高效煤粉预加热装置
阅读说明：本技术 高效煤粉预加热装置 (High-efficient buggy preheating device ) 是由 王宏强 于 2021-03-04 设计创作，主要内容包括：本发明提出高效煤粉预加热装置,属于固气两相流换热技术领域；具体为管状结构,管状结构内沿轴向设置有螺旋状导流片和换热组件,换热组件轴向贯穿于螺旋状导流片；换热组件包括换热管,换热管外壁固定有螺旋翅片,在螺旋翅片外套设有套管,套管设置在螺旋翅片与螺旋状导流片的交接处,套管与螺旋状导流片固定连接；本发明使高温烟气在预热装置中与煤加热管充分、均匀换热,无气流死角,换热效率提高。(The invention provides an efficient pulverized coal preheating device, belonging to the technical field of solid-gas two-phase flow heat exchange; the heat exchanger is of a tubular structure, wherein a spiral flow deflector and a heat exchange assembly are axially arranged in the tubular structure, and the heat exchange assembly axially penetrates through the spiral flow deflector; the heat exchange component comprises a heat exchange tube, spiral fins are fixed on the outer wall of the heat exchange tube, sleeves are sleeved outside the spiral fins and are arranged at the joints of the spiral fins and the spiral flow deflectors, and the sleeves are fixedly connected with the spiral flow deflectors; the invention ensures that the high-temperature flue gas and the coal heating pipe can fully and uniformly exchange heat in the preheating device, no air flow dead angle exists, and the heat exchange efficiency is improved.)
技术领域
本发明属于固气两相流换热技术领域，涉及高效煤粉预加热装置。
背景技术
现在钢铁冶炼技术中，高炉煤粉吹喷技术得到了广泛应用，高炉喷吹煤粉是把磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或这两者的混合煤粉装入喷吹罐中，经过加压、流化后通过喷吹管、喷枪从高炉直吹管喷入风口进入炉内燃烧，以替代部分焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦比，降低生铁成本，它是现代高炉冶炼的一项重大技术革命。为了提高煤粉在炉内燃烬率，采用了对煤粉混合气流进行预加热的方法，提高了煤粉燃烧效率，起到节能降耗的作用。
现有的高炉煤粉预热喷吹技术，专利号：ZL201410199738.5以及ZL201721216833.7，采用了方形箱体结构，隔板交错的热交换装置，存在以下不足：1、隔板的背部有气流死角，高温烟气不能对隔板背部过煤管进行有效加热，降低了换热面积；2、高温烟气通过现有预加热装置时，受到的阻力较大，循环风机能耗较高；3、方形结构的热交换装置结构稳定性差，外部保温难度较大，特别是立面表面的保温材料安装固定比较困难，同时方形管道上部机械强度较低，需要增加加强筋，增加了制造成本、设备重量。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出高效煤粉预加热装置。目的是提高加热煤粉的效率。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
高效煤粉预加热装置，为管状结构，所述管状结构管壁上设置有烟气进口和烟气出口，所述管状结构内沿轴向设置有螺旋状导流片和换热组件，所述换热组件沿管状结构的轴向贯穿于螺旋状导流片；所述换热组件包括换热管，所述换热管外壁固定有螺旋翅片，在螺旋翅片外套设有套管，所述套管设置在螺旋翅片与螺旋状导流片的交接处，所述套管与螺旋状导流片固定连接。
