CN217383943U - 一种异形半截面热流型换热管、换热装置及烧结点火炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种异形半截面热流型换热管、换热装置及烧结点火炉，属于烧结矿点火炉相关技术领域。该换热管包括：管本体，其截面形状呈半圆形、三角形或椭圆形；设置于所述管本体上方的盖板，使得盖板与管本体构成一个空腔；置于所述空腔中间位置的分隔板，将所述空腔分割为两个换热通道；以及设置于所述换热通道内壁上的若干导热翅片，能够将管本体底部通过辐射吸收的热量快速传递给管内的空气，提高了内部对流换热效率。异形半截面比圆形换热管要小，相同流量下，异形换热管内流速会更大一些，对流换热系数增大，换热效果好。

Description

一种异形半截面热流型换热管、换热装置及烧结点火炉

技术领域

本实用新型属于烧结矿点火炉相关技术领域，更具体地说，涉及一种异形半截面热流型换热管、换热装置及烧结点火炉。

背景技术

烧结是冶金行业，特别是钢铁冶炼过程的重要组成部分，同时也是影响整个冶炼工艺能耗指标的关键作业之一。烧结是为高炉冶炼提供“精料”的一种加工方法，其实质是将准备好的各种原料(精矿、矿粉、燃料、熔剂、返矿等)，按一定比例经过配料，混合与制粒，得到符合要求的烧结料，烧结料经点火借助碳的燃烧和铁矿物的氧化而产生高温，使烧结料中的部分组份软化和熔化，发生化学反应生成一定数量的液相，冷却时相互粘结成块，其过程的产品叫烧结矿。

烧结过程中需要使用点火炉，点火炉在矿石烧结生产过程中起到烧结点火和实现热风烧结的作用，其点火温度范围通常在1100～1300℃，实际操作中通常控制在1150±50℃。点火炉分为火段和保温段，炉体的常规结构为由炉顶和侧墙构成的整体式框架结构，侧墙设置钢板，炉顶无钢板。锚固砖吊挂在炉顶框架上，将炉顶耐火内衬锚固在炉顶上。侧墙设置炉墙钢板，侧墙耐火内衬层材料为重质浇注料，侧墙耐火内衬采用Y形耐热锚固件，Y形锚固件焊接在侧墙钢板上。在点火炉的火段，需要通入空气、煤气或其他的气体，这些气体一般采用换热的方式进行加热然后进行燃烧，可以提高燃烧的效率，因此在空气、煤气或其他的气体在进入点火炉之前，通过换热管进行换热。

为了解决上述的问题，经检索，中国专利CN03104763.7公开了一种圆—椭圆截面交叉缩放强化换热管，它是由若干圆管段、椭圆管段和圆—椭圆过渡段所组成，所述圆管段和椭圆管段依次周期排列，而且相邻椭圆管段的椭圆长轴之间交叉15～90度角。中国专利CN200720188643.9公开了一种异形截面的换热管，包括换热管，所述换热管的横剖面为水滴形；所述换热管的水滴形的下部正对冷却气流，其水滴形的上部正对喷淋冷却水。中国专利CN201810953940.0公开了换热管的截面呈非圆形的换热器，包括：壳体内部具有换热空间；在换热空间内形成由所述第二换热介质入口通向所述第二换热介质出口的第二换热通路；至少一个流向分配板分割所述第二换热通路为至少两个分段通路，所述流向分配板上开设有连通所述至少两个分段通路的气流分配孔。

上述的专利尽管对换热管的截面形状做出了改进，但对于异形的半截面换热管并未公开具体的结构。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有换热管换热效率低的问题，本实用新型提供一种异形半截面热流型换热管，提高换热效率。

本实用新型另一目的提供一种具有换热管的换热装置。

本实用新型另一目的提供一种具有上述换热装置的烧结点火炉。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的异形半截面热流型换热管，包括：

