专利名称：配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锅炉应用领域，特别是烟道式余热锅炉，具体地说是配装有螺旋 扁管的烟道式余热锅炉。
背景技术：
目前我国政府计划到2020年将碳排放量减少40% _45%，各大厂矿企业都面临着 巨大的减排压力。政府正在推行各项有利于节能减排的政策，其中余热回收利用是作为提 高能源利用效率的一种有效途径，国家出台了多项政策鼓励企业进行余热回收利用。在节 能、环保政策的大力推动下，余热锅炉的需求迅猛增长，市场容量巨大。2008年国内余热锅 炉企业销售额约34亿元，预计未来5年国内余热锅炉市场容量将达280亿元，国际市场约 400亿元，共计约680亿元，余热锅炉行业市场前景广阔。我国余热资源非常丰富，特别是在 石油、石化、钢铁、有色、化工、水泥、建材、轻工和煤炭等行业，余热资源约占燃料消耗总量 的17% _67%，其中可回收利用的余热资源约占余热总资源的60%。目前我国余热资源利 用比例低，大型钢铁企业余热利用率约为30% _50%，其他行业更低，余热利用效率具有很 大的提升潜力。中国实用新型专利，授权公告号为CN 201487918U公开了一种烟道式余热 锅炉，其具有一个烟箱，烟箱内设置有四道用于形成回程增加高温烟气停留时间的隔离墙， 四道隔离墙交错设置，并垂直与蒸发器排管相接触，其蒸发器排管纵向排列设置与上汽包 和下汽包连接，这种设置起到了一定的热利用作用，但是其利用效率还不够理想，纵向排列 的直管不能充分发挥热交换的作用。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种具有热能利 用率高，工艺设计合理，且安装方便易于实施的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为配装有螺旋扁管的烟道式余 热锅炉，包括能通过高温烟气的烟道以及用于分离水、气的锅筒，所述烟道中依次设置有水 保护段、过热器、蒸发器和省煤器，所述锅筒通过管路与省煤器、水保护段、蒸发器和过热器 相连接，水保护段、过热器、蒸发器和省煤器内均设置有能形成高温烟气湍流、并增加受热 热交换面的螺旋扁管。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括上述的螺旋扁管呈环形或规则曲线形状固定安装在水保护段、过热器、蒸发器和 省煤器内；螺旋扁管具有间隔设置的螺旋部，螺旋部沿轴线任一质点的横截面呈螺旋渐变 的椭圆形或长圆形。上述的间隔设置的螺旋部为左旋部，螺旋部的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形 的直管或弯管的过渡段。上述的间隔设置的螺旋部为右旋部，所述螺旋部的间隔为具有截面呈椭圆形或长 圆形的直管或弯管的过渡段。[0009]上述的间隔设置的螺旋部组合方式为左旋部和右旋部相互交替分布，其相互交替 的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯管的过渡段。上述的间隔设置的螺旋部组合方式为右旋部和左旋部相互交替分布，其相互交替 的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯管的过渡段。上述的螺旋扁管为多根，且每根螺旋扁管都具有兼作进口的第一管接口和兼作出 口的第二管接口，所述螺旋扁管通过第一管接口和第二管接口与弯头、集合管、弯管或直管 相连接构成螺旋盘管组件。上述的水保护段、过热器、蒸发器和省煤器内至少分别固定安装有一个螺旋盘管 组件。与现有技术相比，本实用新型的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，烟道中分别 设有水保护段、过热器、蒸发器和省煤器四个加热段，并且水保护段、过热器、蒸发器和省煤 器内分别设置有经压扁后扭曲成型的螺旋扁管，呈螺旋状的螺旋扁管管内腔壁和管外周壁 的表面积比起标准的直管要大的多，使得受热的热交换面积大大增加，位于螺旋扁管管内 腔的受热介质热交换效率大大提高。管内管外处于螺旋流动，流体在管内和管外大体呈纵 向流动，同时伴随有横向螺旋运动，这种流速和流向的周期性改变加强了流体的轴向混合 和湍流度，从而强化了传热效能。本实用新型的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，具有节 省材料，成本造价低，热能利用率高，且安装方便易于实施等优点，可广泛应用于石油化工、 电力、钢铁、有色、水泥、建材、轻工、煤炭等行业。
