CN201575451U - 一种旋流省煤器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种旋流省煤器，包括外壳，安装在外壳前部上端的出水口，安装在外壳后部下端的进水口，以及安装在外壳后部的烟道，其特征在于：所述旋流省煤器还包括包裹在外壳内的烟尘分离管，在烟尘分离管位于出水口一端安装有导流件，在烟尘分离管位于烟道一端安装有排气管；在外壳与烟道之间安装有挡板；在烟尘分离管外侧、外壳内侧安装有隔水板。该旋流传热式省煤器的特点是烟气带动悬浮颗粒形成强制性旋转流动，减少了飞灰与金属管壁接触，提高了金属烟管壁面的导热系数，避免了管壁低温腐蚀，而且改变了流体的流动结构，提高了传热系数。

Description

一种旋流省煤器

一、技术领域：本发明涉及锅炉的节能减排领域，具体指对锅炉的尾部烟气余热进行回收利用的装置。

二、背景技术：我国十一五规划指出“能源产业要坚持节约优先、立足国内、煤为基础、多元发展、构筑稳定、经济、清洁的能源供应体系”；“在优化结构、提高效益和降低能耗的基础上，实现2010年国内人均生产总值比2000年翻一番；资源利用效率显著提高，单位国内生产总值能源消耗比‘十五’期末降低20％左右”。同时，国家发改委启动的十大重点节能工程中，也将燃煤工业锅炉改造列入其中。

在人们的日常生产生活过程中，锅炉是主要的动力设备。工业锅炉生产出的蒸汽供工业生产直接需用，生产的热水还可供暖。工业锅炉数量大、分布广，每年燃煤量约大于全国煤炭产量的四分之一。因此，提高效率，降低锅炉热损失将是工业锅炉节能降耗领域的重大研究课题。

目前，传统的回收锅炉烟气余热，降低排烟温度的措施，主要是在烟气出口安装省煤器。省煤器是一种吸收排烟余热加热给水的热交换设备。它能提高给水温度，降低排烟温度，减少热损失，提高锅炉效率，相应地节省燃料。降低锅炉排烟温度，通常的做法是增加锅炉尾部对流受热面，既是在锅炉上加装烟气横向或纵向冲刷的受热面。由于传热系数小，需要布置很多的管子，才能把烟气温度从185-195℃降至150℃。但是，由于烟气在管道内是紊流状态流动，烟管内壁易于积留灰垢等，影响传热效果；且当烟气与水换热，使温度降至140℃露点以下时，烟气中会残留水蒸气，与硫反应生成硫化物，对金属管壁造成腐蚀。

三、发明内容：

1、发明目的：本实用新型提供一种旋流省煤器，目的在于提高金属烟管壁面的导热系数，同时避免管壁低温腐蚀。

2、技术方案：本实用新型是通过以下技术方案实施的：

一种旋流省煤器，包括呈圆柱体的外壳，安装在外壳前部上端的出水口，安装在外壳后部下端的进水口，以及安装在外壳后部的烟道，其特征在于：所述旋流省煤器还包括包裹在外壳内的烟尘分离管，在烟尘分离管位于出水口一端安装带有导流片的导流件，在烟尘分离管位于烟道一端安装有排气管，排气管与烟道相通；在外壳与烟道之间安装有挡板；在烟尘分离管外侧、外壳内侧安装有隔水板。

导流件呈椎体，面积大的一端与烟尘分离管连接。

导流件的导流片个数为大于或等于4个。

隔水板个数为大于或等于2个。

进水口与出水口沿外壳的径向上下对称。

烟尘分离管有3个，在外壳的截面上以外壳的截面圆心为中心均匀分布。

3、优点及效果：本实用新型所述旋流传热式省煤器的特点是烟气带动悬浮颗粒形成强制性旋转流动，减少了飞灰与金属管壁接触，一是避免管壁积灰，改变了省煤器物理性能，提高了金属烟管壁面的导热系数。二是抑制了硫化物与金属管壁接触而产生化学反应，避免了管壁低温腐蚀，三是烟气由原来的紊流流动变成了旋流流动，不但冲刷和破坏流体边界层，使贴近壁面的流体速度增加，而且改变了流体的流动结构，提高了传热系数。

四、附图说明：

图1为本实用新型所述旋流省煤器的结构示意图；

图2为本实用新型所述旋流省煤器的A-A剖面示意图。

五、具体实施方式：

本实用新型提供一种技术方案，即将旋流传热技术应用到省煤器上，这种旋流传热式省煤器分为烟气和水两个流程，烟气在省煤器内的烟尘分离管中流动，水在省煤器内的烟尘分离管外侧流动；省煤器内，烟尘分离管前端装有导流件，烟尘分离管外侧设有隔水板。当烟气通过导流件时改变原有的紊流流动状态，形成强制旋转气流，使烟气带动烟尘分离管中的飞灰强力旋转冲刷烟尘分离管的金属内壁，使管内壁不积灰，灰尘污染降低，传热系数提高，给水则沿隔水板导流的方向流动，冲刷烟气分离管的外壁降低烟温，提高锅炉的给水温度。

