一种叉形管和水冷壁

技术领域

本发明涉及水冷设备领域，具体涉及一种叉形管和水冷壁。

背景技术

以煤、重油、渣油、油渣等为原料，经气化反应生产合成气已成为国内外石油 化工行业合成气的主要来源。

相比壳体内衬耐火砖，内部采用水冷壁能耐更高的反应温度，能处理更复杂的 物料。

目前水冷壁典型结构大致有四种。

一种水冷壁为水平盘管，上下锥段和直段连为一体，典型的有航天炉。该结构 简洁、合理。但水平盘管内部流体产生旋转，由于离心作用，易产生汽水分离，操 作时需保持较低的汽化率，较大的循环倍率。

一种是上下锥段为水平盘管，直段为立管，三段各自独立典型的有壳牌(AP) 炉。该结构直段有立管水冷壁的优点，汽水不易分离，循环倍率小。但水冷壁分为 三段，结构复杂。

一种是立管，上下锥和直段做成一个整体，但在上下锥处大端和小端管子数量 不同，在锥段中部需抽出一部分管子，典型的有华东理工水冷壁结构的气化炉。该 结构具有立管水冷壁的优点，汽水不易分离，循环倍率小，而且上下锥和直段连通， 形成一个整体。但上下锥段结构复杂，各通道流体阻力不同，换热长度也不同。

另一种是立管，上下锥和直段做成一个整体，但在上下锥处大端和小端管子数 量不同，在锥段中部需用三通标准管件将一个通道分成两个通道，，由于三通分叉 处突然分成两通道分叉后突然扩大很多，通常相邻分叉必须错开，造成管道阻力和 换热面积有所不同，并且三通管件分叉处管心距较大，水冷壁之间连接钢板温度升 高过大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种叉形管以及水冷壁，解决了现有技术中三 通分叉处突然分成两通道分叉后突然扩大很多，通常相邻分叉必须错开，造成管道 阻力和换热面积有所不同，并且三通管件分叉处管心距较大，水冷壁之间连接钢板 温度升高过大的技术问题。

为使本发明的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明作 进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

根据本发明的一个方面，本发明一实施例提供了一种叉形管，包括：

至少一个第一级管；以及

至少一个第二级管，

其中，所述叉行管在第二方向上靠近所述第一级管的一端面在第一方向上的长度，小于所述叉形管在所述第二方向靠近所述第二级管的一端面在第一方向上的长 度；

所述叉形管沿着第一方向上的截面为第一形状，所述第一形状在所述第一方向上的两个端线分别为两个直线；其中，第二方向为所述第一级管和第二级管的延伸 方向，所述第一方向与所述第二方向垂直。

在本发明一实施例中，所述第一级管的内径等于所述第二级管的内径；和/或

所述第一级管的外径等于所述第二级管的外径。

在本发明一实施例中，所述第一级管的数量小于所述第二级管的数量。

在本发明一实施例中，所述第一级管的数量为所述第二级管的数量的二倍。

在本发明一实施例中，所述第一级管的数量为一，所述第二级管的数量为二。

在本发明一实施例中，所述叉形管为一体成型结构。

在本发明一实施例中，所述叉形管为一体铸造成型结构、或一体锻造成型结构、或一体焊接成型结构。

作为本发明的另一方面，本发明一实施例提供了一种水冷壁，包括：多个立管 水冷壁，所述多个立管水冷壁共同围城圆形水冷壁；

其中，至少一个所述立管水冷壁包括：

下水冷管、上水冷管以及直段水冷管；

其中，所述下水冷管的一端与所述直段水冷管的一端通过叉形管连通，所述上 水冷管的一端与所述直段水冷管的另一端通过所述叉形管连通；

其中，所述叉形管的结构采用上述1-7任一项所述的叉形管的结构。

在本发明一实施例中，相邻两个立管水冷壁种的两个直段水冷管之间通过连接板形成所述水冷壁的密封结构。

在本发明一实施例中，至少一个所述立管水冷壁包括：

下水冷管、上水冷管以及直段水冷管；

其中，所述下水冷管的一端与所述直段水冷管的一端通过单通道管连通，所述 上水冷管的一端与所述直段水冷管的另一端通过所述单通道管连通；

其中，在所述直段水冷管至所述下水冷管的方向上，所述单通道管的内径逐渐 汇合；在所述直段水冷管至所述上水冷管的方向上，所述单通道管的内径逐渐汇合； 和/或

在所述直段水冷管至所述下水冷管的方向上，所述单通道管的外径逐渐汇合； 在所述直段水冷管至所述上水冷管的方向上，所述单通道管的外径逐渐汇合。

本发明实施例提供的叉形管，由于叉形管将单通道或者少的通道分叉为双通道或多的通道后，并没有扩大很多，因此，相邻两个叉形管之间不用错开分部，从而 使得管道的阻力和换热面积均相同；另外，本发明实施例中的叉形管分叉处的管心 距离相对于现有技术中的三通管较小，因此，当本发明实施例的叉形管应用到水冷 中时，水冷壁之间的连接钢板的温度升高也不会过大。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的一种叉形管的结构示意图；

