专利名称：上下联箱式套管换热器及其余热锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于一种上下联箱式套管换热器及其余热锅炉。
背景技术：
目前，转炉炼钢煤气普遍采用的冷却方式为汽化冷却。配合图1所示，汽化冷却系统一般包括冷却烟道。转炉1’生产时的高温转炉煤气 经各段汽化冷却烟道，此处为辐射换热型汽化冷却烟道2’进行降温冷却，以将转炉煤气通 过辐射换热冷却到800°C 1000°C ；由于转炉煤气中含有浓度处于爆炸极限范围内的C0， 采用对流换热面继续降温有产生火星、引发爆炸的可能性。故现有转炉炼钢煤气汽化冷却 系统仅设辐射换热面，不设对流换热面，只能将转炉煤气降温至800°C 1000°C。经过冷却烟道2降温后的转炉煤气被送入转炉一次除尘装置3’中进行喷蒸汽和 水的急速降温方式使转炉煤气冷却降温到70°C或200°C以下，再进布袋或电除尘系统。其 中，如果采用湿式除尘就设置塔文(又叫洗涤塔)，通过向烟气里喷水将其降温到70°C ；如 果采用电除尘就设置蒸发冷却器，向烟气里喷蒸汽和水将其降温到200°C。以上两种烟气冷 却方式本质上都是喷水的急速降温方式，既没有回收转炉煤气中大量的显热，又增加了水 和蒸汽的消耗，产生大量工艺废水。因此，有必要提供一种新型的冷却系统，以克服上述缺陷。
实用新型内容本实用新型的目的是，提供一种上下联箱式套管换热器，其能回收转炉煤气的显 热。本实用新型的另一目的是，提供一种包括有上述上下联箱式套管换热器的余热锅 炉。本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现，一种上下联箱式套管换热器，其特征在于，所述换热器包括上联箱；下联箱，其 平行地设置于所述上联箱的下方；一个以上的用于冷却烟气的套管，其连接于所述上、下联 箱之间，每个所述套管包括内外套设的内管和外管，所述内、外管之间具有供冷却介质流通 的环缝，所述上、下联箱通过外管相互连通，所述内管呈贯通设置。在优选的实施方式中，所述内、外管同心布置。在优选的实施方式中，每个所述外管的上端与所述上联箱的内侧面固定连接，下 端与所述下联箱的内侧面固定连接；每个所述内管的两端分别与所述上、下联箱的外侧面 固定连接。在优选的实施方式中，所述内管的外壁与外管的内壁分别为光滑面。在优选的实施方式中，所述内管的外壁与外管的内壁分别为具有凹槽的不光滑面。在优选的实施方式中，所述凹槽为螺纹结构、波纹结构、直线形或螺旋形的凹槽，该凹槽的截面形状为半圆形、长方形、正方形或锯齿结构。在优选的实施方式中，所述下联箱的至少一端为冷却介质入口，所述上联箱的至 少一端为冷却介质出口。本实用新型提出了一种余热锅炉，所述余热锅炉包括烟道，所述烟道上插设有换 热器组，所述换热器组包括一个以上所述的上下联箱式套管换热器，其中，所述上、下联箱 分别为横向地插设在所述烟道上，所述套管纵向地位于所述烟道内。在优选的实施方式中，所述烟道采用炉墙设置。本实用新型的特点及优点是1、其克服了现有转炉煤气余热回收装置不能回收转炉煤气800°C 1000°C以下 烟气热量的缺陷，而是在现有的转炉汽化冷却烟道后继续回收转炉煤气显热，同时保证转 炉煤气安全可靠地回收。2、余热锅炉中的烟气上进下出，内管、外管为纵向冲刷，上联箱和下联箱为横向冲 刷，避免转炉煤气的局部堆积，减缓换热面的积灰。3、内管、外管可竖直或以近似竖直的角度布置，换热器可采用自然循环，自然循环 的汽水系统在节电方面优势大于强制循环，从而节约了电耗。4、内管外壁与外管内壁之间的环缝的换热系数因壁面不光滑而得到有效的提高。5、在保证炼钢生产和和转炉煤气回收的前提下，无需喷入蒸汽或水，直接回收转 炉煤气中低温段的显热，产生蒸汽，降低了吨钢能耗，提高了经济效益。6、上下联箱式套管换热器与前置转炉煤气高温段的汽化冷却烟道可共用一套汽 包及给水系统。7、其上下联箱式套管换热器不仅能运用于转炉煤气的回收，也能运用在其它换热 场合。