锅炉，参见图1和图3，空预器堵塞严重，排烟温度超过设计值50°C。
[0056]采用带有蜂窝状外管壁的自清灰换热管对空预器进行改造，蜂窝内凹孔4在换热管本体外管壁2上间断分布。改造后锅炉排烟温度降低至设计值。
[0057]实施例四
[0058]某在役1000t/h煤粉锅炉，参见图1和图4，空预器频繁堵塞。
[0059]采用带有蜂窝状外管壁的自清灰换热管对空预器进行改造，蜂窝内凹孔4在换热管本体外管壁2上间断型部分分布。改造后空预器频繁堵塞现象消除。
[0060]实施例五
[0061]某在役240t/h煤粉锅炉，参见图1和图5，排烟温度高于设计值40°C。
[0062]采用带有蜂窝状外管壁的自清灰换热管对空预器进行改造，蜂窝内凹孔4在换热管本体外管壁2上整体型部分分布，蜂窝内凹孔4只布置在迎风测，背风测不布置，改造后锅炉排烟温度降低了 30°C，锅炉效率提高约1.2%。
[0063]以上是结合附图对本发明作进一步说明。但本领域技术人员理解，本发明并非只限于这些【具体实施方式】，任何在本发明基础上做出的改进和变化，都在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，其特征在于:由换热管本体外管壁(2)和换热管本体内管壁(3)构成换热管本体(I)，所述换热管本体外管壁(2)上分布有蜂窝内凹孔(4)，所述蜂窝内凹孔(4)为蜂窝状内凹六边形，流动工质在换热管本体(I)内流动，气体在换热管本体(I)外流动。
2.根据权利要求1所述的一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，其特征在于:所述换热管本体(I)内的流动工质是水、汽水混合物、过热蒸汽、再热蒸汽、空气或烟气。
3.根据权利要求1所述的一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，其特征在于:所述蜂窝内凹孔(4)的六边形每个边长e的长度为0.1?3mm。
4.根据权利要求1所述的一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，其特征在于:所述蜂窝内凹孔⑷的内凹深度h为0.1?2mm。
5.根据权利要求1所述的一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，其特征在于:所述换热管本体外管壁(2)上全部分布或部分分布有蜂窝内凹孔(4)。
6.根据权利要求1所述的一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，其特征在于:所述蜂窝内凹孔(4)在换热管本体外管壁(2)上连续分布或间断分布。
7.根据权利要求1所述的一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，其特征在于:所述蜂窝内凹孔⑷彼此之间的间距s为0.5?5mm。
8.根据权利要求1所述的一种带有蜂窝外管壁的自清灰换热管，其特征在于:所述换热管本体⑴的管壁厚度d为2?15mm。
【文档编号】F28F1/12GK104142081SQ201410362562
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】黄中, 肖平, 孙献斌, 徐正泉, 江建忠 申请人:中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司