本實(shí)用新型屬于屬于鍋爐設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種焦?fàn)t上升管余熱回收用直翅片，還涉及包括上述直翅片的焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置，還涉及包括上述直翅片的焦?fàn)t上升管余熱回收發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

翅片是板翅式換熱器的基本元件，板翅式換熱器中的傳熱過程主要是通過翅片的熱傳導(dǎo)以及翅片與流體之間的對(duì)流換熱來完成的。翅片為二次換熱面，不僅能起到擴(kuò)大傳熱面積、提高換熱器緊湊性和傳熱效率的作用，而且還有支撐芯體，提高換熱器強(qiáng)度和承壓能力的作用。

板翅式換熱器作為一種高效、緊湊、輕巧的換熱設(shè)備，已在石油化工、航空航天、電子、冶金和機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并在利用熱能、回收余熱、節(jié)約原料、降低成本以及一些特殊用途上取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。板翅式換熱器為高效緊湊的換熱設(shè)備之一，其主要傳熱元件是板間的翅片，常用的翅片形式主要有：平直翅片、鋸齒翅片、波紋翅片、百葉窗翅片、開縫翅片等。翅片的表面特性決定著整個(gè)換熱器中的流體流動(dòng)和傳熱特性，隨著板翅式換熱器應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，對(duì)翅片性能提出了更高的要求，開發(fā)新型翅片的需求也越來越迫切。

焦?fàn)t能對(duì)煤炭做高溫干餾處理，將其高效地轉(zhuǎn)換為焦炭、焦?fàn)t煤氣、煤焦油、粗苯等產(chǎn)物，是高效的能量轉(zhuǎn)換窯爐。在焦?fàn)t支出熱中，650℃-700℃荒煤氣的帶出熱約占 36％，具有極高的回收利用價(jià)值。

焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收裝置中采用板式換熱器可以大大提高熱回收效率，然而在使用過程中，荒煤氣在筒內(nèi)自下而上流動(dòng)，取熱介質(zhì)在筒外也是自下而上流動(dòng)，呈順流方式。對(duì)于流經(jīng)荒煤氣的筒壁而言，下部由于同時(shí)受到爐膛輻射傳熱的影響，下部的溫度明顯高于上部，因而直翅片同樣也為下部的溫度明顯高于上部，同時(shí)，在同一個(gè)高度位置上，直翅片頂端的溫度又高于直翅片根部處的溫度。如果將常規(guī)的長(zhǎng)方形薄板結(jié)構(gòu)的直翅片直接焊接于荒煤氣通道的筒壁，對(duì)每個(gè)直翅片的頂端，下部的受熱膨脹率大于上部，同時(shí)，在同一個(gè)高度位置上，翅片頂端的受熱膨脹率大于根部，因此，對(duì)于整個(gè)直翅片而言會(huì)出現(xiàn)較為復(fù)雜的、處處不一樣的膨脹情況，且與筒壁不一致，最終會(huì)出現(xiàn)直翅片與筒壁的焊縫因被撕裂而脫開，使得直翅片的傳熱面積失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種焦?fàn)t上升管余熱回收用直翅片，還提供了該直翅片的應(yīng)用。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型提供的焦?fàn)t上升管余熱回收用直翅片，包括直翅片本體(1) 和設(shè)于直翅片本體(1)上的一組V形切口(2)；所述V形切口(2)的深度h小于直翅片本體(1)的寬度H；在直翅片本體(1)縱向方向上，相鄰V形切口(2)的間距自下而上增大。V形切口在直翅片頂端的寬度、角度、及高度方向的間距根據(jù)裝置使用時(shí)的溫度場(chǎng)分布確定，使裝置使用時(shí)，翅片頂端的膨脹量小于或等于切口寬度，高度方向的總體膨脹后仍使直翅片保持平整的矩形，不和內(nèi)筒壁脫落。

