CN112322816A - 一种高炉用高效换热冷却壁及其冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉用高效换热冷却壁及其冷却方法，其中高炉用高效换热冷却壁包括冷却壁本体和换热水管，所述换热水管的内壁设有若干条螺旋状凸台，相邻螺旋状凸台之间形成螺旋槽。本发明通过在换热水管内壁设置螺旋状凸台形成螺旋槽，使冷却水在沿轴向流动的同时沿换热水管的周向流动，从而使换热水管受热均匀，进而使换热水管两侧的冷却壁受热均匀，解决了冷却壁由于单侧受热而造成的局部过热问题。

Description

一种高炉用高效换热冷却壁及其冷却方法

技术领域

本发明涉及高炉冷却壁技术领域，具体是指一种高炉用高效换热冷却壁及其冷却方法。

背景技术

冷却壁为高炉炉体冷却设备，其主要作用是保护炉壳、冷却和支撑耐火材料以及维持合理炉型。冷却壁安装于高炉炉壳内面，换热水管穿出炉壳，其主要工作原理是利用换热水管中的循环冷却水把热量排出炉外。

由于冷却壁近似长方体的结构，现有的冷却壁换热水管多以直线并列或蛇形排布，换热水管内壁为光滑弧面，但是，冷却壁是单侧受热，无论采用现有技术的何种排布方式，都会存在局部过热的现象。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种高炉用高效换热冷却壁，打破了传统的冷却壁换热水管结构，提高了换热的均匀性。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种高炉用高效换热冷却壁，包括冷却壁本体和换热水管，所述换热水管的内壁设有若干条螺旋状凸台，相邻螺旋状凸台之间形成螺旋槽。

本方案通过在换热水管的内壁设置螺旋状凸台，增大了与冷却水的换热面积，通过相邻螺旋状凸台之间形成的螺旋槽给冷却水的流动提供导向，使冷却水与换热水管内壁的整个周向都进行换热，提高了换热水管的受热均匀性，避免冷却壁局部过热。

作为优化，换热水管的两端分别设有延伸出冷却壁本体的折弯段。本优化方案通过在换热水管的两端设置折弯，方便换热水管与其所在冷却壁外的管道连通。

作为优化，所述螺旋状凸台沿换热水管径向的延伸高度为0.5~1.2cm。本优化方案基于高炉冷却壁的换热水管折弯要求，将螺旋状凸台的高度设置为0.5~1.2cm，在增大与冷却水接触面积的同时，使换热水管两端的折弯成为可能，满足高炉冷却壁的管路布置要求，螺旋状凸台的高度过小，则对冷却水的导向作用差，换热面积增大不明显，如果螺旋状凸台的高度大于1.2cm，则无法实现折弯，进而无法满足高炉冷却壁的折弯需求。

作为优化，螺旋槽的宽度为螺旋状凸台宽度的3~5倍。本优化方案的设置，既保证了足够大的换热面积，同时对冷却水的导向效果更好，也降低了折弯难度。

作为优化，螺旋状凸台的轴线与换热水管的轴线重合。本优化方案的设置，使冷却水整体沿换热水管的轴向流动，保证冷却水的流速。

本方案还提供一种高炉用高效换热冷却壁的冷却方法，包括如下方面：

利用相邻螺旋状凸台之间形成的螺旋槽给进入换热水管的冷却水提供导向，使冷却水沿螺旋槽流动，以使冷却水与换热水管的整个内壁进行换热，使换热水管受热均匀；利用冷却水沿螺旋槽流动，冲刷换热水管内壁产生的汽膜，以使冷却水与换热水管直接接触换热；通过设置螺旋状凸台增大冷却水与换热水管的接触面积，提高换热效率。

本发明的有益效果为：通过在换热水管内壁设置螺旋状凸台形成螺旋槽，使冷却水在沿轴向流动的同时沿换热水管的周向流动，从而使换热水管受热均匀，进而使换热水管两侧的冷却壁受热均匀，解决了冷却壁由于单侧受热而造成的局部过热问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中I处放大视图；

