專(zhuān)利名稱(chēng)：蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種純堿行業(yè)、礦產(chǎn)加工行業(yè)中的蒸汽管回轉(zhuǎn)窯，尤其是涉及一 種蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置。
技術(shù)背景蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯是純堿行業(yè)煅燒重堿工藝、礦產(chǎn)加工行業(yè)礦精粉干燥工藝中的關(guān) 鍵設(shè)備，(如純堿工業(yè)用蒸汽煅燒爐、鉛精粉干燥回轉(zhuǎn)窯)，它是一種采用一定壓力下的過(guò) 熱飽和水蒸汽(或飽和水蒸汽)通過(guò)蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置間接煅燒(或加熱)爐內(nèi) 物料，使物料在回轉(zhuǎn)窯爐體內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)并同時(shí)干燥脫去物料中的游離水及結(jié)晶 水，或者只依靠加熱管換熱干燥脫去物料中的游離水。加熱裝置是蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯的關(guān)鍵 部件，其性能對(duì)蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)能、熱效率影響極大。目前蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置分 為兩種不同的形式，其分別為箱型汽室結(jié)構(gòu)(如圖1和圖2所示)、環(huán)管汽室結(jié)構(gòu)(如圖3 所示)，設(shè)計(jì)理念均為冷凝傳熱，但兩種設(shè)計(jì)的工作方式中蒸汽和冷凝水在加熱管中的流向 有較大的區(qū)別，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中自然各有所長(zhǎng)各有其短。箱型汽室結(jié)構(gòu)的加熱裝置以?xún)煞N典型結(jié)構(gòu)應(yīng)用于設(shè)備，分別為不凝氣爐頭前置 型(如圖1所示)和不凝氣爐尾后置型(如圖2所示)。箱型汽室不凝氣爐頭前置型結(jié)構(gòu) 包括集氣外環(huán)管21，不凝氣排放裝置22，管支架23，補(bǔ)償環(huán)管24，內(nèi)集氣環(huán)管25，氣體導(dǎo) 出管沈、27、觀，加熱管四、30、31，箱形汽室32，隔水圈33，進(jìn)汽管34，進(jìn)汽軸35和疏水管36 等組成一種環(huán)列層排的類(lèi)似列管式換熱器的結(jié)構(gòu)。整個(gè)爐體的安裝斜度為1. 6% 3. 0%, 爐頭高爐尾底。其工作流程為；過(guò)熱飽和蒸汽或飽和蒸汽由進(jìn)汽軸35通過(guò)進(jìn)汽管34導(dǎo)入 箱型汽室32，并均勻的進(jìn)入加熱管四、30、31，流向爐頭，進(jìn)爐低溫物料經(jīng)過(guò)間接熱交換使 管內(nèi)蒸汽冷凝，冷凝水在重力作用下由加熱管四、30、31不斷排入箱形汽室32，在隔水圈33 的作用下經(jīng)疏水管36排出。箱型汽室不凝氣爐尾后置型結(jié)構(gòu)包括加熱管41、42、43，不凝 氣導(dǎo)出管44、45、46，箱形箱型汽室47，隔水圈48，疏水管49，進(jìn)汽管50，進(jìn)汽軸51，集氣外 環(huán)管52，不凝氣排放裝置53等組成一種環(huán)列層排類(lèi)似列管式換熱器的結(jié)構(gòu)。整個(gè)爐體的安 裝斜度為1. 6% 3. 0%，爐頭高爐尾底。