一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置-9479威尼斯

专利名称：一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置

专利类型：实用新型专利

专利申请号：cn202210726234.9

专利申请（专利权）人：山东天景工程设计有限公司
权利人地址：山东省淄博市张店区新村西路95号

专利发明（设计）人：夏文龙,杨永,李俊祥,宫殿宏,邹兴国,代霆,王伶俐,王坤,陈晓磊,张英俊

专利摘要：一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，属于焦炉设备技术领域。其特征在于：包括螺旋管、过渡管和环形联箱，所述的环形联箱为圆环型的闭合管，环形联箱的内圈上开有多个开口，每个开口处均通过过渡管连接有一条所述的螺旋管，螺旋管向上螺旋盘绕，所述的过渡管为一段1/4圆弧的管，过渡管与环形联箱的连接处垂直于环形联箱，过渡管所在的圆与螺旋管螺旋盘绕的圆相切。本装置的换热器本体偏流现象减少，盘管内流体更加均匀，流速更加稳定，有利于换热器换热。

主权利要求：
1.一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，其特征在于：包括螺旋管（1）、过渡管（2）和环形联箱（3），所述的环形联箱（3）为圆环型的闭合管，环形联箱（3）的内圈上开有多个开口，每个开口处均通过过渡管（2）连接有一条所述的螺旋管（1），螺旋管（1）向上螺旋盘绕，所述的过渡管（2）为一段1/4圆弧的管，过渡管（2）与环形联箱（3）的连接处垂直于环形联箱（3），过渡管（2）所在的圆与螺旋管（1）螺旋盘绕的圆相切；所述的环形联箱（3）的环形直径为832mm；所述的环形联箱（3）的圆管的截面直径为100mm。
2.根据权利要求1所述的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，其特征在于：所述的螺旋管（1）设有20条。
3.根据权利要求1所述的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，其特征在于：所述的螺旋管（1）和过渡管（2）的管径相同。
4.根据权利要求1所述的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，其特征在于：所述的过渡管（2）在与环形联箱（3）的连接处为喇叭口型。
5.根据权利要求1所述的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，其特征在于：所述的环形联箱（3）的外侧设有两个相对的来流入口。 说明书 : 一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置技术领域[0001] 一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，属于焦炉设备技术领域。背景技术[0002] 焦化厂从加煤开始到推焦，650℃～850℃焦炉上升管荒煤气带出热约占焦炉支出热的36％，目前行业内越来越重视此块热能回收利用。现主要采用的方法是采用上升管余热换热器，利用荒煤气余热产生蒸汽。在工程建设过程中，发明人发现上升管余热换热器本体存在汽堵和局部过热问题，影响换热器换热效率，严重时可造成爆管等安全事故。发明人通过以往工程分析，主要是上升管余热换热器本体内发生偏流导致盘管内流体不均匀，造成换热器过热产生以上问题。可见现在缺少解决上升管余热换热器本体内偏流现象的装置。发明内容[0003] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置。[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，其特征在于：包括螺旋管、过渡管和环形联箱，所述的环形联箱为圆环型的闭合管，环形联箱的内圈上开有多个开口，每个开口处均通过过渡管连接有一条所述的螺旋管，螺旋管向上螺旋盘绕，所述的过渡管为一段1/4圆弧的管，过渡管与环形联箱的连接处垂直于环形联箱，过渡管所在的圆与螺旋管螺旋盘绕的圆相切。[0005] 在现有换热器的基础上通过数据分析，采用流体传热分析软件，模拟流场形态。通过改变母管联箱的形状、环形直径和母管管径等，结合炉顶布置空间，确定优化方案。过渡管为1/4圆弧管，且与螺旋管切向连接，环形联箱内的流体分流流畅且均匀；本换热器本体偏流现象减少，盘管内流体更加均匀，流速更加稳定，有利于换热器换热，根据计算和工程验证，可以提高约3～5％换热效率。[0006] 优选的一种上述的减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，所述的环形联箱的环形直径为832mm。