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例和现有技术 描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新 型和现有技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有转炉煤气冷却系统的结构示意图；图2是本实用新型的冷却系统的结构示意图；图3是本实用新型的上下联箱式套管换热器的俯视示意图；图4是沿着图3的A-A线剖面示意图；图5是沿着图3的B-B线剖面示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0033]配合图2至图5所示，本实用新型提出的余热锅炉包括烟道2，所述烟道2上插设 有换热器组，此处具有三个换热器组，每个换热器组包括一个以上的上下联箱式套管换热 器3。每个换热器3包括上联箱31、下联箱32和一个以是的用于冷却烟气的套管33 ；下联 箱32平行或基本平行地设置在上联箱31的下方，套管33连接于上、下联箱31、32之间。所 述上、下联箱31、32分别为横向地插设在烟道2上，且上、下联箱31、32的端部外露；套管33 纵向地位于烟道2内。其中，每个套管33包括内外套设的内管34和外管35，所述内、外管 34,35之间具有供冷却介质流通的环缝，所述上、下联箱31、32通过外管35相互连通，内管 34贯通设置。本实用新型实施例在使用时，其放置在冷却烟道1(此处可为辐射换热型汽化 冷却烟道)的末端，转炉4所产生的高温烟气进入辐射换热型汽化冷却烟道1，被冷却到 800°C 1000°C，被冷却后的烟气接着进入余热锅炉的烟道2，烟气至上而下地冲刷上、下 联箱式换热器3，进一步而言，烟气冲刷处包括上联箱31的外表面、内管34的内表面、外管 35的外表面以及下联箱32的外表面；同时，冷却介质(此处为水，进一步可为软水)从下 联箱32的进水口流入，接着从内、外管34、35之间的环缝流入上联箱31，并从上联箱31的 出水口流出，也就是说，水在换热器3中与烟气进行热交换，产生蒸汽，蒸汽可被回收利用。另外，烟道2中的烟气上进下出，内管34、外管35为纵向冲刷，上联箱31和下联箱 32为横向冲刷，如此可避免转炉煤气的局部堆积，减缓换热面的积灰，保证了设备的换热效 率及安全性。采用本实用新型的上下联箱式套管换热器3可将煤气温度降低到300°C左右。其中，所述烟道2可采用炉墙设置，具体可为轻型炉墙，进一步可为绝热的轻型炉 墙。炉墙的设置可更方便地供换热器安装。另外，余热锅炉的烟道2包括入口段烟道、过渡段烟道和出口段烟道，所述换热器 主要安装在过渡段烟道上。根据本实用新型的一个实施例，参见图3所示，每个换热器组包括四个下联箱32， 每个下联箱32的上方对应设置有一个上联箱31，相互对应的上、下联箱31、32之间设置多 个套管33。其中，各下联箱32之间可相互独立，也可首尾相连通，各上联箱31之间可相互 独立，也可首尾相连通。另外，每组换热器中的下联箱32的数量并不局限于四个，其也可以 是四个以下，或四个以上，视安装空间而定。根据本实用新型的一个实施例，所述下联箱的至少一端为冷却介质入口(例如进 水口)，上联箱的至少一端为冷却介质出口(例如出水口)。其中，上、下联箱基本平行设置， 且可水平或倾斜地插设于烟道2。如果倾斜设置，可以仅将下联箱32较低的一端作为进水 口，并仅将上联箱31较高的一端作为出水口 ；如果是水平设置，则可以将下联箱32的两端 均作为进水口，将上联箱31的两端均作为出水口。进一步而言，如果各上、下联箱31、32是分别相互独立的情况，那么每个下联箱32 的至少一端为冷却介质入口，每个上联箱31的至少一端为冷却介质出口。如果各上、下联箱31、32是分别头尾连通的情况，那么多个下联箱的最头端或最 尾端的至少其中一端为冷却介质入口，多个上联箱的最头端或最尾端的至少其中一端为冷 却介质入口。当然，上述冷却介质入口也可设置在上联箱上，冷却介质出口则设置在下联箱上。本实施例的换热器可采用自然循环的方式，每个套管回路的水循环计算中的当量长度(含在上下进出联箱的行程)基本相同，可保证自然循环安全可靠。