焦炉上升管内插式下给水并联热管多孔翅片换热装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种焦炉上升管内插式下给水并联热管多孔翅片换热装置，属于上升管荒煤气余热回收利用技术领域。


背景技术：

2.碳化室采用调压系统的焦炉越来越多，上升管余热回收采用内插式换热器，占据上升管少量的截面积，尽管对调压系统影响不明显。内插式的换热器也要优化设计，尽量减少截面积占比，减少对荒煤气流通的影响。提高换热量需要增加换热面积；减少结焦需要增加热阻，保持上升管内壁温场保持稳定。以现有螺旋式换热管为例，存在以下问题：1、现换热管采用的是上进水、上出汽，进水口和出汽口均在上部低温区，且齐平布置，进水管给水不会马上离开高温区域，不利于对流、辐射换热。单根管径大，占上升管内截面积百分比较大。2、采用直翅片，不能减缓流通速度。3、换热管的表面积小导致换热面积小。
3.综上所述，本领域亟需设计一种焦炉上升管内插式下给水并联热管多孔翅片换热装置，解决以上两个难点。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种焦炉上升管内插式下给水并联热管多孔翅片换热装置，减少了换热管在上升管内截面积的占比；给水直接就出高温区域，更加利于对流、辐射换热；多孔翅片改变了热源荒煤气的层流运动，变成紊流，减缓了流通速度，使接触更加充分，换热效果更好，解决背景技术存在的上述问题。
5.本实用新型的技术方案是：
6.一种焦炉上升管内插式下给水并联热管多孔翅片换热装置，包含水封盘、进水管、进水套管、分水包、出汽管、出汽套管和集汽包，所述进水管和出汽管通过水封盘设置在上升管内，进水管和出汽管外分别套设进水套管和出汽套管，进水管的底部与分水包连通，出汽管的底部与集汽包连通，进水管的长度大于出汽管的长度；分水包内设有多个从上至下依次设置的分水孔，集汽包内设有多个从上至下依次设置的集汽孔，多个分水孔和多个集汽孔之间通过多股盘管连通，多股盘管由并排设置的多股呈螺旋状设置的管道组成，每股管道连通一个分水孔和一个集汽孔。
7.多股盘管的内外侧分别设有夹套内层和夹套外层，夹套外层和夹套内层形成双层夹套结构，夹套外层上设有多个沿圆周方向均匀设置的外套翅片，外套翅片垂直设置在夹套外层的外侧面，外套翅片上布满多个交错设置的扰流孔一，夹套内层上设有多个沿圆周方向均匀设置的内套翅片，内套翅片垂直设置在夹套内层的外侧面，内套翅片上布满多个交错设置的扰流孔二。
8.所述夹套外层和夹套内层为正多边形夹套或圆形夹套，或者二者相结合。
9.所述夹套外层与夹套内层之间为环状封闭空间，环状封闭空间内布满高导热系数填充物，多股盘管镶嵌在环状封闭空间内。
10.所述外套翅片和内套翅片相互交错设置。
11.所述外套翅片和内套翅片为长条状，外套翅片和内套翅片的长度分别与夹套外层与夹套内层长度匹配。
12.所述外套翅片和内套翅片适用于导流片及流体中夹杂着颗粒或相变换热的场合。
13.所述分水包为上端开口、底端封闭的管状结构，上端开口连接进水管，在其管壁上设有多个从上至下依次设置的分水孔；集汽包为上端开口、底端封闭的管状结构，上端开口连接出汽管，在其管壁上设有多个从上至下依次设置的集汽孔。
14.所述出汽管的底部与进水管中部位置平齐。
15.本实用新型的有益效果是：1、本实用新型采用下给水、上出汽，进水口在上升管下部高温区，出汽口在上升管上部低温区，进水管给水后直接很快离开高温区域，更加利于对流、辐射换热；多股盘管并联设置，多股盘管的截面积之和与单根换热管截面积相比不变，保证水流通过量不变，但一股盘管的直径要远小于原有单根换热管的直径，进而减少了其在上升管内截面积的占比，规避其对荒煤气流通的影响。2、将原来直翅片改为多孔扰流翅片（即外套翅片和内套翅片），多孔扰流翅片本身增加了接受热辐射和对流的面积，多孔扰流翅片上的扰流孔使热阻边界不断破裂，改变了热源荒煤气的层流运动，变成紊流，减缓了流通速度，使接触更加充分，换热效果更好。结焦末期低温时，多孔扰流翅片又形成了阻热部件，避免因内壁温大幅降低形成焦油较多的凝结。3、多股盘管的整体重量比原有螺旋换热管减少，但表面积增加，进而换热面积增加，换热效率整体提高。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例使用状态示意图；
17.图2为本实用新型实施例结构示意图；
18.图3为图2的i部局部放大图；
19.图4为图2的ⅱ部局部放大图；
20.图5为图2的a-a断面示意图；
21.图6为图2的b-b断面示意图；