[0007] 优选的一种上述的减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，所述的环形联箱的圆管的截面直径为100mm。[0008] 发明人研究发现，本螺旋管式换热器的偏流主要受环形联箱环形直径尺寸和环形联箱截面直径相关。通过数据分析和焦炉炉顶布置空间，最终确定螺旋管式换热器环形直径为832，截面直径为100，环形联箱和螺旋面间通过1/4圆弧过渡是最佳设计。[0009] 优选的一种上述的减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，所述的螺旋管设有20条。在优选的环形直径下螺旋管的条数设定在20条时，各管的流体最为均匀，螺旋管间的最大压差最小。[0010] 优选的一种上述的减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，所述的螺旋管和过渡管的管径相同。螺旋管和过渡管采用相同管径，过渡均匀，流体流通顺畅。[0011] 优选的一种上述的减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，所述的过渡管在与环形联箱的连接处为喇叭口型。喇叭口型连接，能够减少连接处的剪切阻力，圆运行更加平稳。[0012] 优选的一种上述的减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，所述的环形联箱的外侧设有两个相对的来流入口。环形联箱设两个相对的来流入口，可使流体更容易均匀分配，流速更加稳定。[0013] 与现有技术相比，本发明的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置所具有的有益效果是：通过本发明，可以有效减少螺旋管式换热器本体内偏流现象，相比于传统换热器，本发明有以下优点：[0014] 1、换热器本体偏流现象减少，盘管内流体更加均匀，流速更加稳定，有利于换热器换热，根据计算和工程验证，可以提高约3～5％换热效率。[0015] 2、换热器本体内流体均匀，可以有效防止换热器产生汽堵现象，有效避免盘管干烧，防止换热器发生爆管事故，提高余热利用系统稳定性和可靠性。[0016] 3、螺旋管中流量分配更加均匀，多根管受热均匀，有效减小焊缝疲劳，可提高换热器本体寿命，减少后期余热利用系统维护成本。附图说明[0017] 图1为本发明的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置示意图。[0018] 图2为本发明的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置壁面压力分布云图。[0019] 图3为本发明的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置高度100mm处的换热器截面速度云图。[0020] 其中，1、螺旋管2、过渡管3、环形联箱。具体实施方式[0021] 图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1～3对本发明做进一步说明。[0022] 参照附图1：本发明的一种减小焦炉荒煤气余热利用换热器内偏流的装置，包括螺旋管1、过渡管2和环形联箱3，环形联箱3为圆环型的闭合管，圆环型利于流体均匀分配，环形联箱3的内圈上开有二十个开口，每个开口处均通过过渡管2连接有一条螺旋管1，螺旋管1和过渡管2的管径相同，螺旋管1向上螺旋盘绕，过渡管2为一段1/4圆弧的管，过渡管2与环形联箱3的连接处垂直于环形联箱3，过渡管2在与环形联箱3的连接处为喇叭口型，能有效减少剪切阻力，利于流体分配；过渡管2所在的圆与螺旋管1螺旋盘绕的圆相切，环形联箱内的流体分流流畅且均匀；环形联箱(3)的环形直径为832mm，圆管的截面直径为100mm，合理的环径和管径配比能够进一步降低偏流；环形联箱3的外侧设有两个相对的来流入口，可使流体更容易均匀分配，流速稳定。[0023] 从图2、图3可以看出本发明的二十根螺旋管中的压力分布均匀，从而可使速度的分布更加均匀，可见本换热器明显改善了流量分布不均。[0024] 下表为环形直径为832mm时环形联箱3靠近来流入口由近及远的五根螺旋管出口速度分布情况(m/s)；[0025] 结构 联箱直径 1号(m/s 2号(m/s 3号(m/s 4号(m/s 5号(m/s 偏流％对比例 56mm 0.0923 0.0906 0.0781 0.0125 0.0341 86实施例 100mm 0.08316 0.08169 0.07625 0.06331 0.06461 24[0026] 从表中可见：环形联箱管径过小会导致严重偏流，56mm内径联箱偏流达86％。而100mm内径偏流减小至24％。[0027] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

专利地区：山东

专利申请日期：2022-06-24

专利公开日期：2024-07-09

专利公告号：cn114933912b