專利名稱：一體式翅片管換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及能源技術(shù)中的翅片管換熱器，具體涉及一種耐煙塵氣腐蝕高效緊湊式 換熱器。
背景技術(shù)：
節(jié)能、減排、降耗是我國的基本國策，當(dāng)前在低排放動(dòng)力電廠、石油煉制、工業(yè)爐、 加熱爐、煤化工、化纖、水泥工業(yè)熱量回收領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)是改善設(shè)備和工藝流程的高效 性、成本的經(jīng)濟(jì)性，使能源效率最大化。在煙氣余熱回收領(lǐng)域，換熱器扮演著極為重要的 角色，煙氣排放溫度通常在280 65(TC范圍，由于煙氣回收中伴隨大量的煙塵顆粒及酸性 腐蝕物，致使現(xiàn)役換熱器出現(xiàn)換熱效率低、露點(diǎn)腐蝕、磨損、積塵等問題，嚴(yán)重影響熱回 收效能。因此需要換熱器應(yīng)用新技術(shù)適應(yīng)該類生產(chǎn)條件。防煙塵耐腐蝕換熱器必須考慮其 具有高傳熱效率及低阻值，盡可能低的生產(chǎn)成本，較高的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫性能和 較高的使用壽命。本實(shí)用新型所提出的耐酸性煙塵高效換熱器，從應(yīng)用上能夠替代目前使 用不銹鋼等貴重材料，使制造成本大大降低；其傳熱高效性使排煙溫度降低，減少排煙損 失，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；采用鍍層十涂層復(fù)合鍍技術(shù)使換熱器材料應(yīng)用延展到一個(gè)新的方 向。
在熱量回收領(lǐng)域急需改善工藝設(shè)備，使設(shè)備向著高效率及降低機(jī)械損失的方向發(fā)展。 目前在低排放動(dòng)力電廠、石油煉制、工業(yè)爐、加熱爐、煤化工、化纖、水泥工業(yè)熱量回收 領(lǐng)域的余熱回收系統(tǒng)中，煙氣進(jìn)口溫度大致在280 65(TC范圍、由于煙氣回收中伴隨大量 的煙塵顆粒及酸性腐蝕物，致使現(xiàn)役換熱器出現(xiàn)換熱效率低、腐蝕、磨損、積塵問題，嚴(yán) 重影響熱回收效能。
由于煙氣熱回收領(lǐng)域換熱器工作條件惡劣，腐蝕帶來的損壞情況十分嚴(yán)重，近年來， 研究方向一度轉(zhuǎn)向新材料應(yīng)用。選用特種耐腐蝕材料雖然能夠做到一次投資一勞永逸，但 價(jià)格過高。目前換熱器涂層中常用的陰極性鍍層，其耐蝕性決定于其致密程度與封閉性， 尤其在溫度超過20(TC的環(huán)境中，很小的鍍層孔隙就會(huì)造成嚴(yán)重電偶腐蝕，最終使管壁穿 孔。在大型換熱器化學(xué)鍍施工中很難獲得絕對(duì)無孔隙的鍍層。以陶瓷為主的無機(jī)涂層雖然 耐腐蝕、耐溫性很好，但是較差的機(jī)加工性能、導(dǎo)熱系數(shù)及線膨脹性大大限制了它的應(yīng)用 范圍。

實(shí)用新型內(nèi)容
3本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提供一種一體式翅片管換熱器， 針對(duì)280 65(TC的耐腐蝕、耐沖擊、高溫條件，以緊湊式換熱器為基本結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型 的煙塵換熱器為一種新型高效換熱器。
本實(shí)用新型的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種一體式翅片管換熱器，包括殼體和管束，其特征在于殼體兩端分別設(shè)有管箱，殼 體側(cè)壁上設(shè)有流體進(jìn)口和流體出口，流體進(jìn)口處殼內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)流筒，流體進(jìn)入流體進(jìn)口經(jīng)
導(dǎo)流筒(5)進(jìn)行縱向均勻分配，與管束均勻接觸；導(dǎo)流筒與殼體進(jìn)行焊接連接，靠近流體
進(jìn)口的管箱上設(shè)有管束流體出口，靠近流體出口的管箱上設(shè)有管束流體進(jìn)口，管束由若干 個(gè)間隔排列的折流柵支撐，管束的一端與管箱上的管束流體進(jìn)口連通，管束的另一端與管 箱上的管束流體出口連通，管束中每根管子通過管板進(jìn)行連接。
上述一體式翅片管換熱器，所述管束由多個(gè)翅片管組成，翅片管為管與翅片一體式加
工而成。
上述一體式翅片管換熱器，相鄰的兩個(gè)折流柵之間相互垂直。 上述一體式翅片管換熱器，所述管束通過管板進(jìn)行連接，連接形式為焊接、脹接或脹
焊；所述殼體為筒體形狀；所述管束與管板通過脹接、焊接、脹接加焊接或者可拆密封連 接。
本實(shí)用新型針對(duì)腐蝕性帶顆粒沖擊煙塵氣的惡劣工作條件，提出一種基于縱向流、化 學(xué)復(fù)合鍍翅片管換熱器，適用于腐蝕性含塵排放氣的新型煙塵高效換熱器。即在換熱器煙 氣強(qiáng)化側(cè)流體整體呈縱向流(大致平行于管束)，換熱管管外采用一體式翅片強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)， 能夠較好的滿足強(qiáng)化傳熱和低機(jī)械功耗這種要求。
