螺旋肋片管是用一定厚度和高度的钢带以螺旋线轨迹绕焊在光管外壁而成，通常采用高频电阻焊或钎焊。
1 螺旋肋片管的结构与布置
1.1 结构尺寸
目前，干熄焦锅炉已成系列化，能适应熄焦能力65～150t/h的锅炉，所采用的螺旋肋片管如图1所示。其中，D=70mm, d=38mm, δ=3.5mm, s=1.4mm, t=12.7mm, h=16mm，肋片倾角≤8°，肋片材料采用20号钢，常用肋片的尺寸见表1。
表1 65～150t/h熄焦能力锅炉常用的肋片尺寸mm
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管径 |
肋片厚度 |
肋片高度 |
肋片节距 |
肋片倾角 |
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Φ32～51 |
1～2 |
10～20 |
10～14 |
≤8° |
图1 螺旋肋片管示意图
1.2 布置形式
螺旋肋片管在锅炉蒸发器或省煤器的设计中一般有下列4种方式，干熄焦锅炉通常采用第1种方式，见图2。
1) 错列布置吊挂方式。通过管夹夹紧每排螺旋肋片管，由连接耳板吊在横梁上。
2) 顺列布置吊挂方式。用两片扁钢将管子夹住，管子下部用销钉支撑，再用耳板将其吊挂在横梁上。
3) 错列布置支撑方式。管夹夹住螺旋肋片管的光管部分，上部焊有连接扁钢，底部焊在横梁上。
4) 管板支吊方式。管子逐根套入管板，可吊可支。
图2 错列布置吊挂方式示意图
错列布置的沾污系数低于顺列布置，提高烟气流速或减小纵向相对节距可使沾污减轻，但当气流速度大于12m/s时，两者的沾污程度趋于一致。另外，随着单位长度内肋片数的增多、管径的增粗及肋片倾角的加大，沾污加重。
2 传热计算
计算传热系数K的公式如下：
K＝1/(1/α1+εw+δ/λ+εn+1/α2) kJ/(m2·h·℃) （1）
式中的α1为烟气侧的对流放热系数，kJ/(m2·h·℃); εw为管子外侧的沾污系数，（m2·h·℃）/kJ; δ为管壁厚度，mm; λ为管壁金属导热系数，kJ/(m·h·℃) ; εn为管子内壁的沾污系数，（m2·h·℃）/kJ; α2为工质侧的对流放热系数，kJ/(m2·h·℃)。
对于省煤器或强制循环的蒸发器，由于工质侧的放热系数远大于烟气侧放热系数，即α2远大于α1，则1/α1远大于1/α2，因此1/α2可省略。由于干熄焦水质很好，内壁的沾污系数小，在省煤器计算中也可以忽略。因此，传热系数计算公式可简化为：
K＝α1/(1+εwα1) kJ/(m2·h·℃) （2）
2.1 沾污系数ε
沾污系数ε对K值影响较大，通常沾污系数与管径（d)、烟速（w)、相对节距（s/d)、灰粒大小等因素有关。（包括顺流、错列布置）计算公式如下：
ε＝εoCsCzCφCφpCd+Δε （m2·h·℃）/kJ (3)
式中的εo为初始沾污系数；Cs为横向相对节距修正系数；Cz为管排修正系数；Cφp
为灰颗粒组成修正系数；Cφ为螺旋倾角修正系数；Cd为管径修正系数。
对于固体燃料、松散积灰且烟温在 400～600℃区域的干熄焦蒸发器及省煤器，还需加1个修正系数Δε，此值为：Δε＝0.0015 （m2·h·℃）/kJ 。
2.2 对流放热系数α1
烟气侧的放热系数α1由两部分组成，即辐射放热系数αf与对流放热系数αd。干熄焦蒸发器的进口烟气温度为500℃左右，该段的平均温度在400℃左右，而省煤器的入口温度在350℃左右，平均温度为260℃左右，温度较低。因此，αf占整个烟气侧的放热系数的份额很小，可忽略，故α1=αd。
就螺旋肋片管而论，计算烟气侧的放热系数必须考虑到肋片高度方向的温降，并且烟气的绕流作用也比光管弱，使得烟气侧的α1有所下降。烟气侧的放热系数α1可按下列公式计算：
α1=Cα1' kJ/（m2·h·℃） (4)
式中的C为螺旋肋片管当量直径修正系数；α1' 为初始放热系数，kJ/（m2·h·℃）；
α1' =3.469× l0-4×Wz0.75(1.8 tp+492)0.5/Dd0.25 kJ/（m2·h·℃） (5)
式中的Wz为单位面积每小时的烟气重量流速；tp 为平均烟气温度；Dd为肋片管的当量直径。
2.3 肋片的有效利用系数
计算传热系数K时，还需考虑肋片的有效利用系数，该值与肋化率及肋片效率有关。e为螺旋肋片管的肋化率，e=F'1p/ F1p ；η为肋片效率。最终的传热系数可表示如下：
K=1／(1/4α1+ε) kJ/（m2·h·℃）
3 结论
根据相关计算，同等情况下，螺旋肋片管的传热系数仅为光管的60％左右，但其单位长度的受热面积为光管受热面的6倍左右。考虑到螺旋肋片管传热系数的降低及肋片的有效利用系数，实际布置受热面时，其值仅为光管的3.4倍左右。从省煤器的金属重量看，螺旋肋片管省煤器的总金属重量仅为光管省煤器的2/3，而承压管材仅为光管的30％左右。
干熄焦在二次蒸发器及省煤器中采用了螺旋肋片管设计，无论从增加传热面角度还是从防止磨损方面均比光管好，而且在设计布置、经济效果诸方面都比光管优越。
