專利名稱：高溫換熱器及其維修件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫換熱器，尤其是指一種用于對高溫煙氣進行熱量回收的高溫換熱器。
背景技術(shù)：
高溫換熱器是用于對從焚燒爐內(nèi)產(chǎn)生的大流量高溫煙氣進行冷卻、熱量回收的設(shè)備。
通常，在彩色涂層鋼板生產(chǎn)線中，經(jīng)由噴涂固化室內(nèi)噴涂工藝過程產(chǎn)生的氣體中混有對環(huán)境有害的可燃性物質(zhì)，因此在排向大氣之前需要進行無害處理，通常是將有害氣體引出后，加入一定比例的煤氣，混合后進入焚燒爐內(nèi)進行燃燒，產(chǎn)生的高溫煙氣(約800℃)進入高溫換熱器管程進行熱量回收，依次經(jīng)過高溫區(qū)換熱器、低溫區(qū)換熱器，與來自鼓風機的新鮮空氣進行熱能交換，新鮮空氣依次經(jīng)過低溫區(qū)換熱器的換熱管管間和高溫區(qū)換熱器的換熱管管間，使新鮮空氣溫度被逐級加熱到650℃左右以符合噴涂工藝的固化需求。
高溫新鮮空氣進入噴涂室用于鋼板噴涂工藝，產(chǎn)生的有害氣體加入煤氣后再進入焚燒爐內(nèi)進行燃燒，循環(huán)往復。
該設(shè)備的主要功能是利用噴涂室產(chǎn)生的對環(huán)境有害的高溫可燃性廢氣(例如含苯、酚等物質(zhì))，混合煤氣進入焚燒爐內(nèi)進行燃燒，以消除對環(huán)境有害的物質(zhì)，符合環(huán)保排放標準，從而實現(xiàn)項目的環(huán)保功能；產(chǎn)生的高溫煙氣用來加熱進入噴涂固化室內(nèi)的新鮮空氣，以滿足噴涂工藝要求，從而實現(xiàn)項目的節(jié)能功能。
一、目前業(yè)界常用的高溫換熱器制造技術(shù)是1.高溫區(qū)換熱器、低溫區(qū)換熱器的兩端分別設(shè)有管板，管板之間連接有換熱管，管板上對應(yīng)換熱管的開口設(shè)有開孔。
2.新鮮空氣在換熱器管間流動，由四個管束支撐板保證新鮮空氣在垂直于管束的方向上流動，進行熱量交換；3.在高溫煙氣出口處設(shè)置一個膨脹節(jié)，以吸收換熱器因高溫引起的熱膨脹；
4.在高溫煙氣出口支座處設(shè)固定點，使整個設(shè)備在高溫下向進口方向膨脹；5.在高溫煙氣進口管道上設(shè)置一個波形膨脹節(jié)，以吸收換熱器因高溫引起的熱膨脹。
6.在高溫煙氣進出口處各設(shè)置一個天圓地方形的封頭，以保證氣體分布的要求。
二、上述制造技術(shù)存在以下不足高溫煙氣從進口處的800℃左右下降到出口處的300℃左右，高溫換熱器受熱膨脹，因高溫換熱器的波形膨脹節(jié)的熱膨脹吸收量不足以抵消高溫換熱器因熱膨脹而出現(xiàn)的伸長量，導致出現(xiàn)管子斷裂、管板出現(xiàn)裂紋變形、管路因熱膨脹而變形的現(xiàn)象，嚴重的發(fā)展到無法保證換熱效果。
由于上述因素的制約，目前常用的高溫換熱器應(yīng)用于彩涂生產(chǎn)線時，連續(xù)運行的穩(wěn)定性較差，使用壽命不理想。有的甚至設(shè)備投產(chǎn)時間不長，就出現(xiàn)管子拉裂、管板出現(xiàn)裂紋、管路出現(xiàn)變形等問題，并且維修時間較長，大大影響彩涂生產(chǎn)線的正常、穩(wěn)定運行。
上述管子斷裂、管板出現(xiàn)裂紋變形、管路因熱膨脹而變形的現(xiàn)象主要發(fā)生在高溫區(qū)換熱器的前部，即承受的溫度越高管板及換熱管越容易發(fā)生問題，使用壽命越差，而維修過程中往往需要更換整個高溫區(qū)換熱器，導致維修困難復雜，成本很高。
