專利名稱：高溫換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高溫換熱器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高溫換熱器，尤其是指 一種使介質(zhì)間進行熱量交換的 高溫換熱器。背景技術(shù)：
高溫換熱器是一種可用于對大流量高溫煙氣進行冷卻、熱量回收的設(shè)備。 比如，在鋼鐵行業(yè)彩色涂層鋼板生產(chǎn)線設(shè)備中，經(jīng)由噴涂固化室內(nèi)噴涂工 藝過程產(chǎn)生的氣體中混有大量對環(huán)境有害的可燃性物質(zhì)(例如苯、酚類化合物 及樹脂等物質(zhì))，如果直接排向大氣將對周邊環(huán)境造成極大危害，不符合大氣 排放標準及有關(guān)環(huán)保的要求，并且在石油、煤炭等不可再生資源日趨枯竭的今 天，將上述大量含有可燃性物質(zhì)的氣體不加利用直接排放不符合國家有關(guān)節(jié)能 的要求，與鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排的大政方針背道而馳，因此在有害氣體排向大氣 之前需要進行無害化處理，通常是將有害氣體收集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，大部分有害物質(zhì)燃燒過程中發(fā)生化學反應 形成無害物質(zhì)，使燃燒后的氣體符合有關(guān)大氣排》丈標準，產(chǎn)生的高溫煙氣(約
800。C左右)進入高溫換熱器管程進行熱量回收，與來自鼓風機的新鮮空氣進行 熱能交換，新鮮空氣經(jīng)過高溫換熱器的換熱管管間，即高溫換熱器殼程，使新 鮮空氣溫度被逐級加熱到650。C左右以符合噴涂工藝的固化需求。高溫煙氣經(jīng) 過高溫換熱器與新鮮空氣熱交換后溫度逐級降低到20(TC左右。高溫新鮮空氣 進入噴涂室用于鋼板噴涂工藝，產(chǎn)生的有害氣體再加入煤氣后進入焚燒爐內(nèi)進 行燃燒，燃燒后形成高溫煙氣后再進入高溫換熱器進行熱量回收加熱新鮮空
氣
該設(shè)備的主要功能是利用噴涂室產(chǎn)生的對環(huán)境有害的可燃性廢氣，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。
請參閱中國專利第t)3222630.6號、第02264464.4號及第02258139.1號， 業(yè)界常用的高溫換熱器制造技術(shù)是換熱器包括外殼，外殼的兩端分別焊接有管板，管板之間連接有換熱管，管板上對應換熱管的管口設(shè)有管孔，換熱管的
兩端分別穿過管孔焊接于管板上；外殼兩端分別接有進煙接口和出煙接口；外 殼的兩端壁上分別有空氣進口和出口，所述進煙接口、換熱管、出煙接口形成 管程通道，所述外殼、空氣進口、換熱管管間、空氣出口形成殼程通道，高溫 煙氣自進煙接口進入流經(jīng)管程通道與自空氣進口進入流經(jīng)殼程通道的新鮮空 氣通過換熱管管壁進行熱交換。這些現(xiàn)有技術(shù)將高溫換熱器的前管板直接暴露 于高溫煙氣中承受高溫烘烤，從而使前管板容易開裂變形，甚至出現(xiàn)換熱管與 前管板拉脫等現(xiàn)象，嚴重的發(fā)展到設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)。
因此，確有必要提供一種能克服上述缺陷的換熱器設(shè)備。
實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種運行可靠的高溫換熱器。 為解決上述問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案 一種高溫換熱器，其包 括換熱器本體及分別連接于換熱器本體前、后方的管程進口部件與管程出口部 件，所述換熱器本體至少包括高溫段，高溫段包括殼體、位于殼體前部的前管
