一種帶有蜂窩外管壁的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；本發(fā)明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，適用于在役火電機組改造及新建火電機組，對于準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自清灰換熱管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鍋爐換熱管【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，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，降低鍋爐運行經(jīng)濟性。
[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。而某燃用準東煤的135MW煤粉鍋爐，由于積灰嚴重，鍋爐最多只能在60%負荷下運行，還經(jīng)常被迫停爐(連續(xù)運行時間僅為60天)，每次因停爐清理積灰、更換爐管等的費用約120萬元，少發(fā)電造成的經(jīng)濟損失更是高達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，特別對于燃用準東高鈉煤的鍋爐，積灰問題更為嚴重。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種帶有蜂窩外管壁的自清灰換熱管，增強換熱管的抗積灰能力、實現(xiàn)自清灰，改善鍋爐運行工況，提高運行經(jīng)濟性。
[0010]為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011]一種帶有蜂窩外管壁的自清灰換熱管，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械強度和使用壽命,換熱管本體I的管壁厚度d為2?15mm,可以增強其對壓力的耐受能力、對熱負荷變化的適應性，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上形成擾動保護層)，也會減少顆粒對換熱管的沖刷。對于燃用準東煤的鍋爐，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)運行周期顯著延長。
[0023]本發(fā)明和現(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)凹孔可以強化傳熱，傳熱系數(shù)高。
[0027]4.帶有蜂窩外管壁的自清灰換熱管易于加工制造，適用于新建機組和在役機組改造，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。本發(fā)明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，適用于在役火電機組改造及新建火電機組，對于準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為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁的連續(xù)布置示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁的間斷布置示意圖。
[0032]圖4為本發(fā)明蜂窩內(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)，其中:圖4a為蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁全部分布示意圖，圖4b為蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁間斷型部分分布示意圖。
[0033]圖5為本發(fā)明蜂窩內(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)，其中:圖5a為蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁全部分布示意圖，圖5b為蜂窩內(nèi)凹孔在換熱管本體外管壁整體型部分分布示意圖。
[0034]圖6為本發(fā)明蜂窩內(nèi)凹孔結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖7為傳統(tǒng)換熱管區(qū)域和本發(fā)明換熱管區(qū)域的灰顆粒流動狀況比較示意圖，其中:圖7a為傳統(tǒng)換熱管區(qū)域的灰顆粒流動狀況示意圖，圖7b為本發(fā)明換熱管區(qū)域的灰顆粒流動狀況示意圖。
[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，對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[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器采用帶有蜂窩狀外管壁的自清灰換熱管，省煤器和空預器(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器可能產(chǎn)生的積灰，采用吹灰器定期對省煤器和空預器進行吹掃，實際運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器，由于鍋爐摻燒大量準東煤，尾部煙道積灰嚴重(頻繁堵死)，連續(xù)運行時間僅為2個月，平均負荷僅為65%，排煙溫度高達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、省煤器和空預器進行改造。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)運行周期可以穩(wěn)定在6個月以上，平均負荷可以維持在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，空預器堵塞嚴重，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器進行改造，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器進行改造，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器進行改造，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只布置在迎風測，背風測不布置，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)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本發(fā)明并非只限于這些【具體實施方式】，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上做出的改進和變化，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有蜂窩外管壁的自清灰換熱管，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?3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有蜂窩外管壁的自清灰換熱管，其特征在于:所述蜂窩內(nèi)凹孔⑷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自清灰換熱管，其特征在于:所述蜂窩內(nèi)凹孔⑷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自清灰換熱管，其特征在于:所述換熱管本體⑴的管壁厚度d為2?15mm。
【文檔編號】F28F1/12GK104142081SQ201410362562
【公開日】2014年11月12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, 孫獻斌, 徐正泉, 江建忠 申請人:中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司