[0014]图1是本实用新型实施例的结构示意图；[0015]图2是图1的原理示意图；[0016]图3是图1中螺旋扁管的结构示意图；[0017]图4是图3中的G处放大视图；[0018]图4a是图4中的A-A向剖视图；[0019]图4b是图4中的B-B向剖视图；[0020]图4c是图4中的C-C向剖视图；[0021]图4d是图4中的D-D向剖视图；[0022]图5是图3中的F处放大视图；[0023]图5a是图5中的A-A向剖视图；[0024]图5b是图5中的B-B向剖视图；[0025]图5c是图5中的C-C向剖视图；[0026]图5d是图5中的D-D向剖视图；[0027]图6是图3中的E-E向剖视图；[0028]图7是图1中螺旋盘管组件的结构示意图[0029]图8是图7的右视图；[0030]图9是图7的A-A向剖视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。图1至图9所示为本实用新型的结构示意图。其中的附图标记为螺旋扁管1、第一管接口 la、第二管接口 lb、左旋部lc、右旋部 Id、过渡段le、烟道2、水保护段2a、过热器2b、蒸发器2c、省煤器2d、锅筒3、螺旋盘管组件4。如图1至图9所示，本实用新型的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，包括能通过 高温烟气的烟道2以及用于分离水、气的锅筒3，所述烟道2中依次设置有水保护段2a、过 热器2b、蒸发器2c和省煤器2d ；锅筒3通过管路与省煤器2d、水保护段2a、蒸发器2c和过 热器2b相连接，所述水保护段2a、过热器2b、蒸发器2c和省煤器2d内均设置有能形成高 温烟气湍流、并增加受热热交换面的螺旋扁管1。工业生产所产生的高温烟气在烟道2中依 次经过水保护段2a、过热器2b、蒸发器2c和省煤器2d冲涮设置在其中的螺旋扁管1，呈螺 旋状的螺旋扁管1管内腔壁和管外周壁的表面积比起标准的直管要大的多，使得受热的热 交换面积大大增加，位于螺旋扁管管内腔的受热介质热交换效率大大提高。设置水保护段 2a、过热器2b、蒸发器2c和省煤器2d四个加热段能使流经的水迅速加热形成过热蒸汽。为了取得更好的热利用效果，螺旋扁管1采用呈环形或规则曲线形状固定安装在 水保护段2a、过热器2b、蒸发器2c和省煤器2d内。如图3至图6所示，螺旋扁管1具有间 隔设置的螺旋部，螺旋部沿轴线任一质点的横截面呈螺旋渐变的椭圆形或长圆形。间隔设 置的螺旋部可以全部为左旋部lc，螺旋部之间的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管 或弯管的过渡段le。当然所述间隔设置的螺旋部也可以全部为右旋部ld，螺旋部之间的间 隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯管的过渡段le。本实用新型的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，如图3所示，其间隔设置的螺 旋部组合方式为左旋部Ic和右旋部Id相互交替分布，其相互交替之间的间隔为具有截面 呈椭圆形或长圆形的直管或弯管的过渡段Ie或为右旋部Id和左旋部Ic相互交替分布， 如图6所示，其相互交替之间的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯管的过渡段 le。螺旋部通过过渡段Ie连接。如图2所示，高温烟气等从废热源进口进入水保护段2a、过热器2b、蒸发器2c和 省煤器2d，然后排出。水等换热介质进入设置在水保护段2a、过热器2b、蒸发器2c和省煤 器2d内的螺旋扁管1，换热介质与废热源进行热交换后排出。如图4和图5所示的左旋部Ic和右旋部Id的放大视图。图4a至图4d是图4中 的剖视图，从剖视图中可以看出，左旋部Ic任意一处的截面都是椭圆形或长圆形，同样，图 5a至图5d是图5中的剖视图，右旋部Id任意一处的截面也都是椭圆形或长圆形。如图7至图9所示，螺旋扁管1为多根，且每根螺旋扁管1都具有兼作进口的第一 管接口 Ia和兼作出口的第二管接口 lb，螺旋扁管1通过第一管接口 Ia和第二管接口 Ib与 弯头、集合管、弯管或直管相连接构成螺旋盘管组件4 ；水保护段2a、过热器2b、蒸发器2c 和省煤器2d内至少分别固定安装有一个螺旋盘管组件4。本实用新型是这样实施的水从进水口进入设置在省煤器2d中的螺旋盘管组件4 并经过加热后输送至锅筒3，其中被加热汽化了的热蒸气通过锅筒3的排汽管经过热器2b 中的螺旋盘管组件4进一步加热成过热蒸气后输送至下游用汽设备进行使用，如用于汽轮 机发电，或者供生产、生活取暖用，尚没被汽化的已经加热的水通过下降管输送至水保护段