板及后管板上分別對應換熱管開設(shè)有管孔，所述換熱管與管孔相配合，所述管 程進口部件及管程出口部件與換熱管相通，所述換熱管之間的區(qū)域稱為管間， 所述換熱器本體的前、后部分別設(shè)有與管間相通的殼程出口部件及殼程進口部 件，所述換熱管穿過前管板的管孔向前突伸，所述突伸于前管板前方的換熱管 的管間設(shè)有隔熱材料。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型高溫換熱器具有如下有益效果該高溫換熱 器通過于前管板前方的換熱管的管間設(shè)有隔熱材料，使前管板不直接暴露在高 溫煙氣中承受高溫煙氣的烘烤，從而延長使用壽命。

圖1是本實用新型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l所示高溫換熱器的局部剖示示意圖，其主要體現(xiàn)高溫段的殼體、 高溫段的前管板及管程進口部件的箱體之間的位置關(guān)系。
圖4是圖3所示高溫換熱器的高溫段的殼體、高溫段的前管板、擋板及管 程進口部件的箱體之間位置關(guān)系的從前向后視角的平面示意圖。
具體實施方式
請參閱圖l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1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)16，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，其包括位于前方的高溫段41 及位于高溫段41后方與高溫段41相通的中溫段42,所述低溫區(qū)換熱器5位 于換熱器本體l的后部與高溫區(qū)換熱器4的中溫段42相通，所述高溫段41、 中溫段42及低溫區(qū)換熱器5均設(shè)有殼體，殼體的前后部均連接有管板，管板 之間連通有換熱管，換熱管的兩端設(shè)有管口，管板上對應換熱管的管口設(shè)有管 孔，換熱管與管孔相配合，所述中溫段42及低溫區(qū)換熱器5的換熱管的兩端 管口直接與管板相焊接。另外，高溫區(qū)換熱器4的換熱管13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。所述換熱管之間的區(qū)域稱為 管間。所述高溫段41、中溫段42之間以及中溫段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)16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(即高溫段41的前端)具有煙氣進口 ，所述換熱器 本體1的后端(即低溫區(qū)換熱器5的后端)具有煙氣出口 。
高溫段41的殼體的前后部分別連接有前管板12和位于前管板12后方且 平行于前管板的后管板。高溫段41的殼體后部設(shè)有與后管板相連的膨脹節(jié)16。 高溫段41的殼體的前部設(shè)有套筒410，所述前管板12與套筒410之間以活塞 滑動的方式連接，即當該前管板12受到換熱管13的推力或拉力時可以相對于 殼體向前或向后滑動，從而實現(xiàn)吸收熱膨脹的功能，具體請參閱圖3及圖4所 示。高溫段41的換熱管13的后端管口直接與高溫段41的后管板相焊接，換 熱管13的前端穿過高溫段41的前管板12的管孔并向前突伸出一段距離。所 述前管板12與換熱管13未焊接在一起，所述突伸于前管板12前方的換熱管的管間填充有隔熱材料127，在前管板12與高溫煙氣之間建起一堵隔熱墻， 避免前管板12直接暴露于高溫煙氣中承受高溫煙氣的烘烤，并且也起到密封 前管板12與換熱管13之間間隙的作用。所述隔熱材料127的前方遮擋有擋板 125,擋板上125對應換熱管13也開設(shè)有管孔，所述換熱管13的前端穿過擋 板的管孔，從而可避免高溫煙氣直接沖刷隔熱材料127。所述擋板125分成數(shù) 塊子擋板，從而分散擋板125所承受的冷熱應力，延長4吏用壽命。前管板12 的四周設(shè)有密封滑塊120，所述密封滑塊120抵靠于套筒410的內(nèi)壁上而與套 筒410之間形成活塞機構(gòu)而可相對滑移。