因此，確有必要提供一種能克服上述缺陷的高溫換熱器。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種便于維修的高溫換熱器。
為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高溫換熱器，其包括換熱器本體，換熱器本體的前端設(shè)有高溫煙氣進口，換熱器本體的后端設(shè)有高溫煙氣出口，所述換熱器本體包括位于前部的高溫區(qū)換熱器及位于后部與高溫區(qū)換熱器相通的低溫區(qū)換熱器，所述高溫區(qū)換熱器與低溫區(qū)換熱器之間連接有中空的中間連接體，所述低溫區(qū)換熱器具有殼程進口部件，所述高溫區(qū)換熱器具有殼程出口部件，其中所述高溫區(qū)換熱器至少包括位于前方的第一高溫段及位于第一高溫段后方與第一高溫段相通的第二高溫段，所述第一、二高溫段以及低溫區(qū)換熱器的前后端均設(shè)有管板，所述第一、二高溫段之間連接有中空的中間連接體，所述殼程出口部件位于第一高溫段。
上述技術(shù)方案中，所述換熱器本體的第一高溫段、第二高溫段及低溫區(qū)換熱器中的第一高溫段使用壽命最短，當?shù)谝桓邷囟蔚氖褂脡勖狡跁r需要用維修件來更換，該維修件包括殼體、位于殼體前后端的兩管板及位于殼體內(nèi)連通于兩管板之間的換熱管，換熱管兩端設(shè)有端口，所述管板上對應(yīng)換熱管的端口設(shè)有開孔與換熱管的端口相焊接，其中所述殼體的上部設(shè)有殼程出口部件，所述殼體的下部設(shè)有殼程底箱。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明高溫換熱器具有如下有益效果該高溫區(qū)換熱器包括前后相連的第一、二高溫段，當使用壽命較短的第一高溫段使用壽命到期時僅需要用維修件更換第一高溫段即可，而無需將整個高溫區(qū)換熱器全部替換，從而便于維修、節(jié)約成本。

圖1是本發(fā)明高溫換熱器的具體實施方式
的整體結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。
圖2是圖1所示高溫換熱器的整體結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
圖3是圖2所示圓圈I處結(jié)構(gòu)的剖視放大示意圖，其體現(xiàn)罩殼、箱體及封填材料的位置關(guān)系。
圖4是圖1所示高溫換熱器的換熱管與管板焊接的剖示示意圖。
具體實施方式請參閱圖1至圖4所示，一種高溫換熱器，可用于彩色涂層鋼板生產(chǎn)線中對高溫煙氣進行熱量回收，其包括換熱器本體1及分別連接于換熱器本體前后方的管程進口部件2與管程出口部件8。
換熱器本體1包括底座3、高溫區(qū)換熱器4、低溫區(qū)換熱器5及連接高溫區(qū)換熱器4與低溫區(qū)換熱器5的中間連接體6及膨脹節(jié)14，以及安裝于底座3上支撐高溫區(qū)換熱器4、低溫區(qū)換熱器5及中間連接體6的支撐機構(gòu)10。