其工作流程為過(guò)熱飽和蒸汽或飽和蒸汽由進(jìn)汽 軸51通過(guò)進(jìn)汽管50導(dǎo)入箱型箱型汽室47，并均勻的進(jìn)入加熱管41、42、43，流向爐頭，進(jìn)爐 低溫物料經(jīng)過(guò)間接熱交換使管內(nèi)蒸汽冷凝，冷凝水在重力作用下由加熱管41、42、43不斷 排入箱形箱型汽室47，在隔水圈48的作用下經(jīng)疏水管49排出。這種方式的傳熱過(guò)程蒸汽 進(jìn)入加熱管為壓差填充型，長(zhǎng)期以來(lái)它們存在以下問(wèn)題，使?fàn)t子產(chǎn)能受限(1)加熱管均在爐頭端有堵頭，爐尾端開(kāi)口，蒸汽流向與冷凝水流向均為逆向，互 為阻尼，造成冷凝水流速慢，同時(shí)管子在重力方向上液膜較厚，管子液膜較厚部位傳熱系數(shù) 低，熱效率難以提高，故爐子產(chǎn)能不高。(2)不凝氣前置結(jié)構(gòu)管線(xiàn)過(guò)多，且焊縫廣布，另外管線(xiàn)壁厚均較薄且懸臂過(guò)大。管 路焊縫廣布則泄漏點(diǎn)較多，長(zhǎng)期運(yùn)行在振動(dòng)等多種因素作用下泄漏點(diǎn)疲勞開(kāi)裂成為普遍現(xiàn) 象，造成設(shè)備無(wú)法長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。不凝氣后置結(jié)構(gòu)雖然避開(kāi)了爐體內(nèi)加熱管部分焊縫較多的弊端，但不凝氣小管在加熱管內(nèi)必須到加熱管頭部空間處，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，考慮到不凝氣小管過(guò) 大將減小加熱管的有效截面積，影響管內(nèi)蒸汽流量，一般設(shè)計(jì)采用小直徑管。小直徑管螺旋 形式存在于加熱管內(nèi)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)后其在管內(nèi)發(fā)生震動(dòng)，易與加熱管內(nèi)壁摩擦和碰撞，長(zhǎng)期間 會(huì)造成斷裂或磨破小管管壁，無(wú)法修復(fù)，導(dǎo)致不凝氣滯留于加熱管內(nèi)，使其傳熱效果下降， 部分加熱管近乎無(wú)效，另外斷裂后的管子在加熱管內(nèi)運(yùn)動(dòng)將減小加熱管壽命，這是造成加 熱管管子泄漏原因之一。環(huán)管汽室結(jié)構(gòu)的加熱裝置包括加熱管61、62、63，進(jìn)汽環(huán)管64，回水環(huán)管65，進(jìn)汽 軸66，疏水管67，進(jìn)汽管68，大彎管69，小彎管70等組成一種環(huán)列層排類(lèi)似列管式換熱器 的結(jié)構(gòu)。整個(gè)爐體的安裝斜度為1.6% 3.0%，爐頭高爐尾底。其工作流程為過(guò)熱飽和 蒸汽或飽和蒸汽由進(jìn)汽軸66通過(guò)進(jìn)汽管68導(dǎo)入進(jìn)汽環(huán)64，到達(dá)進(jìn)汽環(huán)64的蒸汽在壓差動(dòng) 力下快速穿過(guò)加熱管63并通過(guò)大彎管69快速進(jìn)入加熱管62和加熱管63中，進(jìn)爐低溫物 料經(jīng)過(guò)間接熱交換使加熱管62、63內(nèi)的蒸汽冷凝，冷凝水在重力和壓差推動(dòng)力共同作用下 由加熱管62、63不斷排入回水環(huán)管65內(nèi)，環(huán)管內(nèi)冷凝水和少量不凝氣體在壓差和重力推動(dòng) 下排出。這種方式的傳熱過(guò)程蒸汽進(jìn)入加熱管為壓差推動(dòng)型，長(zhǎng)期以來(lái)它們存在以下問(wèn)題， 使?fàn)t子產(chǎn)能受限(1)加熱管61、加熱管62與加熱管63溫差較大，當(dāng)蒸汽溫度較高時(shí)管子的非比例 延伸強(qiáng)度值較小，溫度應(yīng)力高于其值后易導(dǎo)致破壞，當(dāng)開(kāi)停爐次數(shù)較多時(shí)更加不利，另外管 端與管子采用角接焊縫其受力更加不好且焊縫比較多，在以往設(shè)備中該部位容易泄漏。(2)由于回水環(huán)管65的結(jié)構(gòu)決定了與疏水管67位置較近的加熱管出水不暢，甚至 有冷凝水回流現(xiàn)象存在，這樣就導(dǎo)致了出水不暢對(duì)傳熱效果的影響；結(jié)構(gòu)決定了進(jìn)入疏水 管7的冷凝水多數(shù)情況下多少不均，排水時(shí)大時(shí)小，使輔助設(shè)備貯水槽內(nèi)水量不穩(wěn)，調(diào)節(jié)閥 不斷動(dòng)作，液封不理想造成跑汽，增加能耗