作為改進(jìn)，在直翅片本體(1)縱向方向上，所述一組V形切口(2)自下而上依次編號(hào)為Q1至Qn-1；Q1至直翅片本體(1)底端的間距為L(zhǎng)1，相鄰V形切口(2)的間距自下而上為L(zhǎng)2至Ln-1，Qn-1至頂端的間距為L(zhǎng)n；L1至Ln數(shù)值增大。

作為進(jìn)一步改進(jìn)，L1至Ln基本組成等差數(shù)列。

作為另一種改進(jìn)，所述一組V形切口(2)的開口角度θ相等，所述一組V形切口 (2)的深度h相等。

本實(shí)用新型還提供了一種焦?fàn)t上升管余熱回收取熱裝置，包括上述的直翅片。

作為改進(jìn)，所述焦?fàn)t上升管余熱回收取熱裝置包括荒煤氣管道(11)、換熱管(12)、一組權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的直翅片(13)；所述換熱管(12)設(shè)于荒煤氣管道(11) 外壁上；所述一組直翅片(13)設(shè)于荒煤氣管道(11)內(nèi)壁上；所述荒煤氣管道(11) 的荒煤氣進(jìn)口上設(shè)有下法蘭(14)、荒煤氣出口上設(shè)有上法蘭(15)；所述荒煤氣管道(11) 上部設(shè)有膨脹節(jié)(16)；所述換熱管(12)下部設(shè)有取熱介質(zhì)進(jìn)口(17)、上部設(shè)有取熱介質(zhì)出口(18)。

作為改進(jìn)，所述一組直翅片(13)沿荒煤氣管道(11)內(nèi)壁間隔相同距離設(shè)置；所述一組直翅片(13)沿荒煤氣管道(11)內(nèi)壁垂直設(shè)置。

本實(shí)用新型還提供了一種焦?fàn)t上升管余熱回收發(fā)電裝置，包括上述的直翅片。

作為改進(jìn)，包括余熱鍋爐(22)、熱媒泵(23)、汽輪機(jī)(24)、水泵(25)、發(fā)電機(jī) (26)以及一組權(quán)利要求5所述的焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置(21)；余熱鍋爐(22)包括熱煤管路和汽水循環(huán)管路；所述焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置(21) 的取熱介質(zhì)出口(18)與余熱鍋爐(22)的熱煤管路、熱媒泵(23)依次連接，熱媒泵 (23)與各焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置(21)的取熱介質(zhì)進(jìn)口(17)連接；所述余熱鍋爐(22)的汽水循環(huán)管路、汽輪機(jī)(24)和水泵(25)依次連接成環(huán)；所述發(fā)電機(jī)(26)與汽輪機(jī)(24)連接。

作為另一種改進(jìn)，包括分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組(31)、分布式上升管荒煤氣過熱器組(32)、鍋筒(34)、循環(huán)泵(35)、汽輪機(jī)(36)、給水泵(37)和發(fā)電機(jī)(38)；所述分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組(31)和分布式上升管荒煤氣過熱器組(32)分別獨(dú)立的包括一組并聯(lián)設(shè)置的焦?fàn)t上升管余熱回收取熱裝置(33)；所述鍋筒(34)上設(shè)有汽水混合物進(jìn)口、飽和蒸汽出口管道、進(jìn)水口、出水口；所述分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組(31)與鍋筒(34)的汽水混合物進(jìn)口連接；所述鍋筒(34)的飽和蒸汽出口管道、分布式上升管荒煤氣過熱器組(32)、汽輪機(jī)(36)、給水泵(37)、鍋筒(34)的進(jìn)水口依次連接；所述鍋筒(34)的出水口和循環(huán)泵(35)連接，所述循環(huán)泵(35)與分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組(31)連接；所述發(fā)電機(jī)(38)與汽輪機(jī)(36)連接。