高溫區(qū)換熱器4位于換熱器本體1的前部，其包括位于前方的第一高溫段41及位于第一高溫段后方與第一高溫段相通的第二高溫段42，所述低溫區(qū)換熱器5位于換熱器本體1的后部與高溫區(qū)換熱器4的第二高溫段42相通，所述第一、二高溫段41、42及低溫區(qū)換熱器5均設(shè)有殼體，殼體的前后端均焊接有管板12，管板之間連通有換熱管13，管板上對應(yīng)換熱管的端口設(shè)有開孔與換熱管的端口相焊接(參圖4所示)，其中高溫區(qū)換熱器4的換熱管所使用的材質(zhì)比低溫區(qū)換熱器5的換熱管所使用的材質(zhì)更耐高溫。所述換熱管13之間的區(qū)域稱為管間。所述第一、二高溫段41、42之間以及第二高溫段42與低溫區(qū)換熱器5之間分別由中空的中間連接體6與膨脹節(jié)14相連接。所述中間連接體6與高溫區(qū)換熱器4的換熱管及低溫區(qū)換熱器5的換熱管相連通，但所述中間連接體6與高溫區(qū)換熱器4及低溫區(qū)換熱器5的管間均不相通，中間連接體6的側(cè)壁上開設(shè)有便于維修的人孔15。
換熱器本體1的前端(即第一高溫段41的前端)具有高溫煙氣進口，所述換熱器本體的后端(即低溫區(qū)換熱器5的后端)具有煙氣出口。第一高溫段41的殼體設(shè)有分別與其前后端管板相連的膨脹節(jié)16，對應(yīng)的換熱管分別具有與所述前后端管板相連的膨脹管17。第二高溫段42的殼體設(shè)有與后端管板相連的膨脹節(jié)，對應(yīng)的換熱管具有與后端管板相連的膨脹管。第一、二高溫段之間設(shè)有中空的中間連接體6，所述中間連接體前端通過膨脹節(jié)與第一高溫段41的后端管板相接，后端與第二高溫段42的前端管板相連。所述第一高溫段41的殼體設(shè)有向上開口與第一高溫段的管間相通的殼程出口部件11，所述第一、二高溫段41、42的殼體下部設(shè)有連通第一、二高溫段管間的殼程底箱18，所述殼程底箱對應(yīng)于第一、二高溫段之間的中間連接體6的位置也設(shè)有膨脹節(jié)。所述第二高溫段42的殼體上部設(shè)有與第二高溫段的管間相通的殼程頂箱7。
上述低溫區(qū)換熱器5的前端管板與中間連接體6的后端連接，中間連接體6的前端通過膨脹節(jié)14與第二高溫段42的后端管板相連形成通路。低溫區(qū)換熱器5的后方設(shè)有管程出口部件8，管程出口部件8的前端與低溫區(qū)換熱器5的后端管板相連，管程出口部件8的后端設(shè)有煙氣排出口，所述低溫區(qū)換熱器5的上部靠近管程出口部件8側(cè)設(shè)有向上開口的與低溫區(qū)換熱器5的管間相通的殼程進口部件9，所述低溫區(qū)換熱器5的上部靠近中間連接體6側(cè)設(shè)有與低溫區(qū)換熱器5的管間相通的殼程頂箱7，所述低溫區(qū)換熱器5的殼程頂箱7與第二高溫段42的殼程頂箱7相連通，所述殼程頂箱上也設(shè)有膨脹節(jié)。
上述第一、二高溫段、低溫區(qū)換熱器的殼體內(nèi)還設(shè)有與管板平行的支撐換熱管的支撐板19，所述支撐板上設(shè)有容換熱管穿過且直徑比換熱管外直徑大的通孔，從而使換熱管與通孔之間留有間隙起到支撐換熱管的功能。所述低溫區(qū)換熱器5的殼體下部也設(shè)有連通低溫區(qū)換熱器的管間的殼程底箱50。所述支撐板及管板的下方設(shè)有支撐換熱器本體的支撐機構(gòu)10，所述支撐機構(gòu)10包括有數(shù)個支座，所述支座可以按照膨脹方向的需求設(shè)置成滾動支座或固定支座。本實施方式中，第一高溫段41的前端管板下方的支座為滾動支座。
上述殼程進口部件9、低溫區(qū)換熱器5的管間、殼程底箱50、殼程頂箱7、第二高溫段42的管間、殼程底箱18、第一高溫段41的管間及殼程出口部件11連通形成殼程通道。上述第一、二高溫段的換熱管、兩個中間連接體6及低溫區(qū)換熱器5的換熱管連通形成管程通道。
