[发明专利]一种鳍片管及换热器

说明书

技术领域

本发明应用于锅炉换热器领域，具体是涉及一种有效改善换热管积灰特性的鳍片管及具有该鳍片管的换热器。

背景技术

鳍片管是为了回收电站锅炉、工业锅炉、工业窑炉、船舶动力装置等排烟余热，有效提高燃料的利用率，而在系统烟道的尾部布置的强化换热元件。鳍片管通过将鳍片焊接在光管表面，增大换热管的扩展表面积，从而达到强化传热的目的。由于圆形和螺旋型鳍片管鳍片表面为流线型，鳍片磨损特性较矩形鳍片更优，故工业常用的鳍片管有圆形鳍片管、螺旋型鳍片管等。当含尘烟气流经换热器冲刷受热面时，日积月累会产生积灰，轻则使受热面热阻上升，降低换热器的传热效率，同时使烟道流通截面减小，烟气流动阻力增大；重则使烟道堵塞，换热器失效，影响设备的安全性和经济性；此外，积灰还会导致低温腐蚀。因此积灰问题已经成为换热管正常运行的一大障碍。电站锅炉尾部换热器管外烟气流速大约为6~10m/s，烟气绕流传统的圆形或螺旋型鳍片管时会在鳍片管尾部形成局部的回流区（负压尾涡区），入口烟速为6m/s时，局部回流速度能达到-2.5m/s甚至更大。由于鳍片管积灰特性与尾涡速度有关，尾涡区回流速度越大，尾涡卷吸能力越强，会使更多的颗粒从主流卷吸进尾涡，从而增加了颗粒与背流面的接触和沉积机率，鳍片管更容易积灰。

目前从鳍片管几何结构方面改善鳍片管积灰特性的措施有：

1.采用H型鳍片管。由于H型鳍片管背流区速度分布呈W型，此处不仅有绕流圆柱的回流，还有因H型翅片形成的中心面上的回流，充分增强翅根附近的流动，颗粒不易沉积。但H型鳍片管采用中频焊接工艺，不仅生产成本较高，而且在有限的空间里所布置的翅片数相对较少，换热效率低于传统螺旋鳍片管；同时，H型鳍片管之所以灰粉不易沉积，就是因为在迎流面和背流面各增加了一个导流的通道，从而使得气流更快的流过鳍片，气流与鳍片的接触时间减少，换热效率降低。

2.使用纵向直翅片管。背流区的直翅片使边界层分离点明显后移，抑制了边界层的分离，漩涡脱体的发生，从而缩小了负压尾涡区，减轻了管表面的积灰程度。然而纵向直翅片管牺牲了很大一部分扩展表面积，使得换热效率降低。

总之，现有的鳍片管设计，大多是以牺牲换热面积、降低换热效率为代价，严重影响了鳍片管传热效率高的优点。故研发一种既能保证换热效率又能改善积灰状况的新型鳍片管结构显得尤为重要。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种旨在保证鳍片管表面扩展率的前提下，改善换热器管道外烟气流动特性，减小管道尾涡区烟气流速，以减轻鳍片管积灰的鳍片管及换热器。

技术方案：本发明解决上述问题所采用的技术方案如下：

一种鳍片管，包括基管以及设置在所述基管外表面的鳍片，其特征在于：在所述鳍片的迎流面上设置有一使烟气在该迎流面上扰动的扰流孔。

所述扰流孔从所述鳍片的内端向外端延伸，向外延伸的高度为1/2至2/3翅高。

所述鳍片为间隔布置的平行鳍片或螺旋形翅片。

所述扰流孔为半圆形孔、长圆形孔、圆形孔或多边形孔。

所述多边形孔为三角形或菱形孔。

所述扰流孔设置在所述迎流面的正中。

一种换热器，包含上述任一方案的鳍片管。

本发明在鳍片的迎流面上设置扰流孔，并将开扰流孔的鳍片焊接在基管上，或将现有的圆形鳍片管进行开孔处理。这样的鳍片管结构，虽然扰流孔减少了部分换热面积，但通过扰流孔的扰流作用，不仅增加了迎流面气流与鳍片的接触时间，而且因为迎流面的这一扰流使得背流面的气流流速和流向发生了变化，鳍片上的扰流孔可使一部分烟气流经鳍片管时从开孔处流过，在近壁面处形成一定的轴向速度，同传统的圆形鳍片管绕流情况有明显区别。鳍片管尾部的烟气流动情况随之受到很大的改变，尾涡中心区域回流速度明显降低，从而改善了由于尾涡负向速度过大造成的烟气颗粒卷吸进入尾涡并沉积在背流面的现象。在迎流面接触时间的延长，保证和提高了换热热效率；背流面的气流流速和流向的变化，改善烟气流经鳍片管时尾部回流区的流动情况，减小回流速度，减少了积灰。

有益效果：本发明与现有的鳍片管相比有如下优点：

1.换热效率高。在圆形鳍片管迎流面开扰流孔对鳍片管的扩展表面积影响不大，保留了鳍片管受热面积大的优势，同时扰流孔的扰流作用，延长了气流与鳍片以及基管的接触时间，比不开孔的鳍片管换热效率更高。