有益效果：本實(shí)用新型提供的直翅片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、使用方便，大大強(qiáng)化了荒煤氣側(cè)的傳熱性能，提高了壁面溫度；同時(shí)，V形切口在直翅片頂端的寬度、角度、及高度方向的間距根據(jù)裝置使用時(shí)的溫度場(chǎng)分布確定，使裝置使用時(shí)，翅片頂端的膨脹量小于或等于切口寬度，高度方向的總體膨脹后仍使直翅片保持平整的矩形，不和內(nèi)筒壁脫落，大大延長(zhǎng)了使用壽命。

本實(shí)用新型提供的直翅片并非常規(guī)的長(zhǎng)方形薄板結(jié)構(gòu)，而是根據(jù)傳熱計(jì)算和材料力學(xué)計(jì)算后的特殊結(jié)構(gòu)：

(1)在直翅片上開有一定數(shù)量的V形切口，V形切口的開口端在直翅片的頂端，即暴露于荒煤氣通道中；由于在同一個(gè)高度位置上，直翅片頂端的溫度高于直翅片根部處的溫度，因此頂端開口膨脹率大于根部，頂端開口逐漸封閉；同時(shí)，為了保持直翅片的完整性、連續(xù)性和平整性，V形切口的尖端離開直翅片根部(即與荒煤氣通道焊接的直翅片邊緣)一定的距離；各V形切口的角度θ及尖端離開直翅片根部的距離h相等；V 形切口在直翅片頂端的寬度、角度、及高度方向的間距根據(jù)裝置使用時(shí)的溫度場(chǎng)分布確定，使裝置使用時(shí)，翅片頂端的膨脹量小于或等于切口寬度，高度方向的總體膨脹后仍使直翅片保持平整的矩形，不和內(nèi)筒壁脫落。

(2)在沿著高度方向上，下端溫度相對(duì)較高，上端溫度較低，因此，本實(shí)用新型V 形切口的位置并非均等，而是下端較密上端較疏，各相鄰V形切口間的凈間距為按照一定規(guī)律(如基本的等差級(jí)數(shù))排列。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型直翅片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型焦?fàn)t上升管余熱回收取熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為直翅片設(shè)置方法的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例4的焦?fàn)t上升管余熱回收發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例5的焦?fàn)t上升管余熱回收發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型作出進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

焦?fàn)t上升管余熱回收用直翅片，見圖1，包括直翅片本體(1)和設(shè)于直翅片本體(1) 上的一組V形切口(2)；所述V形切口(2)的深度h小于直翅片本體(1)的寬度H；在直翅片本體(1)縱向方向上，相鄰V形切口(2)的間距自下而上增大。

在直翅片本體(1)縱向方向上，所述一組V形切口(2)自下而上依次編號(hào)為Q1 至Qn-1；Q1至直翅片本體(1)底端的間距為L(zhǎng)1，相鄰V形切口(2)的間距自下而上為L(zhǎng)2至Ln-1，Qn-1至頂端的間距為L(zhǎng)n；L1至Ln組成等差數(shù)列，可選地，L1至Ln 數(shù)值增大均可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。

所述一組V形切口(2)的開口角度θ相等，所述一組V形切口(2)的深度h相等。

例如，本實(shí)用新型實(shí)施例的直翅片各參數(shù)選擇：直翅片H 60mm；V形切口(2)的深度h 40mm，開口寬度3mm；L1是600mm，L1至Ln組成公差100mm的等差數(shù)列。

實(shí)施例2

焦?fàn)t上升管余熱回收取熱裝置，見圖2，包括荒煤氣管道(11)、換熱管(12)、一組實(shí)施例1的直翅片(13)；所述換熱管(12)設(shè)于荒煤氣管道(11)外壁上；所述一組直翅片(13)設(shè)于荒煤氣管道(11)內(nèi)壁上；所述荒煤氣管道(11)的荒煤氣進(jìn)口上設(shè)有下法蘭(14)、荒煤氣出口上設(shè)有上法蘭(15)；所述荒煤氣管道(11)上部設(shè)有膨脹節(jié)(16)；所述換熱管(12)下部設(shè)有取熱介質(zhì)進(jìn)口(17)、上部設(shè)有取熱介質(zhì)出口(18)。

