CN112762429A - 一种卧式注汽锅炉水冷壁管 - Google Patents

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张伟
林日亿
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Abstract

本发明公开一种卧式注汽锅炉水冷壁管，涉及注汽锅炉装置技术领域，水冷壁管主体包括两端的环形直管和位于两端的环形直管之间的螺旋管，螺旋管与环形直管一体成型，螺旋管的内表面为螺旋状的内圆弧面，内圆弧面与环形直管的内表面圆滑过渡连接，螺旋管的外表面为螺旋状的外圆弧面，外圆弧面与环形直管的外表面圆滑过渡连接，外圆弧面与内圆弧面等距设置，内圆弧面上相邻的弧形槽之间构成一条内螺旋线，内螺旋线的螺距记为Pc，水冷壁管主体最大内径记为ID，满足1.2<Pc/ID<2.2。本发明提供的卧式注汽锅炉水冷壁管，能够避免局部过热和爆管，降低结垢率，在1.2<Pc/ID<2.2条件下，管内流动传热的经济性最好。

Description

一种卧式注汽锅炉水冷壁管
技术领域
本发明涉及注汽锅炉装置技术领域，特别是涉及一种卧式注汽锅炉水冷壁管。
背景技术
卧式注汽锅炉又称为湿蒸汽发生器，是油田开采稠油的专用注汽设备。目前油田主要采用的是注汽量为50t/h的注汽锅炉，产生的蒸汽温度高达300℃，压力为15MPa，干度为0.75。利用注汽锅炉所生产的高温高压湿蒸汽注入油井，加热油层中的原油以降低稠油的粘度，从而增加稠油的流动性，能够大幅度地提高稠油的采收率。
一般的卧式注汽锅炉的水冷壁管是水平放置的光滑管，汽水两相流体在光滑管内流动时，由于重力的作用，不可避免的产生气塞状流，随着蒸汽干度的增大，甚至将可能产生分层流。在炉膛高温高压的环境下，汽水两相流体形成气塞状流或分层流很容易使水冷壁管产生局部过热，甚至爆管，这将严重影响锅炉的运行安全与油田生产安全。另外，卧式注汽锅炉用水一般为粗略的软化水，甚至硬水，在锅炉长时间运行中，水冷壁管容易产生结垢现象，这将明显削弱传热过程，影响锅炉的热效率，使得锅炉维护周期缩短，降低油田生产效率。
因此如何设置一种卧式注汽锅炉水冷壁管结构，使得汽水两相流在水冷壁管中安全的流动，对于锅炉安全运行和油田高效生产具有非常重要的现实意义，同时，也是本领域技术人员需要解决重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种卧式注汽锅炉水冷壁管，以解决上述现有技术存在的问题，能够避免局部过热和爆管，降低结垢率，而且显著提高管内流动传热的经济性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种卧式注汽锅炉水冷壁管，包括内部中空的水冷壁管主体，所述水冷壁管主体包括两端的环形直管和位于两端的所述环形直管之间的螺旋管，所述螺旋管与所述环形直管一体成型，所述螺旋管的内表面为螺旋状的内圆弧面，所述内圆弧面与所述环形直管的内表面圆滑过渡连接，所述螺旋管的外表面为螺旋状的外圆弧面，所述外圆弧面与所述环形直管的外表面圆滑过渡连接，所述外圆弧面与所述内圆弧面等距设置，所述内圆弧面上相邻的弧形槽之间构成一条内螺旋线，所述内螺旋线的螺距记为Pc，所述水冷壁管主体最大内径记为ID，满足1.2<Pc/ID<2.2。
优选的，所述水冷壁管主体的壁厚记为Tw，满足2mm<Tw<4mm。
优选的，所述弧形槽深度记为Hc，所述水冷壁管主体外径记为OD，满足0.03<Hc/OD。
优选的，所述内螺旋线的螺旋角记为βc，满足50°<βc<83°。
