[实用新型]螺旋环管钉头管热交换器

说明书

1、技术领域

本实用新型是关于螺旋环管钉头管热交换器，属于机械装备工程中热交换专用设备的高效换热节能设备。具体可用于石油炼制与化工、煤化工、化肥、空调、空冷、电力设施装备等等的热交换要求上，包括给介质加热或冷却等应用方式。

2、背景技术

钉头管加热炉和钉头管空冷器是应用广泛的热交换器，其制造工艺成熟，安全性高，加热炉操作相对复杂，在换热设备中是关键的节能设备。长期以来，人们利用直的钉头管强化换热取得了很好的效果，但是螺旋环管钉头管在换热设备中的应用基本还是一片空白。

(1)传统螺旋钉头管热交换器的结构功能  目前，国内石油化工等装置热交换用钉头管都是直管，数量不等的多根钉头管排在一起，端部通过180°弯头焊接连通，组成一组蛇形的盘管作为工业热交换器的主要部件。蛇形的盘管沿轴向由若干块管板支持，两侧由耐磨隔热墙围起，两断由弯头箱盖住，形成一个长方体形的模块，多个模块上下叠在一起就构成一个热交换器的对流段。

介质在管内前后左右来回流动，烟气或空气在炉管之间从下往上流过，管内介质与管外烟气或空气通过管壁发生热交换。如果管内是冷介质，管外是强制对流的烟气，则组成一个加热炉，钉头起强化换热作用。如果管内是热介质，管外是强制对流的空气，则组成冷却器而不是加热炉，但钉头仍起强化换热作用。

(2)传统螺旋钉头管热交换器存在的问题

由于钉头管端部通过180°弯头焊接连通，一组盘管的焊缝就特别多，而焊缝是设备的薄弱环节。

由于钉头管是直管，盘管构成的加热炉就是长方体形的，炉管受热膨胀时只能沿长度方向延伸，相连两炉管的热膨胀差所引起的热应力主要由两端的弯头变形来缓和。

由于长方体形的箱形结构，炉体内的气体流动存在相对静止的死角区，有明显的空间结构损耗。也由于钉头管两端的弯头支持在端管板的外端，不直接与炉内的烟气热交换，换热管有明显的空间结构损耗。

流体在管内流动经过两端的弯头时需180°逆转，有明显的动能损耗。

由此可见，结合存在问题进行改进，延长钉头管及其设备的寿命以提高经济效益，具有很强的工程意义。

3、发明内容

本发明是关于一种螺旋环管钉头管热交换器，目的在于克服现有技术的缺点与不足。换热管由基管和钉头组合而成，在表面光滑但管轴中心线成螺旋形、圆环形或弯曲管形的钢管表面通过各种焊接方法组合上钉头管件，钉头在基管表面可以有规则的排列或无规则的排列。

具体说由基管和钉头组合而成的环管钉头管：(1)两者的金属材料包括相同的，也包括不相同的；(2)环管钉头管管轴中心线是螺旋形、圆环形的弯曲管形；(3)钉头在基管表面包括有规则的排列或无规则的排列；(4)钉头的横截面包括是圆的，也包括是椭圆的、棱形的或其他形状；(5)环管钉头管的基管和钉头两者之间的连接包括手工电弧焊的方式、气体保护焊的方式、电阻焊的方式，也包括填料钎焊的方式。

与传统的直的钉头管相比，螺旋环管钉头管的有益效果是：(1)可去掉180°弯头及其带来的组对焊缝；(2)用来构造加热炉则炉体可以是圆筒形结构，与方体炉相比其占地面积，抗风载能力强；(3)整段螺旋环管钉头管均可置于圆筒炉墙内而提高了结构有效利用率；(4)螺旋圆等弯管自身的结构柔性可改善热膨胀应力的受力状况；(4)管内流体顺畅流动而损耗较少的动能，并且更耐磨损和防冲蚀，从而延长螺旋环管钉头管及其设备产品的寿命。

直的钉头管已在各种炼油、化工、化肥、空冷等热交换器中广泛长久地应用，并且产生了巨大的经济效益。近几年来，随着原油劣质化及能源危机，国家加强对节能减排的管理，企业在挖潜增效中对高效换热新技术及其应用非常重视，这为该项专利技术的应用提供了很好的条件。

4、附图说明

图1是U形管箱式炉，是石油炼制及其他化工装置中常见的炉型(在行业标准SH/T 3036-2003《一般炼油装置用火焰加热炉》中图1典型的加热炉炉型示意图中排在第一位)，图中的序号1标记即指该炉的炉管中有一段采用了图4所示的弯管形式；

图2是螺旋管圆筒炉，也是石油炼制及其他化工装置中常见的炉型(在行业标准SH/T3036-2003《一般炼油装置用火焰加热炉》中图1典型的加热炉炉型示意图中排在第二位)，图中的序号1标记即指该炉的盘旋炉管采用了弯管形式；

图3是一段钉头管的端部视图；

图4是一段弯管钉头管结构，是本实用新型的精神实质的体现之一种。

5、具体实施方式