进一步的，所述管状结构中心轴向设置有空心支撑管；所述螺旋状导流片环绕空心支撑管设置，并与空心支撑管固定连接。
进一步的，所述空心支撑管的两端为封闭结构。
更进一步，所述螺旋状导流片的两个相邻螺旋片之间连接有定距管。
进一步的，所述管状结构内以中心轴向外圆周均匀分布多个换热组件。
进一步的，所述换热管与套管活动设置。
进一步的，所述螺旋翅片沿换热管轴向设置。
进一步的，所述管状结构是由多段管状外壳组合而成，每段管状外壳是由沿轴向设置的上壳和下壳扣合组成。
进一步的，所述管状结构的外壁设置有绝热层。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。
由于换热装置采用了螺旋导流片，高温烟气在预热装置中与煤加热管充分、均匀换热，无气流死角，换热效率提高，可在3秒之内，将煤粉从40℃左右，快速加热到350℃左右至煤粉的临界燃点。
换热管外壁设置有螺旋翅片可有效增加换热管的换热面积，提高换热效率；套管与换热管之间形成横向滑动连接，套管与螺旋状导流片固定连接，有效防止了由于热胀冷缩造成的螺旋翅片与螺旋状导流片的干涉，使换热管可在一定范围内调整。
本发明较现有技术，换热器的体积减小，强度提高，由于采用了圆管状结构，外壁保温材料加装方便，固定效果好。由于中部设置了支撑管，螺旋导流片结构更牢固，高温烟气在螺旋烟道内分布更均匀，热传导效率提高同时，烟气流动阻力减小，提高了整个煤粉预热工艺的运行效率，节能效果更明显。
附图说明
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合以下附图进行说明：
图1是实施例所述煤粉预加热装置的结构透视图。
图2是煤粉预加热装置横截面上换热管的分布图。
图3是煤粉预加热装置横截面上换热管的第二种分布图，其中换热管以圆周稀稠均匀分布。
图4是换热组件的结构透视图。
图5是实施例所述60吨预热器管束的侧视图。
图中，1为烟气进口，2为烟气出口，3为螺旋状导流片，4为换热管，5为螺旋翅片，6为套管，7为空心支撑管，8为定距管。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明 的技术方案，但保护范围不被此限制。
如图1所示，本实施例是高效煤粉预加热装置，该煤粉预加热装置为管状结构，所述管状结构管壁上设置有烟气进口1和烟气出口2，管状结构的内壁沿轴向固定连接有螺旋状导流片3和多个换热组件，多个换热组件以管状结构的中心轴向外多层圆周均匀分布或者沿圆周稀稠规律分布（如图2和图3所示）。内一个换热组件沿管状结构的轴向贯穿在螺旋状导流片3内。
管状结构中心轴向设置有空心支撑管7；螺旋状导流片3环绕空心支撑管7设置，并与空心支撑管7固定连接。空心支撑管7的两端为封闭结构。螺旋状导流片3的两个相邻螺旋片之间连接有定距管8。由于中部设置了支撑管，螺旋状导流片3的结构更牢固，高温烟气在螺旋烟道内分布更均匀，热传导效率提高同时，烟气流动阻力减小，提高了整个煤粉预热工艺的运行效率，节能效果更明显。两个相邻螺旋片之间连接的定距管8，保证了螺旋片的稳定性。
如图4所示，换热组件由换热管4和金属材质的螺旋翅片5组成，螺旋翅片5沿换热管4的轴向布置并焊接在换热管4外壁上，在螺旋翅片5外套设有套管6，换热管4连通螺旋翅片5可以在套管6内轴向滑动，套管6只需设置在螺旋翅片5与螺旋状导流片3的交接处即可，套管6与螺旋状导流片3固定连接。因为在煤粉换热和气流共同换热的过程中，换热管4、螺旋翅片5以及螺旋状导流片3都会产生热胀冷缩的现象，且彼此的热胀冷缩的系数不同；而在螺旋状导流片3与螺旋翅片5之间的套管6有效防止在热胀冷缩过程中产生的彼此间的碰撞和钩挂，且换热管4可以相对螺旋状导流片3自适应调整，在烟气气流换热更均匀的同时有效扩大换热接触面积，提高了换热效率。
如图5所示，本实施例中管状结构是由三段管状外壳组合而成，用于60吨预热器管束，每段管状外壳是由沿轴向设置的上壳和下壳扣合组成。安装时，下半部分三段管和内部部件安装完后，将上半部分盖上并连接好。管状结构的外壁包裹绝热材料。
由于换热装置采用了螺旋导流片，高温烟气在预热装置中与煤加热管充分、均匀换热，无气流死角，换热效率提高，可在3秒之内，将煤粉从40度左右，快速加热到350度左右至煤粉的临界燃点。本发明较现有技术，换热器的体积减小，强度提高，由于采用了圆管状结构，外壁保温材料加装方便，固定效果好。由于中部设置了支撑管，螺旋导流片结构更牢固，高温烟气在螺旋烟道内分布更均匀，热传导效率提高同时，烟气流动阻力减小，提高了整个煤粉预热工艺的运行效率，节能效果更明显。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明 所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明 所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。