上述管程進口部件2包括箱體20及罩殼30，所述箱體20位于換熱器本體1的前方，所述箱體20的一側(cè)具有高溫煙氣入口，所述箱體20的后端與換熱器本體1的高溫煙氣進口相通。所述換熱器本體1與箱體20之間設(shè)有間隙而可使換熱器本體1與箱體20自由相對移動。所述換熱器本體1的前端向前延伸有前擋板，所述箱體20的后端向后延伸有位于前擋板外側(cè)且與前擋板平行的后擋板203。所述罩殼30為框形結(jié)構(gòu)，所述罩殼30通過螺栓螺母連接或者鉸鏈連接或者焊接等方式固接在換熱器本體1上，所述罩殼30位于換熱器本體1的高溫煙氣進口的附近，所述罩殼30向前延伸于箱體20的高溫煙氣出口的外側(cè)而罩于間隙外側(cè)，所述罩殼30和箱體20未固接在一起而可相對移動，從而可使換熱器本體1和罩殼30一起與箱體20自由相對移動。本具體實施方式
中罩殼30和箱體20之間設(shè)有5mm至100mm的空隙，當然也可以在這個范圍之外，只要不影響罩殼與箱體的自由相對移動及密封即可。所述罩殼30內(nèi)以及所述前后擋板之間封填有封填材料40以封堵上述間隙，本具體實施方式
中所述封填材料為一種保溫材料，當然也可以是耐熱材料或其它材料。所述箱體20包括有前端板、兩側(cè)板、底(頂)板，所述兩側(cè)板、底板、頂板圍成框形結(jié)構(gòu)，所述框形結(jié)構(gòu)的一側(cè)板上連接有方接圓23。所述方接圓23的開口為箱體20的高溫煙氣入口。所述換熱器本體1與箱體20之間的間隙是指高溫區(qū)換熱器4的前端管板與箱體20的左右側(cè)板、底(頂)板之間的縫隙，所述間隙內(nèi)封填有封填材料40，本具體實施方式
中所述封填材料為一種保溫材料，當然也可以是耐熱材料或其它材料。所述左右兩側(cè)板、底(頂)板的內(nèi)側(cè)分別焊有內(nèi)筋板201，所述左右兩側(cè)板、底(頂)板的外側(cè)分別焊有外筋板210，所述內(nèi)筋板201及外筋板210可提高箱體的結(jié)構(gòu)強度。所述一側(cè)板上設(shè)有便于維修的人孔211。所述方接圓23的開口端設(shè)有與系統(tǒng)的焚燒爐(未圖示)的高溫煙氣出口相連接的法蘭24。所述箱體20的前部下方安裝有支撐箱體20的固定支座25，以限制箱體20受熱后整體向前移動。箱體20的后部下方安裝有支撐箱體20的滾動支座26，以使箱體20受熱時可向換熱器本體1方向膨脹。所述箱體20的內(nèi)側(cè)安裝有由內(nèi)筋板201進行固定的保溫材料或耐熱材料。所述箱體20、罩殼30材料可以是碳鋼、不銹鋼、鈦材以及其它金屬材料。所述保溫材料可以是陶瓷纖維、硅酸鋁纖維氈、硅酸鋁纖維磚、耐火磚、耐火混凝土等。
當高溫換熱器工作時，焚燒爐內(nèi)的高溫煙氣從管程進口部件2的高溫煙氣入口進入高溫換熱器，依次流經(jīng)管程進口部件2、管程通道、管程出口部件8，從管程出口部件8的煙氣排出口排出；外界新鮮空氣由鼓風機經(jīng)低溫區(qū)換熱器5的殼程進口部件9的開口注入，流經(jīng)殼程通道后從第一高溫段41的殼程出口部件11的開口排出進入系統(tǒng)的噴涂室(未圖示)用于噴涂固化需要。在上述過程中新鮮空氣與高溫煙氣分別經(jīng)低溫區(qū)換熱器5、高溫區(qū)換熱器4換熱后，(實際上新鮮空氣與高溫煙氣是通過換熱管管壁進行熱交換)，新鮮空氣溫度上升到650℃左右，以符合噴涂工藝的要求，高溫煙氣從高溫煙氣入口處的800℃左右下降到煙氣排出口處的300℃左右，以達到回收熱能的目的。