管本体，其截面形状呈半圆形、三角形或椭圆形；

设置于所述管本体上方的盖板，使得盖板与管本体构成一个空腔；

设置于所述空腔中间位置的分隔板，将所述空腔分割为两个换热通道；

以及设置于所述换热通道内壁上的若干导热翅片，能够将管本体底部通过辐射吸收的热量传递给换热通道内的空气。

于本实用新型的一种可能实施方式中，所述两换热通道中的导热翅片以分隔板为界线非对称设置。

于本实用新型的一种可能实施方式中，所述导热翅片包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片垂直固定在所述盖板的下方，所述第二翅片倾斜固定在所述换热通道内壁上。

于本实用新型的一种可能实施方式中，所述第二翅片长度为第一翅片长度的1.5-3倍。

于本实用新型的一种可能实施方式中，所述分隔板的材质为合金钢、45#钢或不锈钢。

于本实用新型的一种可能实施方式中，所述导热翅片为矩形状片或梯形状片。

本实用新型的具有换热管的换热装置，包括连接管、上风箱、下风箱和上述的换热管，所述换热管一端连接上风箱，另一端连接下风箱，在所述上风箱的出口连接有连接管，相邻的两换热管平行设置且通过下风箱连接连通。

于本实用新型的一种可能实施方式中，所述相邻的两换热管通过U型换热圆管连接连通。

本实用新型的具有换热装置的烧结点火炉，包括炉体，在所述炉体的进气口设置有上述的换热装置。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的异形半截面热流型换热管，异形换热管半截面比圆形换热管要小，相同流量下，异形换热管内流速会更大一些，对流换热系数增大，换热效果好；

(2)本实用新型的异形半截面热流型换热管，其管道内焊接导热翅片，可以增大传热面积，降低对流换热的热阻、增强设备的传热能力，使预热的气体温度更高，降低能耗；

(3)本实用新型的异形半截面热流型换热管，结构简单，制作难度小，适用范围较广。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本实用新型异形半截面热流型换热管的结构示意图；

图2为本实用新型具有换热管的换热装置的结构示意图；

图3为图2沿A-A线的剖视图；

图4为图2沿B-B线的剖视图。

附图标记说明：

10、换热管；11、管本体；12、盖板；13、分隔板；14、导热翅片；141、第一翅片；142、第二翅片；15、换热通道；

20、连接管；30、上风箱；40、下风箱；50、U型换热圆管。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作各种改变。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例的异形半截面热流型换热管10包括管本体11、盖板12、分隔板13和若干导热翅片14，其中管本体11、盖板12和导热翅片14均采用的是现有的导热金属材料，例如耐高温耐腐蚀的不锈钢材质。该换热管10可用于空气、煤气及其他各种气体的热交换，尤其是利用烧结料面的热量来预热空气或煤气，不外加燃料或外加极少燃料。

在本实施例中，所述管本体11的截面形状呈半圆形、三角形或椭圆形；上述截面形状的异型换热管10相比圆形换热管10，在相同的截面积下，其辐射传热面积大，且较为节省材料。如图1所示，本实施例优选的截面形状为半圆形，一方面便于加工，另一方面具有较高的强度，满足使用的强度要求。

进一步的，所述盖板12设置于所述管本体11上方，使得盖板12与管本体11构成一个空腔，该空腔为气体的流动换热提供了密闭的空间，空气、煤气及其他各种气体的热交换可以在此空腔中完成。

如图1所示，在所述空腔中间位置设有一分隔板13，所述中间位置可以理解为中心线以及在其附近的变动，分隔板13上端焊接在盖板12的下端面，下端焊接在管本体11内侧，所述分隔板13的材质可以为合金钢、45#钢或不锈钢，本实施中，分隔板13材质优选的为45#钢，分隔板13将所述空腔分割为两个换热通道15；管本体11和管盖板12之间用钢制的分隔板13连接，起到了一定的支撑作用，因此也提高了换热管10的抗热变形能力。

为了提高了换热管10内部对流换热效率，所述换热通道15内壁上设有的若干导热翅片14，所述导热翅片14为矩形状片或梯形状片；能够将管本体11底部通过辐射吸收的热量快速传递给换热通道15内的空气、煤气及其他各种气体。

