一种翅片式气固两相混合物双层加热设备的制作方法

1.本实用新型涉及一种加热设备，特别指一种翅片式气固两相混合物多层加热设备。


背景技术：

2.火力发电厂中燃用煤种参差不齐，不同煤质的水分含量差别很大，对于燃用高水分煤种的锅炉而言，风粉混合物入炉前的温度达不到燃用煤种要求。同时，受磨煤机内部轴承等零部件温度限制，磨煤机出口温度根据煤种不同，限制在95℃以下，从而导致无法在磨煤机内部提高入炉前煤粉温度。
3.在现有技术中，加热器多用于利用高温汽源(或气源)对液体或者气体进行预热。随着火力行业的快速发展，煤种的多样性导致火电行业急需解决上述风粉混合物在高速流动状态下的加热问题。但是，对高速流动的气固两相混合物进行加热，存在加热器易磨损，换热效率低，流通阻力大和堆积爆燃等问题。所以，在高速流动状态下的气固两相混合物的加热问题尚未得到理想解决。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有加热设备技术中不足而提供一种翅片式气固两相混合物多层加热设备，它可以有效地利用电力系统汽轮机抽汽作为热源，通过其特有的双层套管加内外翅片式结构，将高温蒸汽和风粉混合物在流动过程中发生热传导，从而可以提高风粉混合物温度，在提高换热效率的同时，保证了风粉混合物的流通速度，降低流通阻力，降低加热器磨损。本实用新型解决了气固两相混合物通过加热器时堆积爆燃的技术问题。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种翅片式气固两相混合物加热设备，其特征在于：所述的加热设备为双层套管式结构，它主要由中心层换热器和外层换热器构成；其中，所述的中心层换热器，由内翅片管和内双管外翅片管构成；所述的外层换热器，由外翅片管和外套管构成；且依次设有内翅片管、内双管外翅片管、以及外翅片管、外套管；内翅片管、内双管外翅片管与外翅片管之间所形成的环形区域分别为风粉混合物的内外两个流通管道。
7.在所述的内翅片管的内壁、内双管外翅片管的外壁、外翅片管的内壁分别设有圆周方向均匀分布的纵向翅片；即在风粉混合物流通管道均设有圆周方向均匀间隔分布的翅片，以增大风粉混合物与高温蒸汽(抽汽)的换热面积，提高换热效率；并对风粉混合物的流动过程有扰流作用，增强其与蒸汽(抽汽)的换热，从而提高换热效率。
8.所述翅片的长度、形状、数量决定其换热面积及管道阻力；翅片端面可以是各种不同形状，它包括：梯形、矩形、三角形等多边形，以增加换热面积，增强换热效果。
9.在内翅片管与内双管外翅片管之间环形区域的两端、以及外翅片管与外套管之间环形区域的两端分别设有端板，以封住流通介质，而形成独立的蒸汽(抽汽)流通管道，确保
风粉混合物与蒸汽(抽汽)隔绝。
10.在风粉混合物入口的方向，在外套管的一端圆周上半部分被切除一定长度的区域平行设置若干根蒸汽(抽汽)入口管道，且蒸汽(抽汽)入口管道穿过外翅片管与内双管外翅片管连通；在外套管的末端方向一定长度上平行设置若干根蒸汽(抽汽)连通管道，且蒸汽(抽汽)连通管道两端分别与内双管外翅片管和外翅片管连通，使蒸汽(抽汽)两个流通管道保持连通。
11.所述的蒸汽(抽汽)入口管道的外壁以及蒸汽(抽汽)连通管道的外壁上均设有螺旋形翅片，以增加入口段以及过渡段蒸汽(抽汽)与风粉混合物的换热面积，增强扰流作用，提高换热效率。在内翅片管与内双管外翅片管之间环形区域，蒸汽(抽汽)流通方向上，以一定距离间隔设有若干个折流板；所述的折流板上设有缺口，且相邻两个折流板缺口位置不在同一水平线，使蒸汽(抽汽)在长度方向上旋转向前流动，增长蒸汽(抽汽)的流动行程，增强与风粉混合物的换热。
12.在外翅片管与外套管之间环形区域，蒸汽(抽汽)流通方向上，以一定距离间隔设有若干个折流板；所述的折流板上设有缺口，且相邻两个折流板缺口位置不在同一水平线，使蒸汽(抽汽)在长度方向上旋转向前流动。
13.在所述的外套管靠近蒸汽(抽汽)入口管道处的一端设置膨胀节，以补偿管道因温度变化而产生的位移量，从而保证系统安全性。
14.所述的加热设备为双流程换热布置，由内而外的流通区域内，依次为风粉混合物-高温蒸汽-风粉混合物-高温蒸汽，使得风粉混合物流通区域与高温蒸汽流通区域层层包裹交错布置。两种介质流通区域交错布置，增强两相介质换热，最大程度的增加换热面积，减小阻力，提高换热效率。
15.所述内翅片管、内双管外翅片管、外翅片管以及外套管层层套管布置，由内到外依次是内翅片管-内双管外翅片管-外翅片管-外套管，形式为双流程换热布置，由内而外流通区域依次是风粉混合物-高温蒸汽-风粉混合物-高温蒸汽。两种介质流通区域交错布置，增大换热面积，提高换热效率。