在高溫換熱器工作的過程中，換熱器本體1與箱體20受熱后發(fā)生膨脹，由于換熱器本體1與箱體20之間設(shè)有間隙，從而可使換熱器本體1與箱體20自由相對移動，實現(xiàn)對熱膨脹的吸收，并且由于高溫區(qū)換熱器4包括了通過中間連接體6和膨脹節(jié)14相連的第一、二高溫段41、42，從而使熱膨脹的吸收更加有效，使高溫換熱器受熱后整體受力趨于平衡，使高溫換熱器的總體膨脹量大大減小，從而改善系統(tǒng)因熱膨脹而導致出現(xiàn)管板變形、換熱管和管板拉脫、管路變形等現(xiàn)象，使換熱器有比較長期的工作穩(wěn)定性和可靠性。
以上介紹的是本發(fā)明的較佳的實施方式，在其它實施方式中，上述換熱器本體1也可以有多段換熱器組成，高溫區(qū)換熱器也可以具有兩段以上。上述罩殼30可以是連接在箱體20后端的外側(cè)而向后延伸罩于換熱器本體的高溫煙氣進口的外側(cè)，且罩殼30與換熱器本體1之間未固接而可相對移動。所述罩殼30可以套設(shè)于換熱器本體1與箱體20之間的間隙外側(cè)而與換熱器本體及箱體20均未固接。所述罩殼30可以分成上下左右四塊蓋板，其中每塊蓋板可以與換熱器本體1與箱體20兩者之一相連。所述管程進口部件2也可以沒有箱體20和罩殼30而直接于換熱器本體1的前端連接方接圓，方接圓的開口端設(shè)有與系統(tǒng)的焚燒爐(未圖示)的高溫煙氣出口相連接的法蘭。
當然本發(fā)明并不僅限于上述幾種實施方式，此處不再一一贅述。
由于低溫區(qū)換熱器5比高溫區(qū)換熱器4經(jīng)受的溫度低，因此低溫區(qū)換熱器5的材質(zhì)可以比高溫區(qū)換熱器4的差，成本也就可以降低。由于換熱器本體1中的高溫區(qū)換熱器4的前端管板和前部的換熱管經(jīng)受的溫度最高，受到熱膨脹的影響也越大，因此高溫區(qū)換熱器4的壽命比低溫區(qū)換熱器5顯著要低，現(xiàn)有技術(shù)中高溫區(qū)換熱器為一段式結(jié)構(gòu)，那么使用壽命到期時需要更換整個高溫區(qū)換熱器4，成本昂貴，維修困難。本發(fā)明將高溫區(qū)換熱器4分成數(shù)段，而容易損壞的高溫區(qū)換熱器的前端管板及前部換熱管位于第一高溫段41，因此壽命顯著低的是第一高溫段41，當?shù)谝桓邷囟?1壽命到期時僅需制造一個第一高溫段作為維修件更換損壞的第一高溫段即可，并且第一高溫段41未與殼程頂箱7相連，因此維修更換比較方便，另外，由于第二高溫段42位于第一高溫段41后方，因此經(jīng)受的溫度沒有第一高溫段41的高，所以其材質(zhì)也可以比第一高溫段的略差，從而可降低成本。
權(quán)利要求
1.一種高溫換熱器，其包括換熱器本體，換熱器本體的前端設(shè)有高溫煙氣進口，換熱器本體的后端設(shè)有高溫煙氣出口，所述換熱器本體包括位于前部的高溫區(qū)換熱器及位于后部與高溫區(qū)換熱器相通的低溫區(qū)換熱器，所述高溫區(qū)換熱器與低溫區(qū)換熱器之間連接有中空的中間連接體，所述低溫區(qū)換熱器具有殼程進口部件，所述高溫區(qū)換熱器具有殼程出口部件，其特征在于所述高溫區(qū)換熱器至少包括位于前方的第一高溫段及位于第一高溫段后方與第一高溫段相通的第二高溫段，所述第一、二高溫段以及低溫區(qū)換熱器的前后端均設(shè)有管板，所述第一、二高溫段之間連接有中空的中間連接體，所述殼程出口部件位于第一高溫段。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫換熱器，其特征在于所述第一、二高溫段之間還連接有膨脹節(jié)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高溫換熱器，其特征在于所述第一高溫段于前端管板后方連接有膨脹節(jié)。