在实际的使用过程中，由于空腔中气流扰动不同(主要原因是温度场)，易产生偏流、涡流现象，所述两换热通道15中的导热翅片14以分隔板13为界线非对称设置，这样的设计可以减少偏流、涡流现象发生，从而减少空气、煤气及其他各种气体对分隔板13的冲刷，尽可能地降低分隔板13的磨损，延长分隔板13的使用寿命。

在本实施例中，所述导热翅片14包括第一翅片141和第二翅片142，所述第一翅片141垂直固定(可以采用焊接、铆接等)在所述盖板12的下方，所述第二翅片142倾斜固定(可以采用焊接、铆接等)在所述换热通道15内壁上。所述第二翅片142长度为第一翅片141长度的1.5-3倍。管本体11作为热辐射的主要受体，因此在管本体11的内侧设置的第二翅片142的数量要多余第一翅片141的数量，同时为了减小空气阻力，第一翅片141垂直方向设置，第二翅片142倾斜设置，其倾斜的角度在30-70°之间(与水平面的夹角)。

本换热管10可以作为换热装置的一部分，如图2和图3所示，例如烧结点火炉包括炉体，在所述炉体的进气口设置有换热装置，该换热装置包括连接管20、上风箱30、下风箱40和上述的换热管10，所述换热管10一端连接上风箱30，另一端连接下风箱40，在所述上风箱30的出口连接有连接管20，相邻的两换热管10平行设置且通过下风箱40连接连通。此外，所述相邻的两换热管10也可以通过U型换热圆管50连接连通。

通过对本换热管的使用效果测试，相比圆形换热管，异形换热管半截面比圆形换热管要小，相同流量下，异形换热管内流速会更大一些，对流换热系数增大，换热效果好，换热效率提高了10-30％左右。

两相邻换热管10用长方体下风箱40连接，气体经过下风箱40时首先撞击下风箱40外壁，然后再向两侧流动，在下风箱40里还会产生小涡流，相比于用圆形换热管10的下风箱40内气体流速会降低，预热时间会变长，预热温度也会提高，有利于燃料的燃烧，降低燃料的消耗量。

Claims (9)

1.一种异形半截面热流型换热管，其特征在于，包括：

管本体(11)；

设置于所述管本体(11)上方的盖板(12)，使得盖板(12)与管本体(11)构成一个空腔；

设置于所述空腔中间位置的分隔板(13)，将所述空腔分割为两个换热通道(15)；

以及设置于所述换热通道(15)内壁上的若干导热翅片(14)，能够将管本体(11)底部通过辐射吸收的热量传递给换热通道(15)内的空气。

2.根据权利要求1所述的异形半截面热流型换热管，其特征在于，所述两换热通道(15)中的导热翅片(14)以分隔板(13)为界线非对称设置。

3.根据权利要求2所述的异形半截面热流型换热管，其特征在于，所述导热翅片(14)包括第一翅片(141)和第二翅片(142)，所述第一翅片(141)垂直固定在所述盖板(12)的下方，所述第二翅片(142)倾斜固定在所述换热通道(15)内壁上。

4.根据权利要求3所述的异形半截面热流型换热管，其特征在于，所述第二翅片(142)长度为第一翅片(141)长度的1.5-3倍。

5.根据权利要求4所述的异形半截面热流型换热管，其特征在于，所述分隔板(13)的材质为合金钢、45#钢或不锈钢。

6.根据权利要求5所述的异形半截面热流型换热管，其特征在于，所述导热翅片(14)为矩形状片或梯形状片。

7.一种具有换热管的换热装置，包括连接管(20)、上风箱(30)、下风箱(40)和换热管(10)，所述换热管(10)一端连接上风箱(30)，另一端连接下风箱(40)，在所述上风箱(30)的出口连接有连接管(20)，相邻的两换热管(10)平行设置且通过下风箱(40)连接连通，其特征在于，所述换热管(10)为权利要求1-6任一项所述的换热管(10)。

8.根据权利要求7所述的具有换热管(10)的换热装置，其特征在于，所述相邻的两换热管(10)通过U型换热圆管(50)连接连通。

9.一种具有换热装置的烧结点火炉，包括炉体，在所述炉体的进气口设置有换热装置，其特征在于，所述换热装置为权利要求7或8所述的换热装置。

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