所述密封滑塊120包括焊接于前管板 12四周的垂直前管板12的橫板121，每一橫板121的前后兩端相對平行設(shè)有 豎板122、 123，豎4反122、 123之間設(shè)有密封材料124，所述豎板122、 123與 前管板12相平行，且位于后端的豎板123與橫板121相焊接，位于前端的豎 板122未與橫板121相焊接，而是通過螺栓螺母126將前后豎板122、 123鎖 固在一起并夾持兩者之間的密封材料124，從而形成密封結(jié)構(gòu)，所述密封材料 與套筒410的內(nèi)壁相抵靠且可相對滑動而形成滑動連接。所述密封滑塊120于 前管板12的下方設(shè)有支撐前管板12于套筒410上的支撐裝置128,所述支撐 裝置128設(shè)有焊接在橫板121上的滾輪或滑塊等，從而與套筒410之間可相對 移動，請參圖4所示。本實施方式中套筒410的鋼板厚度比與套筒410相連的 包圍換熱管13的殼體的鋼板的厚度大，以提高其剛度，防止其在與前管板12 的滑動過程中變形。中溫段42的殼體設(shè)有與其后管板相連的膨脹節(jié)，對應的 換熱管具有與后端管板相連的膨脹管。高溫段41、中溫段42之間設(shè)有中空的 中間連接體6,所述中間連接體6的前端通過膨脹節(jié)與高溫段41的后管板相 連接，后端與中溫段42的前管板相連接。所述高溫段41的殼體設(shè)有向上開口 且與高溫段41的管間相通的殼程出口部件11，所述高溫段41、中溫段42的 殼體下部設(shè)有連通高溫段41、中溫段42管間的殼程底箱18，所述殼程底箱 18對應于高溫段41、中溫段42之間的中間連接體6的位置也設(shè)有膨脹節(jié)。所 述中溫段42的殼體上部設(shè)有與中溫段42的換熱管管間相通的殼程頂箱7。
上述低溫區(qū)換熱器5的前管板與中間連接體6的后端連接，中間連接體6 的前端通過膨脹節(jié)與中溫段42的后管板相連形成通路。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)有向上開口且與低溫區(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與中溫段42的 殼程頂箱7相連通，所述殼程頂箱7上也設(shè)有膨脹節(jié)。
上述高溫段41、中溫段42、低溫區(qū)換熱器5的殼體內(nèi)還設(shè)有與管板平行 的支撐換熱管的支撐板，所述支撐板上設(shè)有容換熱管穿過的通孔，起到支撐換 熱管的功能。所述低溫區(qū)換熱器5的殼體下部設(shè)有連通低溫區(qū)換熱器5的換熱 管管間的殼程底箱50。所述支撐板及管板的下方設(shè)有支撐換熱器本體1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。
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、 中溫段42的管間、殼程底箱18、高溫段41的管間及殼程出口部件11連通形 成殼程通道。上述高溫段41、中溫段42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位于換熱器本體1的前方與換熱器本體1的煙氣進口 相通，即與換熱器本體1的換熱管相通。該管程進口部件2包括有箱體20及 連接于箱體20—側(cè)的方接圓23，所述箱體20包括前端板24、兩側(cè)板21、 22、 底板27及頂板28，所述方接圓23連接于箱體20的一側(cè)板22上。所述方接 圓23的開口為管程進口部件2的高溫煙氣入口，即高溫換熱器的高溫煙氣入 口 。所述箱體20的后端與高溫段41的套筒410之間以活塞滑動的方式連接， 即高溫段41的殼體與管程進口部件2之間可以相對前后滑移，從而實現(xiàn)吸收 熱膨脹及設(shè)備冷熱應力的功能，具體請參閱圖3所示，所述箱體20的兩側(cè)板 21、 22及底板27、頂板28的后端內(nèi)側(cè)壁設(shè)有一圏密封滑塊200，所述密封滑 塊200抵靠于套筒410外壁上而與套筒410之間形成活塞機構(gòu)而可相對滑移。 