專利名稱：徑向熱管省煤器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及硫鐵礦制酸生產中的余熱回收設備，主要應用于硫鐵礦制酸生產 工藝中高溫、高腐蝕、灰量大的余熱回收系統，為一種徑向熱管省煤器。
背景技術：
目前，硫鐵礦制酸生產中，硫鐵礦石在沸騰焙燒爐中經過焙燒，產生的含大量S02 和少量S03的爐氣先經過中溫中壓余熱鍋爐進行余熱回收，爐氣降溫后經過旋風除塵裝 置，再經過電除塵裝置(有些廠家無電除塵)，爐氣溫度為32(TC 38(TC，進入凈化工 段，然后經過冷卻塔水冷將爐氣溫度冷卻至60 70'C再進入后續工段，但爐氣通過水冷 不僅使爐氣的余熱沒有得到合理的利用，使現場工作環境溫度升高而形成熱污染，而且 還要浪費大量的水資源來降低爐氣溫度。另外，爐氣中含有大量的S02和少量的S03及 HA而爐氣的露點溫度一般在23(TC左右，如果使用普通的列管換熱器設備回收爐氣余 熱，列管換熱器設備管壁溫度過低，將會出現露點腐蝕現象，而且一旦泄漏，將不能修 復，影響系統的整體運行。同時，爐氣中還含有大量的灰分，故現有翅片管式徑向熱管 省煤器主要存在積灰問題也是影響系統連續運行的一個因素。
發明內容
本實用新型要解決的問題是現有用于硫鐵礦制酸焙燒工段的翅片管式換熱器不能 很好的適應硫酸生產系統含塵量較大等惡劣的工作環境。
本實用新型的技術方案為徑向熱管省煤器，包括爐氣管道和徑向熱管，多根徑向 熱管通過彎管串聯蛇形排列在爐氣管道內，徑向熱管的設置方向與爐氣管道中爐氣的流 動方向垂直，徑向熱管為針翅管式徑向熱管，所述針翅管式徑向熱管由針翅管和基管組 成，針翅管套接在基管外，針翅管與基管間填充工質，針翅管式徑向熱管兩側用堵頭封 死為真空結構。
本實用新型針翅管上的針形散熱翅為垂直設置的直徑4一12mm的鋼釘，針翅管的管 徑38—68mm。
由于硫鐵礦制酸焙燒工段爐氣中含有大量的S02和少量的S03，如新增普通的列管 換熱器設備， 一旦其管壁溫度過低，將會出現露點腐蝕現象，易發生泄漏，而且不能修
3復，影響系統的整體運行。本實用新型采用了針翅管式徑向熱管作為傳熱元件，針翅管 式徑向熱管省煤器設備在降低煙氣溫度的同時，可以預熱焙燒工段余熱鍋爐給水。熱管 本身及設備的結構可以從根本上避免含硫爐氣和水側相接觸，而且，即使爐氣側熱管腐 蝕泄漏，也不會使水和爐氣互通，水側仍可正常運行，不會因該設備而使系統停車。本 實用新型適用于各種需要爐氣余熱回收的場合，不會積灰，對高溫高腐蝕等惡劣工作環 境也能很好的適應。
考慮到該工段爐氣中有較大灰量，本實用新型徑向熱管的設置方向與爐氣管道中爐 氣的流動方向垂直，針翅管上的針形散熱翅為垂直設置的鋼釘，氣流在鋼針的圓柱背面 形成對稱的穩態旋渦和回流區，熱邊界層不斷的被破壞和再形成，強化了煙氣側的對流 換熱系數。并在氣流的強烈沖擊下，鋼針自身產生輕微振動，加上煙氣的強烈紊流沖刷， 從而使設備具備較強的自除灰能力和預防灰結垢能力。同時，本實用新型的采用的針翅 管結構小巧緊湊，管徑一周上可布置16支鋼釘，增大了傳熱面，由于結構小巧，同樣 的爐氣管道內也可以設置更多的徑向熱管。