旋流强化传热是通过有效地形成不稳定流和二次流以强化流体中微团混合及减薄边界层达到强化传热的目的。旋流传热不但冲刷和破坏流体边界层，使贴近壁面的流体速度增加，而且改变了流体的流动结构。除轴向流速分量外，还有较大的切向流速分量，切向速度使流道内流体质点的运动受到离心力的作用，加强边界层流扰动和脉动，因而旋流使传热过程得到强化，在旋流情况下壁面合成速度相对较大，边界层的厚度也相对较薄，从而提高了传热系数。

下面结合附图对本实用新型进行具体说明：

图1为本实用新型所述旋流省煤器的结构示意图，图2为本实用新型所述旋流省煤器的A-A剖面示意图，其中1为出水口，2为导流件，3为烟尘分离管，4为排气管，5为挡板，6为隔水板，7为进水口，8为烟道，9为外壳。

外壳9为圆柱体，在外壳9前部上端安装有出水口1，在外壳9后部下端安装有进水口7，进水口1与出水口7沿外壳9的径向上下对称；在外壳9后部安装有的烟道8；在外壳9内部有3个烟尘分离管3，如图2所示，3个烟尘分离管3在外壳9的截面上以外壳9的截面圆心为中心均匀分布。

在烟尘分离管3位于出水口1一端安装有导流件2，导流件2呈椎体，面积大的一端与烟尘分离管3连接，导流件2的导流片个数为4个；在烟尘分离管3位于烟道8一端安装有排气管4；在外壳9与烟道8之间安装有挡板5；在烟尘分离管3外侧、外壳9内侧安装有2个隔水板6。

这种旋流传热式省煤器的特点是烟气带动悬浮颗粒形成强制性旋转流动，减少了飞灰与烟尘分离管的金属管壁接触，一是避免管壁积灰，改变了省煤器物理性能，提高了金属烟管壁面的导热系数。二是抑制了硫化物与金属管壁接触而产生化学反应，避免了管壁低温腐蚀，三是烟气由原来的紊流流动变成了旋流流动，不但冲刷和破坏流体边界层，使贴近壁面的流体速度增加，而且改变了流体的流动结构，提高了传热系数。

下面通过实验对本实用新型的效果进行具体说明：

试验一：旋流烟气的传热试验

N	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
												K	55	58	66	75	79	85	90	98	105	95	80

上表为烟气速度在6m/s时的试验结果：

N-导流件片数。

K-传热系数，单位W/m2℃。

试验二：紊流流动与旋流流动状态下的传热对比试验(流速相等)

试验选择直径300毫米，长12米的钢管烟道。

试验方法：分别在入口、出口两端测试紊流流动、旋流流动状态下的温度值。从试验数据中可以看到相比传统省煤器，旋流式省煤器的出口水温明显低于传统省煤器出口水温，这就说明其换热效果要比传统省煤器要好。由于旋流流动比紊流流动的流程长，可破坏流体边界层，改变流体的流动结构，加强边界层流扰动冲刷管壁，因此旋流流动的对流传热能力优于紊流流动。

试验三：旋流装置的磨损试验

上表为选用Q235A普通材料导流件，在往复炉排锅炉上应用的试验数据。若在链条锅炉应用时，磨损会减少30％，如果导流件材料选用耐磨金属材料或采取防磨措施，磨损速度会大大的降低。

表中：

M-年旋流叶片磨损程度，单位毫米

N-年度数。

试验四：灰垢的导热性能试验

表中数值为内外壁温差。

在锅炉运行现场对烟道内外壁进行温差测试(测试烟气温度和烟管外壁温度)。如上表所示，烟气温度越低，热阻越大。因此越能体现除垢的意义。

Claims (6)

1.一种旋流省煤器，包括呈圆柱体的外壳(9)，安装在外壳(9)前部上端的出水口(1)，安装在外壳(9)后部下端的进水口(7)，以及安装在外壳(9)后部的烟道(8)，其特征在于：所述旋流省煤器还包括包裹在外壳(9)内的烟尘分离管(3)，在烟尘分离管(3)位于出水口(1)一端安装带有导流片的导流件(2)，在烟尘分离管(3)位于烟道(8)一端安装有排气管(4)，排气管(4)与烟道(8)相通；在外壳(9)与烟道(8)之间安装有挡板(5)；在烟尘分离管(3)外侧、外壳(9)内侧安装有隔水板(6)。

2.根据权利要求1所述一种旋流省煤器，其特征在于：导流件(2)呈椎体，面积大的一端与烟尘分离管(3)连接。

3.根据权利要求1所述一种旋流省煤器，其特征在于：导流件(2)的导流片个数为大于或等于4个。

4.根据权利要求1所述一种旋流省煤器，其特征在于：隔水板(6)个数为大于或等于2个。

5.根据权利要求1所述一种旋流省煤器，其特征在于：进水口(1)与出水口(7)沿外壳(9)的径向上下对称。

6.根据权利要求1、2所述一种旋流省煤器，其特征在于：烟尘分离管(3)有3个，在外壳(9)的截面上以外壳(9)的截面圆心为中心均匀分布。

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