CN209957853U - 一种用于不锈钢全氢退火连续生产线的高效换热器 - Google Patents

Abstract

一种用于不锈钢全氢退火连续生产线的高效换热器，包括冷却水壳体、换热管以及用于固定换热管的管板，其特征在于：所述换热管的管束布置方式采用W型交错布置，管束布置角度为46.5°～47.5°。本实用新型结构合理，换热效果好，大大改善了保护气体的温度，同时消除了因带钢温度较高对后面胶辊的损坏，确保产品的质量稳定。本实用新型可以应用在管式换热器换热能力不足的设备，在原有设备空间受限，在不改变原有换热器尺寸的情况下，增加换热器的换热能力，提高设备的冷却能力。

Description

一种用于不锈钢全氢退火连续生产线的高效换热器

技术领域

本实用新型涉及不锈钢生产技术领域，具体涉及一种用于不锈钢全氢退火连续生产线的高效换热器。

背景技术

由于光亮退火机组设置了带钢脱脂清洗设备，带钢表面残留的脱脂液在马弗炉内高温状态下挥发分解，使保护气体中含有白色粉状物质。通过冷却段时这些物质容易吸附并积累在热交换器换热管外管壁上，积累的厚度可以达到1mm，且这些物质导热性差，导致热交换器的换热能力严重下降；原热交换器的换热管布置方式采用垂直布置，热交换器换热管管束布置角度为90°，待冷却的气体与换热管接触仅为换热管的两侧有效，换热面积仅利用了约75％，因此实际换热效果不能满足现场需求。

由于上述因素使保护气体得不到有效冷却而导致返回冷却段循环使用的冷却保护气体温度升高，使保护气体进入热交换器进行冷却前的设计温度达到180℃左右，远高于设计要求的125℃温度；经热交换器冷却后的气体温度为80℃，远远超过50℃的设计值要求。

另外，换热能力的不足还易导致以下问题的产生：

(1)第一段冷却后的保护气体温度的上升直接导致后续第二、第三段以及顶辊箱内的带钢温度上升；

(2)此带钢经过平整时容易产生擦拭器痕迹，影响光亮产品的表面质量；

(3)光亮退火后带钢温度不能及时降低也容易造成板形不良而使带钢在冷却段擦伤(带钢边部与氢气喷嘴刮擦)。

因此，需要对现有的换热器进行改进，来满足现场生产的需要。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构设计合理、换热效果好的用于不锈钢全氢退火连续生产线的高效换热器。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于不锈钢全氢退火连续生产线的高效换热器，包括冷却水壳体、换热管以及用于固定换热管的管板，其特征在于：所述换热管的管束布置方式采用W型交错布置，管束布置角度为46.5°～47.5°。

作为改进，所述管板为竖直设置，冷却水壳体对合设置在管板的前侧，冷却水壳体内设有冷却水通道，在管板的后侧间隔设置有若干固定隔板，固定隔板分别与管板平行设置，固定隔板之间通过隔板固定棒连接固定，管板上布设有供换热管的管束固定的圆形孔，固定隔板上分别开设对应的有供换热管的管束穿置的圆孔。

再改进，所述隔板固定棒为间隔设置的若干个，分别平行与换热管的管束设置，隔板固定棒的一端与管板的后端相连接，另一端横向与固定隔板相连接。

再改进，所述管板的后端、换热管的左右外侧还设有护翼，护翼的前端与管板固定，护翼内侧与固定隔板的左右两端固定。

进一步，所述冷却水壳体为后端开口的矩形壳体，冷却水壳体的后端开口处外侧焊接有与管板的前端相抵连接的连接板，连接板上开设有多个连接孔，管板的外边缘上开设有对应的连接螺孔，通过垫片、螺栓将管板与冷却水壳体固定在一起。

再进一步，所述冷却水壳体的上端左右两侧分别焊接有吊耳。

再进一步，所述换热管的管束布置角度为46.91°。

再进一步，所述换热管的管壁厚度为0.95～1.05mm。

最后，所述换热器内还设有若干轴承固定块，轴承固定块设置在换热器的左右两侧。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：将换热器的换热管布置方式由原来的直管布置改成W管交错布置，并且管束布置角度为46.91°，不仅利用了原来的空间位置，增大了换热面积，同时通过W型布置使热风与管内的冷却水形成更高的换热效率，在原有空间受限的情况下增加了换热器的换热能力，有效提升了冷却段的冷却能力，降低了带钢温度，更有效的保证了带钢材温要求。本实用新型结构合理，换热效果好，大大改善了保护气体的温度，同时消除了因带钢温度较高对后面胶辊的损坏，确保产品的质量稳定。本实用新型可以应用在管式换热器换热能力不足的设备，在原有设备空间受限，在不改变原有换热器尺寸的情况下，增加换热器的换热能力，提高设备的冷却能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的左视图；