图3为本发明换热水管截面剖视图；

图中所示：

1、换热水管，2、冷却壁本体，3、螺旋状凸台，4螺旋槽。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种高炉用高效换热冷却壁，包括冷却壁本体2和换热水管1，换热水管的中间段设置在冷却壁本体中，换热水管的两端分别设有延伸出冷却壁本体的折弯段，折弯段通过折弯成型形成，方便高炉冷却水管的布设。

本实施例根据高炉冷却壁单侧受热的情况，在换热水管的内壁设有6~10条螺旋状凸台3，相邻螺旋状凸台之间形成螺旋槽4，螺旋状凸台的轴线与换热水管的轴线重合，使进入换热水管内的冷却水同时沿轴向和螺旋周向流动。通过设置螺旋槽给冷却水提供导向，水流与换热水管靠近炉膛一侧侧壁换热后，在螺旋槽的导向作用下流至换热水管远离炉膛一侧侧壁进行换热，使换热水管内的水流由直流变为轴向与周向的混流，实现冷却水与换热水管的管壁充分换热，避免了换热水管炉膛侧过热，提高了受热均匀性，从而避免了冷却壁的局部过热，延长了冷却壁使用寿命。同时利用换热水管内的混流，消除管壁上产生的汽膜，使冷却水与管壁充分接触。

本实施例螺旋状凸台沿换热水管径向的延伸高度为0.5~1.2cm，即螺旋槽的槽深为0.5~1.2cm，本实施例螺旋槽的槽深取0.5cm，更容易折弯，避免折弯时损坏管体，螺旋槽的宽度为螺旋状凸台宽度的3~5倍，螺旋角为20~40度，本实施例取为30度，既增大了换热面积，保证对冷却水的导向，使冷却水呈湍流状态，同时避免凸台过高而无法折弯成型。

本实施例高炉用高效换热冷却壁的冷却方法，包括如下方面：

1、利用相邻螺旋状凸台之间形成的螺旋槽给进入换热水管的冷却水提供导向，使冷却水沿螺旋槽和换热水管轴向流动，以使冷却水与换热水管的整个内壁进行换热，使换热水管受热均匀，避免单侧过热；

2、利用冷却水沿螺旋槽流动，冲刷换热水管内壁产生的汽膜，以使冷却水与换热水管直接接触换热；

3、通过设置螺旋状凸台增大冷却水与换热水管的接触面积，提高换热效率。

本发明针对高炉冷却壁特殊的单侧受热工况，在换热水管内壁设置螺旋凸台和螺旋槽，改变了冷却水管内的冷却水流动状态，实现了冷却壁及冷却壁内换热水管的受热均匀，提高了冷却壁换热效率，对延长冷却壁使用寿命起到突破性作用。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (6)

1.一种高炉用高效换热冷却壁，包括冷却壁本体（2）和换热水管（1），其特征在于：所述换热水管的内壁设有若干条螺旋状凸台（3），相邻螺旋状凸台之间形成螺旋槽（4）。

2.根据权利要求1所述的一种高炉用高效换热冷却壁，其特征在于：换热水管的两端分别设有延伸出冷却壁本体的折弯段。

3.根据权利要求2所述的一种高炉用高效换热冷却壁，其特征在于：所述螺旋状凸台沿换热水管径向的延伸高度为0.5~1.2cm。

4.根据权利要求3所述的一种高炉用高效换热冷却壁，其特征在于：螺旋槽的宽度为螺旋状凸台宽度的3~5倍。

5.根据权利要求1所述的一种高炉用高效换热冷却壁，其特征在于：螺旋状凸台的轴线与换热水管的轴线重合。

6.一种权利要求1~5任一项高炉用高效换热冷却壁的冷却方法，其特征在于，包括如下方面：

利用相邻螺旋状凸台之间形成的螺旋槽给进入换热水管的冷却水提供导向，使冷却水沿螺旋槽流动，以使冷却水与换热水管的整个内壁进行换热，使换热水管受热均匀；

利用冷却水沿螺旋槽流动，冲刷换热水管内壁产生的汽膜，以使冷却水与换热水管直接接触换热；

通过设置螺旋状凸台增大冷却水与换热水管的接触面积，提高换热效率。

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