优选的，所述水冷壁管主体由不锈钢材料制成。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供一种卧式注汽锅炉水冷壁管，安装时卧式注汽锅炉水冷壁管轴线与水平线平行，螺旋管的内表面为螺旋状的内圆弧面的设置，达到汽水两相流体在管中绕轴线旋转式流动的目的，通过离心力的作用将管内产生的蒸汽集中在轴线附近，避免管壁附近形成气膜，使流体更好的吸收炉膛的热量，避免由于管壁上形成气膜而引起的局部过热和爆管；与一般光管相比，卧式注汽锅炉水冷壁管中螺旋管的内表面为螺旋状的内圆弧面的设置，一方面汽水两相流体在管中绕轴线旋转流动，抵消了重力一部分的影响，使得水垢不容易沉积结块，另一方面，螺旋管的外表面为螺旋状的外圆弧面的设置，增大了换热面积，使得管中的流体可以带走更多的热量，降低管壁温度，减少水中杂质在管壁高温析出，同时，流体速度较快不断冲刷管壁，能够起到除垢作用，从而避免了结垢与烧损。而且，Pc/ID越小，流道扩张和收缩的剧烈程度越显著，流体的湍流效果越强，越有利于努塞尔数增加和换热效果增强；Pc/ID越大，流体在流动过程中受到的阻力越小，流体与管道壁面的碰撞引起的能量损耗越小，因此流体在管内流动的压降越小；流体的综合传热性能一般用等泵功下的综合评价因子PEC来表示，数值越大，则综合传热性能越好，根据综合评价因子PEC，在本发明中1.2<Pc/ID<2.2的条件下，管内流动传热的经济性最好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的卧式注汽锅炉水冷壁管的结构示意图；
图2为图1中卧式注汽锅炉水冷壁管的A部分的剖视图；
图3为Pc/ID不同取值条件下综合评价因子PEC关系图；
图4为Hc/OD不同取值条件下传热性能关系图；
图5为在雷诺数为4000时螺旋角βc与传热性能的关系图；
图中：1-水冷壁管主体、2-环形直管、3-螺旋管、4-内圆弧面、5-外圆弧面、6-弧形槽、7-内螺旋线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种卧式注汽锅炉水冷壁管，以解决现有技术存在的问题，能够避免局部过热和爆管，降低结垢率，而且显著提高管内流动传热的经济性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～3所示，本实施例提供一种卧式注汽锅炉水冷壁管，包括内部中空的水冷壁管主体1，水冷壁管主体1包括两端的环形直管2和位于两端的环形直管2之间的螺旋管3，螺旋管3与环形直管2一体成型，螺旋管3的内表面为螺旋状的内圆弧面4，内圆弧面4与环形直管2的内表面圆滑过渡连接，螺旋管3的外表面为螺旋状的外圆弧面5，外圆弧面5与环形直管2的外表面圆滑过渡连接，外圆弧面5与内圆弧面4等距设置，内圆弧面4上相邻的弧形槽6之间构成一条内螺旋线7，内螺旋线7的螺距记为Pc，水冷壁管主体1最大内径记为ID，满足1.2<Pc/ID<2.2。
使用时，将本发明提供的卧式注汽锅炉水冷壁管水平安装，螺旋管3的内表面为螺旋状的内圆弧面4，使得汽水两相流体在管中能够绕轴线旋转式流动，在离心力的作用下，管内产生的蒸汽集中在轴线附近，能够避免管壁附近形成气膜，使流体更好的吸收炉膛的热量，避免由于管壁上形成气膜而引起的局部过热和爆管；与一般光管相比，卧式注汽锅炉水冷壁管中螺旋管3的内表面为螺旋状的内圆弧面4的设置，一方面汽水两相流体在管中绕轴线旋转流动，抵消了重力一部分的影响，使得水垢不容易沉积结块，另一方面，螺旋管3的外表面为螺旋状的外圆弧面5的设置，增大了换热面积，使得管中的流体可以带走更多的热量，降低管壁温度，减少水中杂质在管壁高温析出，同时，水流速度较快不断冲刷管壁，能够起到除垢作用，从而避免了结垢与烧损，而且，如图3所示为雷诺数Re与综合评价因子PEC关系图，根据综合评价因子PEC，在本发明中1.2<Pc/ID<2.2的条件下，显著提高管内流动传热的经济性。
在本实施例中，水冷壁管主体1的壁厚记为Tw，考虑到热导率和机械强度，Tw满足2mm<Tw<4mm。
在本实施例中，弧形槽6深度记为Hc，水冷壁管主体1外径记为OD，满足0.03<Hc/OD，如图4所示为雷诺数Re与努塞尔数Nu关系图，在0.03<Hc/OD的条件下，能显著提高换热效果。