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)新穎獨(dú) 特、能夠保持設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行且疏水流暢的蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置。本實(shí)用新型為解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置，包括箱型汽室，所述箱型汽室包含有由隔環(huán)分隔 的進(jìn)汽腔體和排水腔體，所述進(jìn)汽腔體的入口與進(jìn)汽軸的進(jìn)汽孔連通，其出口與內(nèi)排加熱 管的一端連通，所述內(nèi)排加熱管的另一端通過(guò)大曲線(xiàn)管與中排加熱管的一端連通，并且，所 述中排加熱管的該端通過(guò)彎頭與外排加熱管的一端連通，所述中排加熱管的另一端和外排 加熱管的另一端均與所述排水腔體的入口連通，所述排水腔體的出口與疏水管連通。所述排水腔體里設(shè)置有隔水圈。所述排水腔體上開(kāi)孔焊接安裝有不凝氣排放機(jī) 構(gòu)。所述內(nèi)排加熱管、中排加熱管和外排加熱管均以所述箱型汽室中心為圓心多根環(huán)列。所述箱型汽室由內(nèi)端板、外端板、外圈板和內(nèi)圈板圍成，所述內(nèi)圈板和外圈板之間 由所述隔環(huán)分隔成相互封閉獨(dú)立的所述進(jìn)汽腔體和排水腔體；或者，所述箱型汽室由內(nèi)碟 型封頭、外碟型封頭、外圈板和內(nèi)圈板圍成，所述內(nèi)圈板和外圈板間由所述隔環(huán)分隔成相互 封閉獨(dú)立的所述進(jìn)汽腔體和排水腔體。本實(shí)用新型的有益效果是[0015]1、本實(shí)用新型加熱管內(nèi)的汽相(蒸汽及微量不凝氣體)和液相(冷凝水)均為同 向流動(dòng)，因而流動(dòng)暢通，能保證加熱管內(nèi)冷凝水始終最大量供給隔水圈，從根本上避免了環(huán) 形汽室的冷凝水倒灌，使汽室疏水快速且穩(wěn)定，同時(shí)利于冷凝水貯水槽內(nèi)液位的穩(wěn)定，為液 封自動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的穩(wěn)定提供了保障，避免跑汽現(xiàn)象；也改變了傳統(tǒng)箱型汽室的汽相(蒸 汽及微量不凝氣體)和液相(冷凝水)逆向流動(dòng)只依靠重力排水且排水速度慢、冷凝水在 加熱管內(nèi)壁的液膜厚影響傳熱效率的弊端，最大程度上滿(mǎn)足了疏水快速、穩(wěn)定且傳熱效率 高的需求。2、本實(shí)用新型進(jìn)蒸汽層排管與冷凝水排出層排管之間連通，形成通路，使加熱管 內(nèi)的冷凝水凝結(jié)后在壓差下迅速向爐尾部分流動(dòng)，液膜較薄且在管內(nèi)冷凝水占有截面小， 形成的熱阻小，利于傳熱。3、本實(shí)用新型各排加熱管之間采用曲線(xiàn)管線(xiàn)連接的結(jié)構(gòu)形式，利用曲線(xiàn)微變形補(bǔ) 償?shù)姆椒▉?lái)補(bǔ)償設(shè)備開(kāi)停爐進(jìn)汽加熱管層與排水加熱管層管子由于溫差而導(dǎo)致的膨脹或 收縮量不一致，避免彎頭處經(jīng)常出現(xiàn)的拉裂現(xiàn)象。