根据本实用新型的一个实施例，所述内、外管34、35同心布置，使得二者之间的环 缝的宽度一致，环缝中的水能更好地吸收烟气中的热量，烟气得到更好地冷却。配合4所示，每个外管35的上端与上联箱31的内侧面固定连接，下端与下联箱 32的内侧面固定连接；每个外管35内贯穿有内管34，每个内管34的两端分别与上、下联箱 31、32的外侧面固定连接。其中，每个内管34和外管35可竖直或以近似竖直的角度布置， 使得烟道2中的烟气纵向冲刷内、外管34、35。所述内管34的外壁以及外管35的内壁分别可为光滑面或具有凹槽的不光滑面， 所述凹槽可为螺纹结构、波纹结构、直线形或螺旋形的凹槽，该凹槽的截面形状可为半圆 形、长方形、正方形或锯齿结构。其中，换热系数因壁面不光滑而能得到有效的提高，因此， 上述具有凹槽的不光滑面能使得换热效果更好。另外，由于换热器与烟气热量的交换中，大 部分都是由套管33进行的，因此，可以仅使得内管的外壁及外管的内壁为不光滑面；当然， 上、下联箱的内壁也可为不光滑面，视需要进行设置。本实用新型实施例还提出了一种上下联箱式套管换热器，所述换热器的结构及技 术效果在图3至图5所示的实施例中已经进行描述，在此不再详细说明。以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的 可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。
权利要求一种上下联箱式套管换热器，其特征在于，所述换热器包括上联箱；下联箱，其平行地设置于所述上联箱的下方；一个以上的用于冷却烟气的套管，其连接于所述上、下联箱之间，每个所述套管包括内外套设的内管和外管，所述内、外管之间具有供冷却介质流通的环缝，所述上、下联箱通过外管相互连通，所述内管呈贯通设置。
2.根据权利要求1所述的上下联箱式套管换热器，其特征在于，所述内、外管同心布置。
3.根据权利要求2所述的上下联箱式套管换热器，其特征在于，每个所述外管的上端 与所述上联箱的内侧面固定连接，下端与所述下联箱的内侧面固定连接；每个所述内管的 两端分别与所述上、下联箱的外侧面固定连接。
4.根据权利要求3所述的上下联箱式套管换热器，其特征在于，所述内管的外壁与外 管的内壁分别为光滑面。
5.根据权利要求3所述的上下联箱式套管换热器，其特征在于，所述内管的外壁与外 管的内壁分别为具有凹槽的不光滑面。
6.根据权利要求5所述的上下联箱式套管换热器，其特征在于，所述凹槽为螺纹结构、 波纹结构、直线形或螺旋形的凹槽，该凹槽的截面形状为半圆形、长方形、正方形或锯齿结 构。
7.根据权利要求1所述的上下联箱式套管换热器，其特征在于，所述下联箱的至少一 端为冷却介质入口，所述上联箱的至少一端为冷却介质出口。
8.一种余热锅炉，其特征在于，所述余热锅炉包括烟道，所述烟道上插设有换热器组， 所述换热器组包括一个以上如权利要求1-7任一项所述的上下联箱式套管换热器，其中， 所述上、下联箱分别为横向地插设在所述烟道上，所述套管纵向地位于所述烟道内。
9.根据权利要求8所述的余热锅炉，其特征在于，所述烟道采用炉墙设置。
专利摘要本实用新型公开了一种上下联箱式套管换热器及其余热锅炉，余热锅炉包括烟道，所述烟道上插设有换热器组，每个换热器组包括一个以上的上下联箱式套管换热器，所述上、下联箱分别为横向地插设在所述烟道上，所述套管纵向地位于所述烟道内。其中，换热器包括上联箱；下联箱，其平行地设置于所述上联箱的下方；一个以上的用于冷却烟气的套管，其连接于所述上、下联箱之间，每个所述套管包括内外套设的内管和外管，所述内、外管之间具有供冷却介质流通的环缝，所述上、下联箱通过外管相互连通，所述内管呈贯通设置。本实用新型能回收转炉煤气的显热。
文档编号F27D17/00GK201569335SQ200920278259
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者周春丽, 李国盛 申请人:北京京诚科林环保科技有限公司