专利名称：配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锅炉应用领域，特别是管壳式余热锅炉，具体地说是配装有螺旋 扁管的管壳式余热锅炉。
背景技术：
目前我国政府计划到2020年将碳排放量减少40% _45%，各大厂矿企业都面临着 巨大的减排压力。政府正在推行各项有利于节能减排的政策，其中余热回收利用是作为提 高能源利用效率的一种有效途径，国家出台了多项政策鼓励企业进行余热回收利用。在节 能、环保政策的大力推动下，余热锅炉的需求迅猛增长，市场容量巨大。2008年国内余热锅 炉企业销售额约34亿元，预计未来5年国内余热锅炉市场容量将达280亿元，国际市场约 400亿元，共计约680亿元，余热锅炉行业市场前景广阔。我国余热资源非常丰富，特别是在 石油、石化、钢铁、有色、化工、水泥、建材、轻工和煤炭等行业，余热资源约占燃料消耗总量 的17% _67%，其中可回收利用的余热资源约占余热总资源的60%。目前我国余热资源利 用比例低，大型钢铁企业余热利用率约为30% _50%，其他行业更低，余热利用效率具有很 大的提升潜力。目前市场上的余热锅炉品种很多，均包括汽泡、水泡和热交换器，其设计各 有千秋。热交换器是热能交换的主要部件，管件的布局、设计都会严重影响热能的利用，怎 样才能发挥最大的热能利用率，节约成本是本实用新型要解决的技术问题。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种具有热能利 用率高，结构紧凑、体积小，吊装方便等优点，同时节省材料，造价低，且安装方便的配装有 螺旋扁管的管壳式余热锅炉。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为配装有螺旋扁管的管壳式余 热锅炉，包括壳体，所述壳体设置有烟气进口、烟气出口、进水口和蒸汽出口及外头盖，其壳 体内设置有前端管箱、固定管板、折流板、浮动管板和浮头盖，所述固定管板和浮动管板之 间固定连接有能使管内和管外流体产生湍流、并增加热交换面的螺旋扁管管束。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括上述的螺旋扁管管束由多根螺旋扁管组成，所述螺旋扁管管束与固定管板和浮动 管板采用胀接或焊接或胀焊并用的方式固定相连接。上述的螺旋扁管具有间隔设置的螺旋部，螺旋部沿轴线任一质点的横截面呈螺旋 渐变的椭圆形或长圆形。上述的间隔设置的螺旋部为左旋部或右旋部，所述螺旋部的间隔为具有截面呈椭 圆形或长圆形的直管或弯管的过渡段。上述的间隔设置的螺旋部组合方式为左旋部和右旋部相互交替分布或为右旋部 和左旋部相互交替分布，其相互交替的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯管的 过渡段。[0010]上述的烟气出口设置在壳体靠近前端的顶部，所述烟气进口设置在壳体与烟气出 口相对的底部。上述的壳体中安装有五道折流板，折流板配装在固定管板和浮动管板之间，所述 螺旋扁管管束穿过折流板与固定管板和浮动管板相连接。与现有技术相比，本实用新型的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，管壳中配设 有经压扁后扭曲成型的螺旋扁管；螺旋扁管间隔设置有螺旋部，并且螺旋部沿轴线任一质 点的横截面呈螺旋渐变的椭圆形或长圆形，管内流道因管子的扭曲而呈螺旋状。呈螺旋状 的螺旋扁管管内腔壁和管外周壁的表面积比起标准的直管要大的多，使得受热的热交换面 积大大增加，位于螺旋扁管管内腔的受热介质热交换效率大大提高。管内管外处于螺旋流 动，流体在管内和管外大体呈纵向流动，同时伴随有横向螺旋运动，这种流速和流向的周期 性改变加强了流体的轴向混合和湍流度，从而强化了传热效能。本实用新型的配装有螺旋 扁管的管壳式余热锅炉，具有体积小，成本造价低，热能利用率高，且易于安装实施等优点， 可广泛应用于石油化工、电力、钢铁、有色、化工、水泥、建材、轻工、煤炭等行业。
[0013]图1是本实用新型实施例的结构示意图；[0014]图2是图1中螺旋扁管的结构示意图；[0015]图3是图2中的G处放大视图；[0016]图3a是图3中的A-A向剖视图；[0017]图3b是图3中的B-B向剖视图；[0018]图3c是图3中的C-C向剖视图；[0019]图3d是图3中的D-D向剖视图；[0020]图4是图2中的F处放大视图；[0021]图4a是图4中的A-A向剖视图；[0022]图4b是图4中的B-B向剖视图；[0023]图4c是图4中的C-C向剖视图；[0024]图4d是图4中的D-D向剖视图；[0025]图5是图2中的E-E向剖视图；[0026]图6是图1中螺旋扁管管束的装配结构示意图[0027]图7是本实用新型实施例的工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。图1至图7所示为本实用新型的结构示意图。其中的附图标记为螺旋扁管1、左旋部lc、右旋部Id、过渡段le、烟气进口 2、烟 气出口 3、进水口 4、蒸汽出口 5、前端管箱6、固定管板7、折流板8、浮动管板9、壳体10、浮 头盖11、螺旋扁管管束12、外头盖13。如图1至图7所示，本实用新型的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，包括壳体 10，所述壳体10设置有烟气进口 2、烟气出口 3、进水口 4和蒸汽出口 5及外头盖13，其中壳体10内设置有前端管箱6、固定管板7、折流板8、浮动管板9和浮头盖11，所述固定管板 7和浮动管板9之间固定连接有能使管内和管外流体产生湍流、并增加热交换面的螺旋扁 管管束12。