所述密封滑塊200是于兩側(cè)板21、 22及底板27、頂板28的后端內(nèi)側(cè)壁分別 設(shè)有前后兩塊平行于前管板12的豎板201、202，兩豎板之間設(shè)有密封材料204， 位于前端的豎板201與箱體20的兩側(cè)板21、 22及底板27、頂板28焊接在一 起，位于后端的豎板202未與箱體20相焊接，而是通過螺栓螺母206將前后 兩豎板201、 202鎖固在一起并夾持兩者之間的密封材料204,從而形成環(huán)狀 密封結(jié)構(gòu)。所述密封滑塊200的密封材料204與殼體套筒410的外壁相抵靠且可相對滑動而形成活塞機構(gòu)。所述箱體20的前端板24、兩側(cè)板21、 22、底板 27及頂板28的內(nèi)外側(cè)分別焊有內(nèi)筋板及外筋板210,所述內(nèi)筋板及外筋板210 可提高箱體20的結(jié)構(gòu)強度。所述側(cè)板21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。所述管程進口部件2的前部下方安裝有起支撐作用的固定支座25，以 限制管程進口部件2受熱后整體向前移動。管程進口部件2的后部下方安裝有 起支撐管程進口部件2的滾動支座26,以使管程進口部件2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)筋板進行固定的保溫材料 或耐熱材料等。所述箱體20的材料可以是碳鋼、不銹鋼、鈦材以及其它金屬 材料。所述換熱器本體1及管程進口部件2、管程出口部件8的外表面可包覆 保溫材料，以更好的節(jié)約熱能，所述保溫材料可以是保溫棉等。
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的開口進入，流經(jīng)殼程通道后從高溫段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的管壁進行熱交換)，新鮮空氣溫度上 升到650。C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 。C左右下降到煙氣排出口處的200。C左右，以達到回收熱能的目的。
在高溫換熱器工作的過程中，高溫段41的換熱管13承受很高的溫度，因 此可能出現(xiàn)較大的膨脹量，由于高溫段41的前管板12與高溫段41的殼體之 間以活塞滑動的方式連接，從而可使兩者沿前后方向相對滑移，實現(xiàn)對高溫段 41的前管板12的冷熱應力吸收。高溫段41的換熱管13穿設(shè)于前管板12的 管孔中且未與前管板12焊接，從而使換熱管13與前管板之間可相對滑移，實 現(xiàn)對換熱管13熱膨脹的吸收。另外，由于高溫段41的殼體與管程進口部件2 之間以活塞滑動的方式連接，從而可使兩者沿前后方向相對滑移，實現(xiàn)對換熱 器本體1與管程進口部件2整體熱膨脹的吸收。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)相連的高溫段41、中溫段42，從而使熱膨脹的 吸收更加合理。更重要的是在高溫段41的前管板12前的換熱管的管間填充隔熱材料127，從而于前管板12前設(shè)置一道隔熱墻，避免前管板12直接受高溫 煙氣烘烤，改善前管板12的工作環(huán)境，提高使用壽命，使高溫換熱器有比較 長期的工作穩(wěn)定性和可靠性。
以上介紹的是本實用新型的較佳的實施方式，本實用新型也可以采用其他 實施方式，比如
高溫段41的后管板與殼體之間的連接或者中溫段42的管板與殼體之間的
連接也可以采用活塞滑動的方式連接。
高溫段41的前管板12與換熱管13也可采用焊接或脹接等固定連接方式。 高溫段41的后管板與換熱管13之間或者中溫段42的管板與換熱管之間
也可不焊接而采用與換熱管間填充隔熱材料的方式，從而使換熱管可抽出清洗更換。
后管板與殼體之間也以活塞滑動的方式連接，從而使高溫段的前、后管板 與換熱管13可以一起從殼體中抽出，便于清洗及維修。 所述隔熱材料的前方也可以不設(shè)擋板125。
管程進口部件2也可以沒有箱體20而直接于換熱器本體1的前端連接方 接圓23，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。
換熱器本體l也可以包括如兩段、四段等多段換熱器。
高溫區(qū)換熱器4也可以具有一段或者兩段以上。