4、本實(shí)用新型在其汽室上裝有不凝氣排放機(jī)構(gòu)，避開(kāi)設(shè)備開(kāi)車(chē)時(shí)不凝氣在汽室部 位過(guò)多的堆積或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)而集聚的過(guò)多不凝氣，排放不凝氣后傳熱效果更好的改善。大 幅度簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)箱型汽室設(shè)備在爐頭設(shè)置的小管引出并環(huán)管集汽的復(fù)雜結(jié)構(gòu)相 比，它去除了大量的泄漏點(diǎn)；與傳統(tǒng)箱型汽室設(shè)備在爐尾設(shè)置的加熱管管內(nèi)小管引出的并 環(huán)管集汽復(fù)雜結(jié)構(gòu)相比，它避開(kāi)了加熱管管內(nèi)小管影響排水、運(yùn)轉(zhuǎn)中易折斷、無(wú)法排放不凝 氣的結(jié)構(gòu)。5、本實(shí)用新型產(chǎn)能提高30%，達(dá)到了節(jié)能的效果；另外，不凝氣定期排放并維修 次數(shù)極小為設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障，特別適合在純堿工業(yè)煅燒重堿工藝、礦精粉的干 燥工藝中推廣應(yīng)用。

圖1為蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯不凝氣前置的箱型汽室結(jié)構(gòu)加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯不凝氣后置的箱型汽室結(jié)構(gòu)的加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯環(huán)形汽室結(jié)構(gòu)的加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中A向視圖；圖6為圖4中B向視圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖4 圖6 圖中的代號(hào)含義S_爐頭；E-爐尾。蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置包括箱型汽室4，該箱型汽室4由內(nèi)端板、外端板、外圈 板和內(nèi)圈板圍成，內(nèi)圈板和外圈板之間由隔環(huán)9分隔成相互封閉獨(dú)立的進(jìn)汽腔體和排水腔 體；或者，箱型汽室4由內(nèi)碟型封頭、外碟型封頭、外圈板和內(nèi)圈板圍成，內(nèi)圈板和外圈板間 由隔環(huán)9分隔成相互封閉獨(dú)立的進(jìn)汽腔體和排水腔體。進(jìn)汽腔體的入口與進(jìn)汽軸8的進(jìn)汽孔連通，其出口與內(nèi)排加熱管1的一端連通，內(nèi) 排加熱管1的另一端通過(guò)大曲線(xiàn)管12與中排加熱管2的一端連通，并且，中排加熱管2的該端通過(guò)彎頭11與外排加熱管3的一端連通，中排加熱管2的另一端和外排加熱管3的另 一端均與排水腔體的入口連通，排水腔體的出口與疏水管7連通。排水腔體里設(shè)置有隔水圈10。排水腔體上開(kāi)孔焊接安裝有不凝氣排放機(jī)構(gòu)5。內(nèi) 排加熱管1、中排加熱管2和外排加熱管3均以箱型汽室4中心為圓心多根環(huán)列。通蒸汽的內(nèi)排加熱管1與排放冷凝水和少量不凝氣的中排加熱管2在爐頭由大曲 線(xiàn)管12連通，排放冷凝水和少量不凝氣的中排加熱管2和外排加熱管3在爐頭由彎頭11 連通，管子連通件之間的焊接形式為對(duì)接。實(shí)際工程中，加熱管的數(shù)量及每排加熱管的數(shù)量根據(jù)具體設(shè)計(jì)能力確定。