16.所述蒸汽(抽汽)流通管道中蒸汽(抽汽)流动方向为双向，内翅片管与内双管外翅片管间蒸汽(抽汽)流通方向与风粉混合物流动方向相同，发生顺流换热；外翅片管与外套管间蒸汽(抽汽)流通方向与风粉混合物流动方向相反，发生逆流换热，热源蒸汽(抽汽)可根据实际不同煤种来选择不同参数的抽汽，将高速通过的风粉混合物快速加热到煤种要求温度。
17.所述的加热设备，可根据实际煤种差异和蒸汽参数，来选择不同的长度、数量、内外换热器的直径；以及双层套管式结构或多层套管式结构，它们可以一个或者多个组合使用，也可单独使用。
18.所述的加热设备，可应用在磨煤机出口风粉混合物与汽轮机抽汽以及任何两种气固高速流动的两相介质的换热。
19.本实用新型的优点在于：本实用新型加热设备为双层套管式结构(或多层)，风粉混合物流通区域与高温蒸汽流通区域层层包裹，由内而外流通区域依次是风粉混合物-高温蒸汽-风粉混合物-高温蒸汽，同时在介质流通管道内外壁圆周方向均布纵向翅片，最大程度的增加换热面积，增强两相介质的换热。本实用新型利用汽轮机回热循环的抽汽来提
高入炉前风粉混合物的温度，既拓宽了汽轮机抽汽利用空间，减少冷源损失，同时，突破磨煤机出口温度常规限制，在入炉前将风粉混合物温度进一步提高，从而缩短着火时间，减少燃料量，提高锅炉燃烧效率。
附图说明
20.图1为本实用新型加热设备实施例1双层套管结构剖面示意图。
21.图2为本实用新型加热设备实施例1双层套管结构端面示意图。
22.图3为本实用新型加热设备实施例2三层套管结构端面示意图。
23.图4为本实用新型加热设备实施例1双层套管结构中折流板端面示意图。
24.图5为本实用新型加热设备实施例1双层套管结构中端板端面示意图。
25.图中标号：
26.蒸汽(抽汽)入口管道1；蒸汽(抽汽)连通管道2；疏水出口管道3；
27.风粉混合物入口4；风粉混合物出口5；
28.内翅片管6；内双管外翅片管7；外翅片管8；外套管9；
29.翅片101、102、103；螺旋翅片11；膨胀节12；
30.折流板131、132；端板141、142；三层翅片15。
具体实施方式
31.下面结合说明书附图及实施例，对本实用新型作进一步的说明。
32.实施例1：
33.如图1、图2、图4、图5所示，其中图1为图2的竖直方向(a-a)剖面图。本实用新型翅片式气固两相混合物双层加热设备，它包括蒸汽(抽汽)入口管道1；蒸汽(抽汽)连通管道2；疏水出口管道3；风粉混合物入口4；风粉混合物出口5；内翅片管6；内双管外翅片管7；外翅片管8；外套管9；翅片101、102、103；螺旋翅片11；膨胀节12；折流板13；端板14；三层翅片15。
34.所述的加热设备为双层套管式结构，它主要由中心层换热器和外层换热器构成；其中，所述的中心层换热器，由内翅片管6和内双管外翅片管7构成；所述的外层换热器，由外翅片管8和外套管9构成；且依次设有内翅片管6、内双管外翅片管7、以及外翅片管8、外套管9；在内翅片管6、内双管外翅片管7与外翅片管8之间所形成的环形区域分别为风粉混合物的内外两个流通管道；
35.在内翅片管6的内壁、内双管外翅片管7的外壁、外翅片管8的内壁分别设有圆周方向均匀分布的纵向翅片101、102、103；
36.在内翅片管6与内双管外翅片管7之间环形区域的两端、以及外翅片管8与外套管9之间环形区域的两端分别设有端板141、142，以封住流通介质，而形成独立的蒸汽(抽汽)流通管道；
37.在风粉混合物入口4的方向，在外套管9的一端圆周上半部分被切除一定长度的区域平行设置若干根蒸汽(抽汽)入口管道1，且蒸汽(抽汽)入口管道1穿过外翅片管8与内双管外翅片管7连通；在外套管9的末端方向一定长度上平行设置若干根蒸汽(抽汽)连通管道2且蒸汽(抽汽)连通管道2两端分别与内双管外翅片管7和外翅片管8连通。
38.在所述的蒸汽(抽汽)入口管道1的外壁、以及蒸汽(抽汽)连通管道2的外壁上均设
有螺旋形翅片11；并在外套管9靠近蒸汽(抽汽)入口管道1处的一端设置膨胀节12。
39.在内翅片管6与内双管外翅片管7之间环形区域，在所述蒸汽(抽汽)流通方向上，以一定距离间隔设有若干个折流板132；所述的折流板132上设有缺口，且相邻两个折流板的缺口位置不在同一水平线，使蒸汽(抽汽)在长度方向上旋转向前流动。
40.在外翅片管8与外套管9之间环形区域，在所述蒸汽(抽汽)流通方向上，以一定距离间隔设有若干个折流板131；所述的折流板131上设有缺口(如图4所示)，且相邻两个折流板缺口位置不在同一水平线，使蒸汽(抽汽)在长度方向上旋转向前流动。
41.在所述的加热设备而形成的由内而外的流通区域内，依次为风粉混合物-高温蒸汽-风粉混合物-高温蒸汽，使得风粉混合物流通区域与高温蒸汽流通区域层层包裹交错布置。