图2所示为图1所示的叉形管沿着C-C方向的截面图；

图3所示为图1所示的叉形管沿着B-B方向的截面图；

图4所示为图1所示的叉形管沿着A-A方向的截面图；

图5所示为本实新型一实施例提供的水冷壁的结构示意图；

图6所示为图5所示的水冷壁Q区域的局部放大图；

图7所示为图5所示的水冷壁沿D-D方向的截面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示为本发明一实施例提供的一种叉形管1的结构示意图，如图1所示， 该叉形管1，包括：至少一个第一级管；以及至少一个第二级管，其中，叉形管1 沿着第一方向上的截面为第一形状，第一形状在第一方向上的两个端线分别为两个 直线；其中，第一方向与第一级管和第二级管的延伸方向垂直。第二方向X为第一 级管和第二级管的延伸方向，第一方向Y与第二方向X垂直

本发明实施例提供的叉形管1，由于叉形管1将单通道或者少的通道分叉为双 通道或多的通道后，在与通道延伸方向垂直的方向上，整个叉行管的宽度逐渐变大， 并不像传统的U行管那样突然扩大很多，即并没有扩大很多，因此，相邻两个叉形 管1之间不用错开分部，从而使得管道的阻力和换热面积均相同；另外，本发明实 施例中的叉形管1分叉处的管心距离相对于现有技术中的三通管较小，因此，当本 发明实施例的叉形管1应用到水冷中时，水冷壁之间的连接钢板的温度升高也不会 过大。

图2-图4所示分别为叉形管1(小端单通道、大端双通道)沿C-C、B-B和A-A 方向的截面，其中C-C截面时，小端为单通道，在小端至大端的方向上，B-B方向 上的截面时，虽然依然是单通道，但是已经逐渐将单个通道逐渐分为两个通道；在 A-A方向上的截面时，叉形管1的内部已经将单通道分为了双通道，即实现了小端 单通道，大端双通道的叉形管1。

在本发明一实施例中，第一级管的数量小于第二级管的数量，即叉形管1的一 端为较少通道，另一端为较多通道。

可选的，第一级管的数量为第二级管的数量的二倍。

可选的，叉形管1包括的第一级管的数量为一个，第二级管的数量为两个，即 叉形管1的一段是单通道，另一端是双通道。

在本发明一实施例中，在本发明一实施例中，第一级管的数量为一，第二级管 的数量为二。

应当理解，本发明实施例中的叉形管1的第一级管和第二级管的数量可以为上 述所述的任一情况(例如，一端为单通道，另一端为双通道)，只要本发明实施例 的叉形管1能够提供由少通道向较多通道的转换即可，对于第一级管和第二级管的 具体数量不作限定。

可选的，第一级管的内径等于第二级管的内径；第一级管的外径等于第二级管 的外径。

在本发明一实施例中，叉形管1为一体成型结构，例如一体铸造成型结构、或 一体锻造成型结构、或一体焊接成型结构。

在本发明另一实施例中，叉形管1可以通过锻造或者铸造的方式将叉形管1的 本体成型，然后在两端进行插管，从而形成叉形管1。

作为本发明的另一方面，本发明一实施例提供了一种水冷壁，图5所示为本发 明一实施例提供的水冷壁的结构示意图，如图5所示，该水冷壁包括：多个立管水 冷壁，多个立管水冷壁共同围城圆形水冷壁；

其中，至少一个立管水冷壁包括：

进水管2、下集合管9、下水冷管3、上水冷管5以及直段水冷管4、上集合管 6和出水管7；

其中，下水冷管3的一端与直段水冷管4的一端通过叉形管1连通，上水冷管 5的一端与直段水冷管4的另一端通过叉形管1连通；进水管2和下集合管9连通， 下集合管9和下水冷管3的另一端连通；出水管7和上集合管6的一端连通，上集 合管6的另一端和上水冷管5的另一端连通；