換熱器本體1也可以為業(yè)界現(xiàn)有的一段式結(jié)構(gòu)，比如只有高溫段41、中 溫段42及低溫區(qū)換熱器5三段中的一段，即換熱器本體1僅具有前后兩塊管 板，前、后管板之間連通有換熱管，換熱管的前端穿設(shè)至前管板的前方，前管 板前方的換熱管的管間填充有隔熱材料，換熱器本體1的前端為煙氣進口，后 端為煙氣出口 ，換熱器本體1的殼體的后部設(shè)有與換熱管的管間相通的殼程進 口部件9，換熱器本體l的殼體的前部設(shè)有與換熱管的管間相通的殼程出口部 件ll。
當然本實用新型并不僅限于上述幾種實施方式，此處不再——贅述。
權(quán)利要求1.一種高溫換熱器，其包括換熱器本體及分別連接于換熱器本體前、后方的管程進口部件與管程出口部件，其特征在于所述換熱器本體至少包括高溫段，高溫段包括殼體、位于殼體前部的前管板、位于殼體后部且平行于前管板的后管板及位于殼體內(nèi)的換熱管，所述前管板及后管板上分別對應換熱管開設(shè)有管孔，所述換熱管與管孔相配合，所述管程進口部件及管程出口部件與換熱管相通，所述換熱管之間的區(qū)域稱為管間，所述換熱器本體的前、后部分別設(shè)有與管間相通的殼程出口部件及殼程進口部件，所述換熱管穿過前管板的管孔向前突伸，所述突伸于前管板前方的換熱管的管間設(shè)有隔熱材料。
2. 如權(quán)利要求1所述的高溫換熱器，其特征在于所述前管板與換熱管固 定連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的高溫換熱器，其特征在于所述前管板與殼體之間 以活塞滑動的方式連"l妄。
4. 如權(quán)利要求1所述的高溫換熱器，其特征在于所述隔熱材料的前方遮 擋有擋板，擋板上對應換熱管開設(shè)有管孔，換熱管的前端穿過擋板的管孔。
5. 如權(quán)利要求4所述的高溫換熱器，其特征在于所述擋板包括數(shù)塊子擋板。
6. 如權(quán)利要求1所述的高溫換熱器，其特征在于所述后管板與換熱管的 后端相焊接。
7. 如權(quán)利要求6所述的高溫換熱器，其特征在于所述后管^1焊接于殼體上。
8. 如權(quán)利要求1所述的高溫換熱器，其特征在于所述前管板與換熱管之 間未焊接在一起而可相對滑移。
9. 如權(quán)利要求1至8任一項所述的高溫換熱器，其特征在于所述換熱器本 體包括高溫段、中溫段、低溫區(qū)換熱器及連接高溫段與中溫段、中溫段與低溫 區(qū)換熱器的中間連接體，所迷中溫段、低溫區(qū)換熱器均具有殼體、位于殼體兩 端的管板及位于殼體內(nèi)的換熱管，所述管程進口部件位于高溫段的前方，管程 出口部件位于低溫區(qū)換熱器的后方，殼程進口部件位于低溫區(qū)換熱器的殼體上，殼程出口部件位于高溫段的殼體上。
10. 如權(quán)利要求1至8任一項所述的高溫換熱器，其特征在于所述前管板的四周設(shè)有密封滑塊，所述殼體的前部設(shè)有套筒，所述密封滑塊抵靠于套筒的 內(nèi)壁上且可相對滑移而于密封滑塊與套筒之間形成活塞機構(gòu)，從而實現(xiàn)前管板 與殼體之間以活塞滑動的方式連接。
專利摘要本實用新型公開了一種高溫換熱器，其包括換熱器本體及分別連接于換熱器本體前、后方的管程進口部件與管程出口部件，所述換熱器本體至少包括高溫段，高溫段包括殼體、位于殼體前部的前管板、位于殼體后部且平行于前管板的后管板及位于殼體內(nèi)的換熱管，所述前管板及后管板上分別對應換熱管開設(shè)有管孔，所述換熱管與管孔相配合，所述管程進口部件及管程出口部件與換熱管相通，所述換熱管之間的區(qū)域稱為管間，所述換熱器本體的前、后部分別設(shè)有與管間相通的殼程出口部件及殼程進口部件，所述換熱管穿過前管板的管孔向前突伸，所述突伸于前管板前方的換熱管的管間設(shè)有隔熱材料，使前管板不直接暴露在高溫煙氣中承受高溫烘烤，從而延長使用壽命。
文檔編號F28D7/10GK201311212SQ20082018624
公開日2009年9月16日 申請日期2008年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者華 陸, 靜 陸, 顧安生 申請人:昆山市三維換熱器有限公司