4.如權(quán)利要求3所述的高溫換熱器，其特征在于所述第一高溫段的前端管板的下方支撐有滾動支座，所述膨脹節(jié)的后方設(shè)有支撐第一高溫段的滾動支座或固定支座。
5.如權(quán)利要求1或2所述的高溫換熱器，其特征在于所述低溫區(qū)換熱器和高溫區(qū)換熱器的第一、二高溫段均設(shè)有殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有連通管板的換熱管，所述殼程出口部件設(shè)于第一高溫段的殼體上，所述殼程出口部件的開口向上。
6.如權(quán)利要求5所述的高溫換熱器，其特征在于所述第二高溫段的上方和低溫區(qū)換熱器的上方設(shè)有連通低溫區(qū)換熱器的殼體與第二高溫段的殼體的殼程頂箱，所述第一、二高溫段的下方設(shè)有連通第一、二高溫段殼體的殼程底箱。
7.如權(quán)利要求1所述的高溫換熱器，其特征在于所述高溫換熱器還包括位于換熱器本體前方與高溫區(qū)換熱器相通的管程進口部件，所述管程進口部件包括箱體與罩殼，所述箱體具有高溫煙氣入口，所述換熱器本體與箱體之間設(shè)有間隙而可使換熱器本體與箱體自由相對移動，所述罩殼罩于間隙外側(cè)，所述罩殼內(nèi)封填有封填材料。
8.一種高溫換熱器的維修件，其包括殼體、位于殼體前后端的兩管板及位于殼體內(nèi)連通于兩管板之間的換熱管，換熱管兩端設(shè)有端口，所述管板上對應(yīng)換熱管的端口設(shè)有開孔與換熱管的端口相焊接，其特征在于所述殼體的上部設(shè)有殼程出口部件，所述殼體的下部設(shè)有殼程底箱。
9.如權(quán)利要求8所述的高溫換熱器的維修件，其特征在于所述殼體于前端管板的后方設(shè)有膨脹節(jié)，所述換熱管上對應(yīng)設(shè)有膨脹管。
10.如權(quán)利要求8所述的高溫換熱器的維修件，其特征在于所述殼體分別設(shè)有與前后端管板相連的膨脹節(jié)，所述換熱管上對應(yīng)設(shè)有膨脹管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫換熱器，用于對高溫煙氣進行熱量回收，該高溫換熱器包括換熱器本體，換熱器本體的前端設(shè)有高溫煙氣進口，換熱器本體的后端設(shè)有高溫煙氣出口，所述換熱器本體包括位于前部的高溫區(qū)換熱器及位于后部與高溫區(qū)換熱器相通的低溫區(qū)換熱器，所述低溫區(qū)換熱器具有殼程進口部件，所述高溫區(qū)換熱器包括位于前方的第一高溫段及位于后方與第一高溫段相通的第二高溫段，所述第一、二高溫段以及低溫區(qū)換熱器的前后端均設(shè)有管板，所述第一、二高溫段之間連接有中空的中間連接體，第一高溫段上設(shè)有殼程出口部件，當使用壽命較短的第一高溫段損壞時僅需更換第一高溫段即可，而無需將整個高溫區(qū)換熱器全部替換，從而便于維修、節(jié)約成本。
文檔編號F28D1/02GK101086426SQ200610085928
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者顧安生 申請人:顧安生