图4为本实用新型实施例中管板的结构示意图；

图5为图4中A部分的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1～5所示，一种用于不锈钢全氢退火连续生产线的高效换热器，包括冷却水壳体2、换热管1以及用于固定换热管1的管板3、固定隔板4等部件，管板3为竖直设置的矩形板，冷却水壳体2对合设置在管板3的前侧，冷却水壳体2内设有冷却水通道，换热管1的管壁厚度由原来的1.2mm减薄到1.0mm，以增大换热器的换热效率，管束布置方式采用W型交错布置，管束布置角度为α＝46.91°，这样可以增大换热面积，同时通过W型布置使热风与管内的冷却水形成更高的换热效率，换热管1的前端固定在管板3上，后端为U型弯管，U型弯管直径为50mm，U型弯头与直管之间不得有焊缝及弯曲缺陷；管板3上布设有供换热管1的管束固定的圆形孔31，固定隔板4为间隔设置的三块，分别设置在管板3的后侧与管板3平行，固定隔板4上开设与管板3的圆形孔31相对应的供换热管1的管束穿置的圆孔，固定隔板4之间通过隔板固定棒5连接固定，隔板固定棒5为间隔设置的若干个，分别平行与换热管1的管束设置，隔板固定棒5的一端与管板3的后端相连接，另一端横向与固定隔板4相连接；管板3的后端、换热管1的左右外侧还设有护翼6，护翼6的前端与管板1固定，护翼6内侧与固定隔板4的左右两端固定，起到保护换热管3的作用；冷却水壳体2为后端开口的矩形壳体，冷却水壳体2的后端开口处外侧焊接有与管板3的前端相抵连接的连接板21，连接板21上开设有多个连接孔22，管板3的外边缘上开设有对应的连接螺孔32，通过垫片9、螺栓10将管板3与冷却水壳体2固定在一起，在冷却水壳体2的上端左右两侧分别焊接有吊耳7，另外，在换热器内还设有若干轴承固定块8，轴承固定块8设置在换热器的左右两侧。

本实施例的换热管1、冷却水通道及壳体材质均采用不锈钢304，可以有效防止换热器管板腐蚀。

本实施例可以在现有换热器外部尺寸以及安装尺寸和方式，冷却水连接方式等外部参数不变的条件下通过对冷却一段换热器的结构进行优化改造而提高换热器的换热能力，具体改造为：

1、新研制的换热器的安装尺寸和安装方式与原有的换热器相同，冷却水连接方式不变，原有换热器外壳不变。

2、换热器的换热能力比原有热交换器增加约70％。

3、保护气体温度：经过换热器冷却后保护气体的温度明显予以改善并达到或接近设计要求，即马弗炉内保护气体进入换热器的温度为125℃左右，经过冷却后的出气口的气体温度为50℃左右，以确保产品的表面质量。

4、新研制的换热器仍采用管式结构，换热管的布局应满足管外壁清理要求。

5、换热器材质：换热管、冷却水分流通道及壳体材质均采用不锈钢304(0Cr18Ni9)。

6、换热器的不锈钢换热管选配执行GB/T 13296-2013标准，规格尺寸为Φ15×1.0mm。

7、换热器的换热U型管的弯管直径(中径)为50mm，U型弯头与直管之间不得有焊缝，也就是每组换热管的中间不得有焊缝；U型管的弯管的小径管壁不得有如何弯曲缺陷等。弯曲完成后对弯曲部分进行抛光处理。

8、换热器的换热管数量：876组。

9、换热器的换热管有效换热外表面积：102.11m²。

10、单台换热器冷却水通道计算流通通径为：111.07mm；按原设计冷却水流量为35m³/h冷却能力计算，新制作的换热器的冷却水流量可增加至62.65m³/h。

11、换热器的换热管管束布置为W型布置：46.91°；换热换的布局应不影响气体流通面积。

实施效果：换热器的换热能力比原有热交换器增加约70％，经过换热器冷却后保护气体的温度明显予以改善并达到或接近设计要求，即马弗炉内保护气体进入换热器的温度为125℃左右，经过冷却后的出气口的气体温度为50℃左右，以确保产品的表面质量；本实用新型能有效降低了冷却段的温度，尤其是降低顶温温度，确保了生产顺行，生产方评价效果良好，后续已进一步推广，由于换热器冷却能力的提升，可以适当降低循环风机的转速，对机组的降电耗也提供了一定支撑。

本实用新型可以应用在管式换热器换热能力不足的设备。在原有设备空间受限，在不改变原有换热器尺寸的情况下，增加换热器的换热能力，提高设备的冷却能力。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于不锈钢全氢退火连续生产线的高效换热器，包括冷却水壳体、换热管以及用于固定换热管的管板，其特征在于：所述换热管的管束布置方式采用W型交错布置，管束布置角度为46.5°～47.5°。

2.根据权利要求1所述的高效换热器，其特征在于：所述管板为竖直设置，冷却水壳体对合设置在管板的前侧，冷却水壳体内设有冷却水通道，在管板的后侧间隔设置有若干固定隔板，固定隔板分别与管板平行设置，固定隔板之间通过隔板固定棒连接固定，管板上布设有供换热管的管束固定的圆形孔，固定隔板上分别开设对应的有供换热管的管束穿置的圆孔。

3.根据权利要求2所述的高效换热器，其特征在于：所述隔板固定棒为间隔设置的若干个，分别平行与换热管的管束设置，隔板固定棒的一端与管板的后端相连接，另一端横向与固定隔板相连接。

4.根据权利要求3所述的高效换热器，其特征在于：所述管板的后端、换热管的左右外侧还设有护翼，护翼的前端与管板固定，护翼内侧与固定隔板的左右两端固定。

5.根据权利要求1所述的高效换热器，其特征在于：所述冷却水壳体为后端开口的矩形壳体，冷却水壳体的后端开口处外侧焊接有与管板的前端相抵连接的连接板，连接板上开设有多个连接孔，管板的外边缘上开设有对应的连接螺孔，通过垫片、螺栓将管板与冷却水壳体固定在一起。

6.根据权利要求5所述的高效换热器，其特征在于：所述冷却水壳体的上端左右两侧分别焊接有吊耳。

7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的高效换热器，其特征在于：所述换热管的管束布置角度为46.91°。

8.根据权利要求1至6任一权利要求所述的高效换热器，其特征在于：所述换热管的管壁厚度为0.95～1.05mm。

9.根据权利要求1至6任一权利要求所述的高效换热器，其特征在于：所述换热器内还设有若干轴承固定块，轴承固定块设置在换热器的左右两侧。

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