[其他]烟管端部扰流器

说明书

本实用新型属节能技术领域。它涉及一种锅炉烟管端部扰流器，特别是一种能适用于燃煤烟火管锅炉的烟管端部扰流器，它也适用于其他废热锅炉。

现有传热技术中强化管内对流传热的公知手段有：（1）提高管内流速，以减薄边界层，降低热阻；（2）利用入口段传热较强的特性，如采取短管程，多回程结构布置；（3）采用异形管，或在管中加装插入物等，对管内流体进行扰动，破坏其层流底层，提高放热系数。（据资料1）

对于手段（1）和（2），目前在锅炉技术中都已得到应用，但必然会受到结构和流阻的限制。对于手段（3），据资料2，日本在七十年代已将螺纹烟管用于燃油锅炉；八十年代，中国的重庆锅炉厂和上海工业锅炉厂也已在燃油、气小型锅炉上采用了螺纹管。多年来，苏、美、日等国已进行了大量的试验，这类螺纹管都是借助于烟管内壁上的螺旋形凸筋对烟气流产生扰动，冲击壁面的边界层，从而降低边界层的热阻，提高传热效率；为了不波及烟气主流凸筋的高度一般只有0.04－0.05管子内径，这样可以避免增加过多的流动阻力。据资料3，重庆大学的试验研究表明：在相同风机动力消耗和传热率时，螺纹管换热所需传热面积仅为光管换热传热面积的51－86％，而在相同风机动力消耗和传热面积时，螺纹管的传热率是光管技术传热率的1.22－1.61倍。用单头螺纹管代替出力不足的KZL4－13－AⅢ型锅炉第一管束的光管后，实际运行观察和热工测试显示，能稳定达到额定蒸发量，同时满足110％的超负荷要求，在额定负荷下锅炉效率达77％。与同型锅炉比较排烟温度降低了28℃，锅炉效率提高2.5％，且不增加风机的动力消耗，螺纹管内无明显积灰，也看不出磨损迹象。另据资料4，中国远洋货轮上的燃油辅助锅炉在第三回程烟管中已装有长螺旋板条，以便产生扰动，增强热交换。但都未见有用于燃煤炉的介绍。

从资料5可知，还有用其他多种扰流元件，如长螺旋板条、螺旋线、孔板等，以及采用压扁圆管、粗化表面、脉动压力等办法来强化传热，但也都未见用于燃煤锅炉烟管上。据分析，这主要因于流阻增加太多以及积灰难以解决。

资料来源：

1.（a）传热学，p.340，人民教育出版社，1980年第一版。

（b）Bergles，A.E.，Recent    Developments    in    Convective    Heat    Transfer    Augmentation，Appl.Mech。Rev.Vol.26，No.6，1973。

2.“用于工业锅炉的螺纹管”，《工业锅炉通讯》，1983年第一期。

3.“螺纹管的性能及其应用”，《工业锅炉》，1985年第一期

4.船舶蒸汽锅炉，P.70，人民交通出版社，1983年第一版

5.工程对流换热，P.69，机械工业出版社，1982年第一版

可见，目前强化燃煤锅炉烟管内对流传热的成熟技术方法即采用螺纹管。该技术已应用于小型燃油、气、煤锅炉；估计用合适的螺纹管取代全国十几万台KZL型快装锅炉中的光烟管，会有很大的节能效益。但这种改造工作耗资并不低，以一台KZL4－13型锅炉为例：第一管束有59根光烟管，每根烟管约重18公斤，共用钢材1100公斤，而螺纹管的价格大约是光管的1.3倍；加上拆、装、胀、扳边等费用，共约1700元。需经1－2年才能从节煤得益中收回。

本实用新型是一种能有效地强化烟火管锅炉，特别是燃煤锅炉烟管内对流传热的装置。

本实用新型的目的是要改进燃煤锅炉烟管内强化传热的技术方法。采用烟管端部扰流器；不必加大风机功率，又不需对原锅炉进行改造；但能产生与螺纹管相同的节能效果。且耗钢极少，使用甚便。

本实用新型是这样实现的：在烟管（包括拉撑管）的热进口端插入扰流器。这种管端扰流器为短螺旋形，它有别于长螺旋板条或螺旋线。烟气流受到扰流器的导向，产生绕烟管轴心的旋转运动；利用烟气的旋转和烟气中灰粒对烟管内壁的冲刷作用，破坏层流底层，从而降低热阻。由于扰流器设在管端，所以产生的扰动及烟气中的二次环流能波及全程，尤其对前半管程的换热产生强烈影响。只要改变扰流器的形状，就能改变它的扰流特性，包括烟气阻力和旋速。主要根据锅炉的具体烟速及风机裕量来确定最佳参数。对于有引风裕量、排烟温度偏高，出力不足的火管锅炉，加装本实用新型装置后能提高热效率2－3％。在锅炉设计中结合采用烟管端部扰流器，可以在相同蒸发量和风机功率条件下，缩短管程、减少纵向冲刷对流受热面，並缩小锅炉体积，从而能节省20％左右的钢材。

本实用新型装置与现有公知技术的螺纹管作比较，具有多处优点：