52a中的螺旋盘管组件4进行再次加热后，输送至蒸发器2c中的螺旋盘管组件4进行第三次 加热，被加热的蒸气和水经上升管进入锅筒3，蒸汽则通过排汽管排往过热器2b，水则再次 循环，如此反复进行。高温热烟气从进气口依次流过设置在烟道2中的水保护段2a、过热器 2b、蒸发器2c和省煤器2d再经过烟@排向大气。由于螺旋扁管1在烟道2中呈环形或规 则曲线形状安装及螺旋扁管1的螺旋作用，高温烟气在烟道2中呈螺旋运动，增加了高温烟 气停留时间和与螺旋扁管1接触面，从而大幅度提高换热效率。本实用新型的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，配装有螺旋扁管，使管内管外 处于螺旋流动，流体在管内和管外大体呈纵向流动，同时伴随有横向螺旋运动，这种流速和 流向的周期性改变加强了流体的轴向混合和湍流度，从而强化了传热。实验研究表面螺旋 扁管内外膜传热系数比光管的内外膜传热系数大幅度提高，雷诺数低时最为明显，达到2-4 倍，随着雷诺数的增大效果略微降低，通常也可提高传热系数1.5倍以上。本实用新型的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型 都不会脱离本实用新型的范围。
权利要求配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，包括能通过高温烟气的烟道(2)以及用于分离水、气的锅筒(3)，其特征是所述的烟道(2)中依次设置有水保护段(2a)、过热器(2b)、蒸发器(2c)和省煤器(2d)，所述的锅筒(3)通过管路与省煤器(2d)、水保护段(2a)、蒸发器(2c)和过热器(2b)相连接，所述水保护段(2a)、过热器(2b)、蒸发器(2c)和省煤器(2d)内均设置有能形成高温烟气湍流、并增加受热热交换面的螺旋扁管(1)。
2.根据权利要求1所述的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，其特征是所述的螺旋 扁管(1)呈环形或规则曲线形状固定安装在水保护段(2a)、过热器(2b)、蒸发器(2c)和省 煤器(2d)内，所述螺旋扁管(1)具有间隔设置的螺旋部，螺旋部沿轴线任一质点的横截面 呈螺旋渐变的椭圆形或长圆形。
3.根据权利要求2所述的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，其特征是所述的间隔 设置的螺旋部为左旋部(Ic)，所述螺旋部的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯 管的过渡段(Ie)。
4.根据权利要求2所述的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，其特征是所述的间隔 设置的螺旋部为右旋部(Id)，所述螺旋部的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯 管的过渡段(Ie)。
5.根据权利要求2所述的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，其特征是所述的间隔 设置的螺旋部组合方式为左旋部(Ic)和右旋部(Id)相互交替分布，其相互交替的间隔为 具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯管的过渡段(Ie)。
6.根据权利要求2所述的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，其特征是所述的间隔 设置的螺旋部组合方式为右旋部(Id)和左旋部(Ic)相互交替分布，其相互交替的间隔为 具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯管的过渡段(Ie)。
7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，其 特征是所述的螺旋扁管(1)为多根，且每根螺旋扁管(1)都具有兼作进口的第一管接口 (Ia)和兼作出口的第二管接口(lb)，所述的螺旋扁管(1)通过第一管接口(Ia)和第二管 接口(Ib)与弯头、集合管、弯管或直管相连接构成螺旋盘管组件(4)。
8.根据权利要求7所述的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，其特征是所述的水保 护段(2a)、过热器(2b)、蒸发器(2c)和省煤器(2d)内至少分别固定安装有一个螺旋盘管 组件⑷。
专利摘要本实用新型公开了配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉，包括能通过高温烟气的烟道以及用于分离水、气的锅筒，所述烟道中依次设置有水保护段、过热器、蒸发器和省煤器，所述锅筒通过管路与省煤器、水保护段、蒸发器和过热器相连接，水保护段、过热器、蒸发器和省煤器内均设置有能形成高温烟气湍流、并增加受热热交换面的螺旋扁管，本实用新型的配装有螺旋扁管的烟道式余热锅炉具有热能利用率高，工艺设计合理，成本造价低且易于安装实施等特点，可广泛应用于石油化工、电力、钢铁、有色、水泥、建材、轻工、煤炭等行业。
文档编号F22B1/18GK201706480SQ201020251819
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者蔡丽萍, 连海峰 申请人:宁波连通设备制造有限公司