42.本实用新型加热设备用于风粉混合物与汽轮机抽汽换热的工作流程是：
43.用于风粉混合物的工作流程：
44.风粉混合物，从磨煤机出口煤粉管道经过风粉混合物入口4，进入加热设备风粉混合物的内外两个流通管道；在内翅片管6内壁、内双管外翅片管7外壁、外翅片管8内壁的翅片10的扰动作用下，与高温蒸汽发生热传导，同时向出口方向流动；风粉混合物流通管道总流通面积小于等于磨煤机原煤粉管道流通面积，保证系统安全风速要求，避免发生积粉；风粉混合物温度得到进一步提高后，经风粉混合物出口5，再进入原厂煤粉管道至锅炉炉膛进行后续锅炉的燃烧。
45.用于汽轮机热源蒸汽(抽汽)的工作流程：
46.高温蒸汽(抽汽)经汽轮机抽汽管道，经过蒸汽(抽汽)入口管道1进入加热设备；内翅片管6与内双管外翅片管7之间的蒸汽(抽汽)流通方向与风粉混合物流动方向相同，发生顺流换热；蒸汽(抽汽)流动到端部后，经蒸汽(抽汽)连通管道2进入到外翅片管8与外套管9之间的流通管道，此管道蒸汽流动方向与风粉混合物流动方向相反，发生逆流换热；高温蒸汽(抽汽)与风粉混合物发生换热后，释放汽化潜热，温度下降，完成热交换的蒸汽(抽汽)冷凝成疏水，经过疏水出口管道3，进入疏水收集容器，以作为他用。
47.热源蒸汽(抽汽)可根据实际不同煤种来选择不同参数的抽汽，将高速通过的风粉混合物快速加热到煤种要求温度。
48.由于本实用新型的加热设备为双层套管式结构，风粉混合物流通区域与高温蒸汽流通区域层层包裹，由内而外流通区域依次是风粉混合物-高温蒸汽-风粉混合物-高温蒸汽，同时在介质流通管道内外壁圆周方向均设有纵向翅片，最大程度的增加了换热面积，增强两相介质的换热。
49.实施例2：
50.如图3所示，本实用新型加热设备三层套管端面结构示意图，在本实施例2中，除三层翅片15有所不同之外，其它技术特征均与实施例1相同，故不再赘述。
51.本实用新型加热设备不仅可以应用在磨煤机风粉混合物与汽轮机抽汽、以及任何两种气固高速流动的两相介质的换热。可根据工业用户风粉混合物管道、布置方式、连接方式的不同，均可应用本实用新型。
52.以上所述为本实用新型最佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。

技术特征：
1.一种翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：所述的加热设备为双流程换热布置；且内翅片管、内双管外翅片管、外翅片管以及外套管层层套管布置；由内到外依次为：内翅片管-内双管外翅片管-外翅片管-外套管；由内而外的流通区域内依次为：风粉混合物-高温蒸汽-风粉混合物-高温蒸汽，使得风粉混合物流通区域与高温蒸汽流通区域层层包裹交错布置；高温蒸汽流动方向为双向，内翅片管与内双管外翅片管间蒸汽流通方向与风粉混合物流动方向相同，发生顺流换热；外翅片管与外套管间蒸汽流通方向与风粉混合物流动方向相反，发生逆流换热；两种介质流通区域交错布置，增强两相介质换热，最大程度的增加换热面积，减小阻力，提高换热效率。2.根据权利要求1所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的内翅片管与所述的内双管外翅片管之间环形区域的两端、以及外翅片管与外套管之间环形区域的两端分别设有端板。3.根据权利要求1所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的内翅片管与内双管外翅片管之间环形区域，蒸汽流通方向上，以一定距离间隔设有若干个折流板；所述的折流板上设有缺口，且相邻两个折流板缺口位置不在同一水平线；在外翅片管与外套管之间环形区域，蒸汽流通方向上，以一定距离间隔设有折流板。4.根据权利要求1所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的外套管靠近蒸汽入口管道处的一端设置膨胀节。5.根据权利要求1所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：所述的加热设备，可根据实际煤种差异和蒸汽参数，来选择不同的长度、数量、内外换热器的直径；以及双层套管式结构或多层套管式结构，它们可以一个或者多个组合使用。6.根据权利要求1所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的风粉混合物的入口方向，在外套管的一端圆周上半部分被切除一定长度的区域平行设置若干根蒸汽入口管道，且蒸汽入口管道穿过外翅片管与内双管外翅片管连通；在外套管的末端方向一定长度上平行设置若干根蒸汽连通管道，且蒸汽连通管道两端分别与内双管外翅片管和外翅片管连通。