其中，叉形管1的结构采用上述所述的叉形管1的结构。

当水冷壁在应用过程中，水从进水管2进入下集合管9，通过下集合管9周向 均匀地将水分配到下水冷管3中。下水冷管3与叉形管1相连，通过叉形管1将通 道均匀地一分为二，流入直段水冷管4。直段水冷管4继续上行至叉形管1，经叉 形管1均匀地将通道合二为一。然后经上水冷管5沿圆周汇集到上集合管6中，经 出水管7流出。本发明实施例提供的水冷壁巧妙的将水通道一分为二，又合二为一， 使整个水冷壁结构简单，各通道阻力一样，传热一样，受力一样。

图6所示为图5所示的水冷壁在Q区域的局部放大图，如图7所示，由于叉形 管1将单通道或者少的通道分叉为双通道或多的通道后，并没有扩大很多，因此， 相邻两个叉形管1之间不用错开分部，如图6所示，即相邻两个叉形管1并列排列， 从而使得管道的阻力和换热面积均相同；另外，本发明实施例中的叉形管1分叉处 的管心距离相对于现有技术中的三通管较小，因此，当本发明实施例的叉形管1应 用到水冷中时，水冷壁之间的连接钢板的温度升高也不会过大。

图7所示为图5所示的水冷壁沿D-D方向的截面图，如图7所示，相邻两个立 管水冷壁种的两个直段水冷管4之间通过连接板8形成水冷壁的密封结构。

在本发明另一实施例中，立管水冷壁包括：

下水冷管3、上水冷管5以及直段水冷管4；

其中，下水冷管3的一端与直段水冷管4的一端通过单通道管连通，上水冷管 5的一端与直段水冷管4的另一端通过单通道管连通；

其中，在直段水冷管4至下水冷管3的方向上，单通道管的内径逐渐汇合；在 直段水冷管4至上水冷管5的方向上，单通道管的内径逐渐汇合；和/或

在直段水冷管4至下水冷管3的方向上，单通道管的外径逐渐汇合；在直段水 冷管4至上水冷管5的方向上，单通道管的外径逐渐汇合。即本实施例中的连接下 水冷管3和直段水冷管4采用的是单通道管连接，而非图5中所示的叉形管1。

本发明实施例中，连接下水冷管3和直段水冷管4可以采用图5所示的叉形管 1，也可以采用单通道管道。由于水冷壁中包括多个立管水冷壁，在这多个立管水 冷壁中，部分立管水冷壁采用单通道管连接下水冷管3和直段水冷管4，部分立管 水冷壁采用叉形管1连接下水冷管3和直段水冷管4；还可以全部的立管水冷管均 采用叉形管1连接下水冷管3和直段水冷管4。

同理，连接上水冷管5和直段水冷管4可以采用图5所示的叉形管1，也可以 采用单通道管道。由于水冷壁中包括多个立管水冷壁，在这多个立管水冷壁中，部 分立管水冷壁采用单通道管连接上水冷管5和直段水冷管4，部分立管水冷壁采用 叉形管1连接上水冷管5和直段水冷管4；还可以全部的立管水冷管均采用叉形管 1连接上水冷管5和直段水冷管4。

需要说明的是，当一个立管水冷壁中的上水冷管5和直段水冷管4之间采用叉 形管1连通时，该立管水冷壁中的下水冷管3和直段水冷管4之间也采用叉形管1 连通；当一个立管水冷壁中的上水冷管5和直段水冷管4之间采用单通道管连通时， 该立管水冷壁中的下水冷管3和直段水冷管4之间也采用单通道管连通；即同一个 立管水冷壁中的上水冷管5和直段水冷管4之间的连通方式与下水冷管3和直段水 冷管4之间的连通方式相同，可以使得各通道阻力一样，传热一样，受力一样。

作为本身发明的第三方面，本发明实施例提供了一种气化炉水冷壁，包括上述 所述的水冷壁，由于本发明实施例提供的水冷壁巧妙的将水通道一分为二，又合二 为一，使整个水冷壁结构简单，各通道阻力一样，传热一样，受力一样。因此，当 该水冷壁应用在气化炉水冷壁时，可以使得气化率水冷壁的各通道阻力一样，传热 一样，受力一样，提高了气化炉水冷壁的冷却效果以及冷却均匀性。

应当说明的是，本发明实施例提供的水冷壁不仅可以应用在气化炉水冷壁中， 还可以应用在其他工业炉、锅炉中。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在 本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明 创造的保护范围之内。