本裝置的工作過(guò)程如下過(guò)熱飽和水蒸汽或飽和水蒸汽由汽軸8進(jìn)入箱型汽室4的進(jìn)汽腔體，蒸汽均勻的 進(jìn)入內(nèi)排加熱管1，內(nèi)排加熱管1內(nèi)的蒸汽經(jīng)過(guò)大曲線(xiàn)管12快速流入中排加熱管2、外排加 熱管3，蒸汽流向逆轉(zhuǎn)且與中排加熱管2、外排加熱管3中的冷凝水和少量不凝氣流向相同， 在重力和壓差推動(dòng)力下，冷凝水和少量不凝氣快速流入箱型汽室4的排水腔體。冷凝水在 重力作用下始終最大量供給疏水管7，大量冷凝水平穩(wěn)的排出箱型汽室4流入貯水槽。設(shè)備 運(yùn)行后積聚在箱型汽室4排水腔體的不凝氣累計(jì)到一定量時(shí)，打開(kāi)不凝氣排放機(jī)構(gòu)5的截 止閥排放不凝氣，排后關(guān)閉截止閥。
權(quán)利要求1.一種蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置，包括箱型汽室，所述箱型汽室包含有由隔環(huán)分隔的 進(jìn)汽腔體和排水腔體，其特征是所述進(jìn)汽腔體的入口與進(jìn)汽軸的進(jìn)汽孔連通，其出口與內(nèi) 排加熱管的一端連通，所述內(nèi)排加熱管的另一端通過(guò)大曲線(xiàn)管與中排加熱管的一端連通， 并且，所述中排加熱管的該端通過(guò)彎頭與外排加熱管的一端連通，所述中排加熱管的另一 端和外排加熱管的另一端均與所述排水腔體的入口連通，所述排水腔體的出口與疏水管連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置，其特征是所述排水腔體里設(shè)置 有隔水圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置，其特征是所述排水腔體上開(kāi)孔 焊接安裝有不凝氣排放機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置，其特征是所述內(nèi)排加熱管、中排 加熱管和外排加熱管均以所述箱型汽室中心為圓心多根環(huán)列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置，其特征是所述箱型汽 室由內(nèi)端板、外端板、外圈板和內(nèi)圈板圍成，所述內(nèi)圈板和外圈板之間由所述隔環(huán)分隔成相 互封閉獨(dú)立的所述進(jìn)汽腔體和排水腔體；或者，所述箱型汽室由內(nèi)碟型封頭、外碟型封頭、 外圈板和內(nèi)圈板圍成，所述內(nèi)圈板和外圈板間由所述隔環(huán)分隔成相互封閉獨(dú)立的所述進(jìn)汽 腔體和排水腔體。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種蒸汽列管回轉(zhuǎn)窯加熱裝置，其箱型汽室包含有由隔環(huán)分隔的進(jìn)汽腔體和排水腔體，所述進(jìn)汽腔體的入口與進(jìn)汽軸的進(jìn)汽孔連通，其出口與內(nèi)排加熱管的一端連通，所述內(nèi)排加熱管的另一端通過(guò)大曲線(xiàn)管與中排加熱管的一端連通，并且，所述中排加熱管的該端通過(guò)彎頭與外排加熱管的一端連通，所述中排加熱管的另一端和外排加熱管的另一端均與所述排水腔體的入口連通，所述排水腔體的出口與疏水管連通。本實(shí)用新型加熱管內(nèi)的汽相和液相均為同向流動(dòng)，流動(dòng)暢通，能保證加熱管內(nèi)冷凝水始終最大量供給隔水圈，避免了環(huán)形汽室的冷凝水倒灌，使汽室疏水快速且穩(wěn)定，同時(shí)利于冷凝水貯水槽內(nèi)液位的穩(wěn)定，為液封自動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)的穩(wěn)定提供了保障。
文檔編號(hào)F27B9/36GK201885560SQ20102054594
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者付黃河, 何金玉, 胡海峰, 薛愛(ài)芳, 陳天斌, 陳孝謙, 雷威躍 申請(qǐng)人:三門(mén)峽化工機(jī)械有限公司