7.根据权利要求6所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：所述的蒸汽入口管道的外壁以及蒸汽连通管道的外壁上均设有螺旋形翅片。8.根据权利要求1所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的内翅片管的内壁、内双管外翅片管的外壁、外翅片管的内壁上分别设有圆周方向均匀分布的纵向翅片；即在风粉混合物流通管道均设有圆周方向均匀间隔分布的翅片。9.根据权利要求8所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：所述翅片的长度、形状、数量决定其换热面积及管道阻力；翅片端面为不同的多边形形状，它包括：梯形、矩形、三角形。10.一种翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：所述的加热设备为双层套管式结构，它主要由中心层换热器和外层换热器构成；其中，所述的中心层换热器，由内翅片管和内双管外翅片管构成；所述的外层换热器，由外翅片管和外套管构成；且依次设有内翅片管、内双管外翅片管、以及外翅片管、外套管；在内翅片管、内双管外翅片管与外翅片管之间所形成的环形区域分别为风粉混合物的内外两个流通管道。11.根据权利要求10所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述
的内翅片管与所述的内双管外翅片管之间环形区域的两端、以及外翅片管与外套管之间环形区域的两端分别设有端板。12.根据权利要求10所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的内翅片管与内双管外翅片管之间环形区域，蒸汽流通方向上，以一定距离间隔设有若干个折流板；所述的折流板上设有缺口，且相邻两个折流板缺口位置不在同一水平线；在外翅片管与外套管之间环形区域，蒸汽流通方向上，以一定距离间隔设有折流板。13.根据权利要求10所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的外套管靠近蒸汽入口管道处的一端设置膨胀节。14.根据权利要求10所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：所述的加热设备，可根据实际煤种差异和蒸汽参数，来选择不同的长度、数量、内外换热器的直径；以及双层套管式结构或多层套管式结构，它们可以一个或者多个组合使用。15.根据权利要求10所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的风粉混合物的入口方向，在外套管的一端圆周上半部分被切除一定长度的区域平行设置若干根蒸汽入口管道，且蒸汽入口管道穿过外翅片管与内双管外翅片管连通；在外套管的末端方向一定长度上平行设置若干根蒸汽连通管道，且蒸汽连通管道两端分别与内双管外翅片管和外翅片管连通。16.根据权利要求15所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：所述的蒸汽入口管道的外壁以及蒸汽连通管道的外壁上均设有螺旋形翅片。17.根据权利要求10所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：在所述的内翅片管的内壁、内双管外翅片管的外壁、外翅片管的内壁上分别设有圆周方向均匀分布的纵向翅片；即在风粉混合物流通管道均设有圆周方向均匀间隔分布的翅片。18.根据权利要求17所述的翅片式气固两相混合物双层加热设备，其特征在于：所述翅片的长度、形状、数量决定其换热面积及管道阻力；翅片端面为不同的多边形形状，它包括：梯形、矩形、三角形。

技术总结
本实用新型涉及一种翅片式气固两相混合物双层加热设备，主要由中心层换热器和外层换热器构成；中心层换热器由内翅片管和内双管外翅片管构成；外层换热器由外翅片管和外套管构成；内翅片管、内双管外翅片管与外翅片管之间环形区域分别为风粉混合物流通管道；内翅片管与内双管外翅片管之间、外翅片管与外套管之间环形区域分别为蒸汽流通管道。本实用新型可以提高混合物温度，缩短着火时间，减少燃料量，降低飞灰含碳量，提高锅炉燃烧效率。提高锅炉燃烧效率。提高锅炉燃烧效率。


技术研发人员：武海 徐继成 王晓
受保护的技术使用者：北京蓝爱迪电力技术有限公司
技术研发日：2021.01.12
技术公布日：2022/3/8