圖l為本實用新型結構示意圖。
圖2為本實用新型針翅管式徑向熱管的結構示意圖。
具體實施方式
如圖l，本實用新型包括爐氣管道1和針翅管式徑向熱管2，多根針翅管式徑向熱 管2通過彎管3串聯蛇形排列在爐氣管道1內，針翅管式徑向熱管2的設置方向與爐氣 管道l中爐氣的流動方向垂直，針翅管式徑向熱管2由針翅管21和基管22組成，針翅 管21套接在基管22夕卜，針翅管21與基管22間填充工質23，針翅管式徑向熱管2兩側 用堵頭24封死為真空結構。如圖2所示。
本實用新型針翅管21上的針形散熱翅25為垂直設置的直徑4一12mm的鋼釘，針翅 管21的管徑38 — 68mm。作為優選方式，繞針翅管21 —周均勻分布16支鋼釘。
本實用新型的針翅管式徑向熱管在高真空密閉管腔液池里充入特定的工質，熱流體 通過鋼釘和外管受熱面使工質汽化。在管腔內蒸汽的壓差作用下，工質蒸汽流向基管外 壁，由于基管內流動的是冷流體，工質蒸汽在基管外壁發生凝結并釋放熱量，熱量傳給 基管中的冷流體，使冷流體獲得熱量。而在基管外壁上凝結的工質液再次吸收熱量蒸發汽化，然后在基管外壁放出熱量，使熱量在冷熱流體間產生傳遞，周而復始。
本實用新型將多根徑向熱管串連起來構成蛇形盤管束，鍋爐給水流經徑向熱管的管 內。當腐蝕性爐氣與徑向熱管管束進行換熱后，徑向熱管內的工質被汽化，加熱徑向熱 管基管內的鍋爐給水。由于徑向熱管內汽一液兩相處于飽和平衡狀態，徑向熱管管壁具 有良好的等溫性，可以避免存在于普通省煤器進水處的局部"冷區"，通過進行合理的 結構設計可提高徑向熱管管束的管壁溫度保持在腐蝕性煙氣露點溫度之上，從而避免酸 露點腐蝕發生，提高設備的使用壽命，保證生產的正常運行。實際應用中也可根據不同 工藝要求靈活布置徑向熱管管束。同時由于徑向熱管元件為雙層結構，萬一在開停車或 熱回收設備發生泄漏引起徑向熱管外壁蝕穿時，基管中的鍋爐給水也不會泄漏到爐氣管 道。
因為徑向熱管內部是抽高真空的，所以工作介質極易蒸發汽化，且均為相變傳熱， 管內傳熱熱阻很小，能以較小的溫差獲得較大的傳熱率，而且結構簡單，特別是由于徑 向熱管特有的傳熱機理，可以很方便地進行管外傳熱強化，如加鋼釘等擴展傳熱面，以 克服氣體換熱系數較小的問題，使整個設備結構緊湊，本實用新型的針翅管結構小巧緊 湊，管徑一周上可布置16支鋼釘，增大了傳熱面。
本實用新型釆用針翅管式徑向熱管作為傳熱元件有以下好處
a) 高傳熱系數徑向熱管的傳熱是利用熱管內流體狀態變化來進行傳熱，傳熱系數很 高。為提高徑向熱管外與氣流的對流傳熱系數，管外設置了鋼釘，更進一步改善了整體 的傳熱特性；
b) 傳送熱量的能力大送熱量，是指從沸騰段到凝結段所送的熱量值，這種傳送在熱
管中是靠傳送潛熱的方式進行的，因此遠遠地大于靠導熱、流體流動等其它方式所能傳
送的能力；
C)良好的等溫性由于管內部的工作液純度高，徑向熱管內部的沸騰和凝結過程，即 是恒溫又是恒壓的過程，因此加熱段和冷卻段都是恒溫帶；
d) 熱流體和冷流體互不泄漏熱管換熱器一側管子有損壞，只是該熱管失效，換熱面 積減少一些，但兩種介質互不泄漏，這是因為熱管的另一側還是封閉的，這一優點對于 連續性生產的裝置顯得十分重要，因為它不會造成裝置頻繁停車；