22.图7为外套翅片及夹套外层安装示意图；
23.图8为外套翅片及夹套外层安装俯视示意图；
24.图9为图7的ⅲ部局部放大图；
25.图中：水封盘1、进水管2、进水套管3、分水包4、出汽管5、出汽套管6、集汽包7、夹套外层8、夹套内层9、外套翅片10、内套翅片11、多股盘管12、上升管13、分水孔14、集汽孔15、扰流孔一16。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明：
27.一种焦炉上升管内插式下给水并联热管多孔翅片换热装置，包含水封盘1、进水管2、进水套管3、分水包4、出汽管5、出汽套管6和集汽包7，所述进水管2和出汽管 5通过水封盘1设置在上升管13内，进水管2和出汽管5外分别套设进水套管3和出汽套管6，进水管2的底部与分水包4连通，出汽管 5的底部与集汽包7连通，进水管2的长度大于出汽管 5的长
度；分水包4内设有多个从上至下依次设置的分水孔14，集汽包7内设有多个从上至下依次设置的集汽孔15，多个分水孔和多个集汽孔之间通过多股盘管12连通，多股盘管12由并排设置的多股呈螺旋状设置的管道组成，每股管道连通一个分水孔和一个集汽孔。
28.多股盘管12的内外侧分别设有夹套内层9和夹套外层8，夹套外层8和夹套内层9形成双层夹套结构，夹套外层8上设有多个沿圆周方向均匀设置的外套翅片10，外套翅片10垂直设置在夹套外层8的外侧面，外套翅片10上布满多个交错设置的扰流孔一16，夹套内层9上设有多个沿圆周方向均匀设置的内套翅片11，内套翅片11垂直设置在夹套内层9的外侧面，内套翅片11上布满多个交错设置的扰流孔二。
29.所述夹套外层8和夹套内层9为正多边形夹套或圆形夹套，或者二者自由组合的方式使用。
30.所述夹套外层8与夹套内层9之间为环状封闭空间，环状封闭空间内布满高导热系数填充物，分水包4、集汽包7和多股盘管12可均镶嵌在环状封闭空间内。
31.所述外套翅片10和内套翅片11相互交错设置。
32.所述外套翅片10和内套翅片11为长条状，外套翅片10和内套翅片11的长度分别与夹套外层8与夹套内层9长度匹配。
33.所述分水包4为上端开口、底端封闭的管状结构，上端开口连接进水管2，在其管壁上设有多个从上至下依次设置的分水孔14；集汽包7为上端开口、底端封闭的管状结构，上端开口连接出汽管5，在其管壁上设有多个从上至下依次设置的集汽孔15。
34.所述出汽管5的底部与进水管2中部位置平齐。
35.所述外套翅片10采用高频焊接在夹套外层8上。
36.所述分水包4与多股盘管12在双层夹套结构内部连接。
37.所述多股盘管12的数量可以通过计算，选择不同的组合，不减少水流通过面积。
38.结合附图，本实施例中：水封盘1可将将换热器定位安装在上升管内，循环热水经进水管2，流入分水包4，分水包4将循环热水均流成多股，每股循环热水，经并联的多股盘管12绕夹套内层9盘旋而上，期间与夹套内层9、夹套外层8，以及夹套内层9和夹套外层8之间的高导热系数填充物进行充分的热交换，汲取热量。逐渐变成汽水混合物，汇集在集汽包7内，集汽包内的汽水混合物通过出汽管5，与外部循环系统连接。多股盘管12和其周围的高导热系填充物处于封闭的夹套内，夹套外层8的外套翅片10位于其外侧，与上升管内壁相邻，夹套内层的内套翅片11位于夹套内层9的内侧，与上升管中心线相邻。外套翅片10主要吸收外层夹套与上升管内壁空间流通荒煤气的热量；内套翅片11主要吸收上升管中心位置流经夹套内层9的荒煤气。其中外套翅片10和内套翅片11均为多孔结构，多孔翅片上的小孔使热阻边界不断破裂，从而提高传热性能。多孔翅片适用于导流片及流体中夹杂着颗粒或相变换热的场合。
39.本实用新型使用并联多股盘管结构代替原有的单根盘管，大幅减少换热器在上升管内部的截面积占比，规避其对荒煤气流通的影响。结焦中前高温时，换热器主要从上升管下半部高温区取热，将原有的上进水、上出汽改进为下给水、上出汽，进水口在上升管下部高温区，出汽口在上升管上部低温区，进水管给水后直接很快离开高温区域，更加利于对流、辐射换热。采用双层夹套结构与内套翅片和外套翅片结合的方式。其中内套翅片和外套翅片均为多孔扰流翅片，内套翅片和外套翅片本身增加了接受热辐射和对流的面积，内套
翅片和外套翅片上的扰流孔一和扰流孔二使热阻边界不断破裂，从而提高传热性能。内套翅片和外套翅片适用于导流片及流体中夹杂着颗粒或相变换热的场合。结焦末期低温时，内套翅片和外套翅片又形成了阻热部件，避免因内壁温度大幅降低形成焦油较多的凝结。多股盘管的整体重量比原有螺旋换热管减少，但表面积增加，进而换热面积增加，换热效率整体提高。