螺旋扁管管束12由多根螺旋扁管1组成，螺旋扁管1是一种新型的换热元件， 它以圆管为基管，经压扁后扭曲成型，如图2所示，螺旋扁管1具有间隔设置的螺旋部，螺旋 部可以是左旋部Ic或右旋部ld，当然最理想的组合方式为左旋部Ic和右旋部Id相互交替 分布，或为右旋部Id和左旋部Ic相互交替分布，采用螺旋扁管的管壳式余热锅炉，由于流 体在管内外处于螺旋旋转方式流动，改变和加强了流体的轴向混合和湍流度，从而强化了 传热，具有更高的热利用率。如图3、图4所示为螺旋扁管1的左旋部Ic和右旋部Id的放大视图。图3a至图 3d是图3中的剖视图，从剖视图中可以看出，左旋部Ic任意一处的截面都是椭圆形或长圆 形，同样，图4a至图4d是图4中的剖视图，右旋部Id任意一处的截面也都是椭圆形或长圆形。间隔设置的螺旋部的间隔为过渡段le，如图5所示，本实施例中过渡段Ie是截面 呈椭圆形或长圆形的直管或弯管，螺旋部通过过渡段Ie相连接。本实用新型的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，烟气出口 3设置在壳体10靠近 前端的顶部，烟气进口 2设置在壳体10与烟气出口 3相对的底部，壳体10中安装有五道折 流板8，折流板8配装在固定管板7和浮动管板9之间，螺旋扁管管束12穿过折流板8与固 定管板7和浮动管板9相连接。螺旋扁管管束12与固定管板7和浮动管板9采用胀接或 焊接或胀焊并用的方式固定相连接。壳体10与浮动管板9采用焊接方式；固定管板7和管 箱通过法兰连接成一体。工作时，水经给水管道进入锅壳，水在锅壳内吸热形成汽水混合物经上升管到达 汽包中，由汽包使水、汽分离。分离出来的水经下降管回到锅壳内，形成水循环；分离出来的 蒸汽经蒸汽管道送到下游设备进行使用，如用于汽轮机发电，或者供生产、生活取暖用。热烟气经烟气进口 2进入螺旋扁管管束12，由烟气出口 3离开锅炉去下游设备进 行使用或排向大气。本实用新型的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，配装有螺旋扁管，使管内管外 处于螺旋流动，流体在管内和管外大体呈纵向流动，同时伴随有横向螺旋运动，这种流速和 流向的周期性改变加强了流体的轴向混合和湍流度，从而强化了传热。实验研究表面螺旋 扁管内外膜传热系数比光管的内外膜传热系数大幅度提高，雷诺数低时最为明显，达到2-4 倍，随着雷诺数的增大效果略微降低，通常也可提高传热系数1.5倍以上。本实用新型的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型 都不会脱离本实用新型的范围。
权利要求配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，包括壳体(10)，所述壳体(10)设置有烟气进口(2)、烟气出口(3)、进水口(4)和蒸汽出口(5)及外头盖(13)，其特征是所述的壳体(10)内设置有前端管箱(6)、固定管板(7)、折流板(8)、浮动管板(9)和浮头盖(11)，所述固定管板(7)和浮动管板(9)之间固定连接有能使管内和管外流体产生湍流、并增加热交换面的螺旋扁管管束(12)。
2.根据权利要求1所述的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，其特征是所述的螺旋 扁管管束(12)由多根螺旋扁管(1)组成，所述螺旋扁管管束(12)与固定管板(7)和浮动 管板(9)采用胀接或焊接或胀焊并用的方式固定相连接。
3.根据权利要求2所述的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，其特征是所述的螺旋 扁管(1)具有间隔设置的螺旋部，螺旋部沿轴线任一质点的横截面呈螺旋渐变的椭圆形或 长圆形。
4.根据权利要求3所述的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，其特征是所述的间隔 设置的螺旋部为左旋部(Ic)或右旋部(Id)，所述螺旋部的间隔为具有截面呈椭圆形或长 圆形的直管或弯管的过渡段(Ie)。
5.根据权利要求3所述的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，其特征是所述的间隔 设置的螺旋部组合方式为左旋部(Ic)和右旋部(Id)相互交替分布，或为右旋部(Id)和左 旋部(Ic)相互交替分布，其相互交替的间隔为具有截面呈椭圆形或长圆形的直管或弯管 的过渡段(Ie)。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，其特 征是所述的烟气出口(3)设置在壳体(10)靠近前端的顶部，所述烟气进口(2)设置在壳 体(10)与烟气出口(3)相对的底部。
7.根据权利要求6所述的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，其特征是所述的壳体 (10)中安装有五道折流板(8)，折流板(8)配装在固定管板(7)和浮动管板(9)之间，所述 螺旋扁管管束(12)穿过折流板(8)与固定管板(7)和浮动管板(9)相连接。
专利摘要本实用新型公开了配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉，包括壳体，其壳体设置有烟气进口、烟气出口、进水口和蒸汽出口及外头盖；壳体内设置有前端管箱、固定管板、折流板、浮动管板和浮头盖，所述固定管板和浮动管板之间固定连接有能使管内和管外流体产生湍流、并增加热交换面的螺旋扁管管束，本实用新型的配装有螺旋扁管的管壳式余热锅炉具有热能利用率高，结构紧凑、体积小，吊装方便等优点，同时节省材料，造价低，可广泛应用于石油化工、电力、钢铁、有色、水泥、建材、轻工、煤炭等行业。
文档编号F28F13/02GK201706927SQ201020251810
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者蔡丽萍, 连海峰 申请人:宁波连通设备制造有限公司