e) 結構簡單、元件可更換由于徑向熱管的元件為獨立安裝，因而不僅結構簡單，而 且熱管元件的數量可根據換熱量而增減，同時還可單獨地進行更換；
f) 徑向熱管設備投資少、維護方便安全可靠，沒有其他輔助設備，運行費用低。
5通過控制熱管冷熱流體側的熱流密度來控制熱管管壁溫度，盡可能地使熱管管壁溫 度始終高于20(TC，從而在設計上來保證熱管蒸發器長期、安全、可靠地運行。本實用
新型采用的針翅管式徑向熱管，可以大大緩解積灰問題，并具有傳熱性能高、結構緊湊 等優點。
(1) 采用針翅管擴展傳熱面，克服了換熱氣體換熱系數小的問題，使設備結構緊
湊，從而降低設備投資；
(2) 針翅管對爐氣流動的阻力低，對系統阻力影響小；
(3) 根據爐氣沖刷特性，針型管可以做成不同的表面形狀，無論煙氣從哪個方向
沖刷管束，氣流在鋼針的圓柱背面形成對稱的穩態旋渦和回流區，熱邊界層不斷地被破 壞和再形成，強化了爐氣側的對流換熱系數。并在氣流的強烈沖擊下，鋼針自身產生輕
微振動，加上煙氣的強烈紊流沖刷，針型管具備較強的自除灰能力和預防灰結垢能力；
(4) 根據爐氣特性，合理調整介質流速及針翅管式徑向熱管上鋼釘布置密度，使 爐氣在穿越針翅管表面時，由氣流實現自清灰，不結垢，不堵塞，保持長時間高效運行。
權利要求1、徑向熱管省煤器，包括爐氣管道(1)和徑向熱管，其特征是多根徑向熱管通過彎管(3)串聯，蛇形排列在爐氣管道(1)內，徑向熱管的設置方向與爐氣管道(1)中爐氣的流動方向垂直，徑向熱管為針翅管式徑向熱管(2)，所述針翅管式徑向熱管(2)由針翅管(21)和基管(22)組成，針翅管(21)套接在基管(22)外，針翅管(21)與基管(22)間填充工質(23)，針翅管式徑向熱管(2)兩側用堵頭(24)封死為真空結構。
2、 根據權利要求1所述的徑向熱管省煤器，其特征是針翅管(21)上的針形散熱 翅(25)為垂直設置的直徑4 —12mm的鋼釘，針翅管(21)的管徑38 —68mm。
3、 根據權利要求2所述的徑向熱管省煤器，其特征是繞針翅管(21) —周均勻分 布16支鋼釘。
專利摘要徑向熱管省煤器，包括爐氣管道和徑向熱管，多根徑向熱管通過彎管串聯蛇形排列在爐氣管道內，徑向熱管為針翅管式徑向熱管，所述針翅管式徑向熱管由針翅管和基管組成。本實用新型徑向熱管的設置方向與爐氣管道中爐氣的流動方向垂直，針翅管上的針形散熱翅為垂直設置的鋼釘，氣流在鋼針的圓柱背面形成對稱的穩態旋渦和回流區，熱邊界層不斷地被破壞和再形成，強化了煙氣側的對流換熱系數，并在氣流的強烈沖擊下，鋼針自身產生輕微振動，加上煙氣的強烈紊流沖刷，從而使設備具備較強的自除灰能力和預防灰結垢能力。同時，本實用新型采用的針翅管結構小巧緊湊，管徑一周上可布置16支鋼釘，增大了傳熱面。
文檔編號F28D15/02GK201407645SQ20092004597
公開日2010年2月17日 申請日期2009年5月12日 優先權日2009年5月12日
發明者琳 朱, 李洪斌, 斌 虞, 郝建設 申請人:南京加諾能源設備有限公司