本實(shí)用新型中，所述一組直翅片(13)沿荒煤氣管道(11)內(nèi)壁間隔相同距離垂直設(shè)置，見圖3；可選地，所述一組直翅片(13)沿荒煤氣管道(11)內(nèi)壁設(shè)置是否間隔相同距離或者是否垂直設(shè)置均可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。

實(shí)施例3

焦?fàn)t上升管余熱回收發(fā)電裝置，見圖4，包括余熱鍋爐(22)、熱媒泵(23)、汽輪機(jī) (24)、水泵(25)、發(fā)電機(jī)(26)以及一組實(shí)施例2的焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置(21)；余熱鍋爐(22)包括熱煤管路和汽水循環(huán)管路；所述焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置(21)的取熱介質(zhì)出口(18)與余熱鍋爐(22)的熱煤管路、熱媒泵(23) 依次連接，熱媒泵(23)與各焦?fàn)t上升管荒煤氣余熱回收取熱裝置(21)的取熱介質(zhì)進(jìn)口(17)連接；所述余熱鍋爐(22)的汽水循環(huán)管路、汽輪機(jī)(24)和水泵(25)依次連接成環(huán)；所述發(fā)電機(jī)(26)與汽輪機(jī)(24)連接。

以130萬(wàn)噸/年焦化為例，荒煤氣溫度為800℃，目前，經(jīng)噴氨水降溫至70℃。

對(duì)其改造，利用本熱媒循環(huán)式焦?fàn)t上升管余熱回收發(fā)電裝置，可回收荒煤氣余熱，產(chǎn)2.0MPa、250℃過熱蒸汽達(dá)12.3萬(wàn)噸/年，將此蒸汽接入發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量達(dá)2000 萬(wàn)kWH，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

實(shí)施例4

焦?fàn)t上升管余熱回收發(fā)電裝置，見圖5，包括分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組(31)、分布式上升管荒煤氣過熱器組(32)、鍋筒(34)、循環(huán)泵(35)、汽輪機(jī)(36)、給水泵 (37)和發(fā)電機(jī)(38)；所述分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組(31)和分布式上升管荒煤氣過熱器組(32)分別獨(dú)立的包括一組并聯(lián)設(shè)置的實(shí)施例2的焦?fàn)t上升管余熱回收取熱裝置(33)；所述鍋筒(34)上設(shè)有汽水混合物進(jìn)口、飽和蒸汽出口管道、進(jìn)水口、出水口；所述分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組(31)與鍋筒(34)的汽水混合物進(jìn)口連接；所述鍋筒(34)的飽和蒸汽出口管道、分布式上升管荒煤氣過熱器組(32)、汽輪機(jī)(36)、給水泵(37)、鍋筒(34)的進(jìn)水口依次連接；所述鍋筒(34)的出水口和循環(huán)泵(35) 連接，所述循環(huán)泵(35)與分布式上升管荒煤氣蒸發(fā)器組(31)連接；所述發(fā)電機(jī)(38) 與汽輪機(jī)(36)連接。還包括補(bǔ)水管路(39)，所述補(bǔ)水管路(39)連接于汽輪機(jī)(36) 和給水泵(37)之間。

以100萬(wàn)噸/年焦化為例，荒煤氣溫度為750℃，目前，經(jīng)噴氨水降溫至70℃。

對(duì)其改造，利用本直流式焦?fàn)t上升管余熱回收發(fā)電裝置，回收荒煤氣余熱，可產(chǎn) 0.8MPa飽和蒸汽達(dá)9～12萬(wàn)噸/年，或3.82MPa、300℃過熱蒸汽8～10萬(wàn)噸/年，將此蒸汽接入發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量達(dá)1500萬(wàn)kWH，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。