在本实施例中，内螺旋线7的螺旋角记为βc，满足50°<βc<83°，如图5所示为βc与努塞尔数Nu关系图，在50°<βc<83°的条件下，换热效果最好。
水冷壁管主体1由不锈钢材料制成，制作方便，传热效果好。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种卧式注汽锅炉水冷壁管，其特征在于：包括内部中空的水冷壁管主体，所述水冷壁管主体包括两端的环形直管和位于两端的所述环形直管之间的螺旋管，所述螺旋管与所述环形直管一体成型，所述螺旋管的内表面为螺旋状的内圆弧面，所述内圆弧面与所述环形直管的内表面圆滑过渡连接，所述螺旋管的外表面为螺旋状的外圆弧面，所述外圆弧面与所述环形直管的外表面圆滑过渡连接，所述外圆弧面与所述内圆弧面等距设置，所述内圆弧面上相邻的弧形槽之间构成一条内螺旋线，所述内螺旋线的螺距记为Pc，所述水冷壁管主体最大内径记为ID，满足1.2<Pc/ID<2.2。
2.根据权利要求1所述的卧式注汽锅炉水冷壁管，其特征在于：所述水冷壁管主体的壁厚记为Tw，满足2mm<Tw<4mm。
3.根据权利要求1所述的卧式注汽锅炉水冷壁管，其特征在于：所述弧形槽深度记为Hc，所述水冷壁管主体外径记为OD，满足0.03<Hc/OD。
4.根据权利要求1所述的卧式注汽锅炉水冷壁管，其特征在于：所述内螺旋线的螺旋角记为βc，满足50°<βc<83°。
5.根据权利要求1所述的卧式注汽锅炉水冷壁管，其特征在于：所述水冷壁管主体由不锈钢材料制成。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5203285A (en) * 1990-06-18 1993-04-20 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Uniform distribution heat-transfer pipe unit for double-layer fluids
CN1424554A (zh) * 2003-01-05 2003-06-18 浙江大学 双扰流螺旋式强化换热及自动除垢装置
JP2012077917A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Hitachi Cable Ltd 内面溝付コルゲート管、及び熱交換器
CN102679789A (zh) * 2012-05-14 2012-09-19 华中科技大学 一种螺旋波纹管
CN103673716A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 杭州汉惠通用设备有限公司 内螺旋式异形外翅片换热管

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5203285A (en) * 1990-06-18 1993-04-20 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Uniform distribution heat-transfer pipe unit for double-layer fluids
CN1424554A (zh) * 2003-01-05 2003-06-18 浙江大学 双扰流螺旋式强化换热及自动除垢装置
JP2012077917A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Hitachi Cable Ltd 内面溝付コルゲート管、及び熱交換器
CN102679789A (zh) * 2012-05-14 2012-09-19 华中科技大学 一种螺旋波纹管
CN103673716A (zh) * 2013-12-18 2014-03-26 杭州汉惠通用设备有限公司 内螺旋式异形外翅片换热管

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