針對(duì)耐腐蝕要求，提出陽極性鍍層十涂層復(fù)合鍍(在合金鍍層的基礎(chǔ)上涂敷有機(jī)聚合 物)，控制厚度在100nm左右，使其具有耐磨、防腐、防污性能，導(dǎo)熱系數(shù)接近基體金屬， 從而不因涂層減少傳熱系數(shù)。
該實(shí)用新型中耐煙塵氣腐蝕高效緊湊式換熱器，包括殼體和管束，殼體上設(shè)有流體進(jìn) 口和流體出口，及導(dǎo)流筒。殼體兩端分別設(shè)有管箱，管箱上設(shè)有管束流體進(jìn)口和出口，所 述殼體呈現(xiàn)圓形截面形狀，所述管束由多個(gè)翅片管組成管束芯，管束由平行柵圈交錯(cuò)支撐。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述管束翅片管為管與翅片一體式加工而成，管壁 厚為2 5腿，翅高3 8mm，間距3 5mm管壁外具有耐腐蝕涂層，涂層厚度100um左右。
所述管束與管板通過脹接、焊接、脹接加焊接或者可拆密封連接。
殼體進(jìn)口殼內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒與筒體進(jìn)行焊接連接，充分實(shí)現(xiàn)縱向流的分布均勻性。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果
(1) 緊湊度高，節(jié)省金屬耗材，空間體積減小，傳熱系數(shù)大大提高；
(2) 從結(jié)構(gòu)上做了流型改變，既實(shí)現(xiàn)小流道水力直徑的同時(shí)，又降低了機(jī)械損耗；
(3) 由于換熱管翅片是靠擠壓加工而成，翅片與換熱管自成一體,因此在翅片和基管 之間不存在接觸熱阻，從而消除加工熱阻，使得總的熱阻大大減小；采用翅片結(jié)構(gòu)，傳熱 面積大大增加，在承受強(qiáng)度應(yīng)力方面有較強(qiáng)的優(yōu)越性。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施方式中縱向流翅片管換熱器示意圖； 圖2為一體式翅片管束示意圖。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的一體式翅片管換熱器為一種耐煙塵氣高效緊湊式換熱器，換熱器具有高 傳熱效率及低阻值；具有盡可能低的生產(chǎn)成本；具有較高的使用壽命等特點(diǎn)。應(yīng)用于低排 放動(dòng)力電廠、石油煉制、工業(yè)爐、加熱爐、煤化工、化纖、水泥工業(yè)熱量回收領(lǐng)域，其相 互組裝關(guān)系見圖1。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不 限于此。
如圖1所示， 一種一體式翅片管換熱器，包括殼體6和管束7，殼體6上設(shè)有流體進(jìn) 口 4和流體出口 10，殼體進(jìn)口殼內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)流筒5，流體進(jìn)入流體進(jìn)口 4通過導(dǎo)流筒5進(jìn) 行均勻分配，導(dǎo)流筒5與筒體6進(jìn)行焊接連接，殼體6兩端分別設(shè)有管箱(封頭)2，管箱 (封頭)2上設(shè)有管束流體進(jìn)口 9和管束流體出口 1，管束7由折流柵8支撐，折流柵8 排列互為90° 。所述管束多個(gè)翅片管12組成，翅片管為管與翅片一體式加工而成，管壁 厚為2 5mm，翅高3 8mm，間距3 5mm管壁外具有耐腐蝕涂層，涂層厚度10(Vm左右。 管束7的一端與管箱(封頭)11上的管束流體進(jìn)口 9連通，管束7的另一端與管箱(封頭) 2上的管束流體出口 1連通。管束7通過管板3進(jìn)行連接，連接形式可以是焊接、脹接、 脹焊結(jié)合。筒體6與管板連接遵循GB151—99設(shè)計(jì)規(guī)定，筒體6與管箱(封頭)2連接遵 循GB151—99設(shè)計(jì)規(guī)定，完成密封的需要。
如圖2所示，翅片管12之間靠折流柵8支撐，間隙符合GB151—99設(shè)計(jì)規(guī)定，靠拉桿 13實(shí)現(xiàn)定位及平衡。
l.管板的制造管板的毛坯可以是鋼板的及復(fù)合的。它的制造方法主要是模壓、切割等。保證與管束 的幾何配合。管板的加工是制造過程中主要的一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)盡可能地滿足以下要求-
① 保證孔的位置及尺寸精度，如管板的幾何對(duì)中、同心度及加工的光潔度等；
② 管板加工切面與管板平面垂直；
◎管板與密封面垂直； ' ④為了保證管板的同心度可將兩塊管板疊合起來一起切加工。
2. 換熱管束的制造
首先將加工好的翅片的管子與為之匹配的折流柵進(jìn)行組合，用拉桿將折流柵9(T交錯(cuò) 進(jìn)行固定，成為籠裝，而后將翅片管順翅鱗方向插入，柵格間距略小于翅片管外圍直徑， 呈過盈配合，靠柵桿瞬間形變?cè)龃笱b配，于是翅片管不能原路線退出，這種配合根本上避 免了管束振動(dòng)問題
3. 殼體的制造
殼體與通用圓形壓力容器的筒節(jié)的制造成型一樣，選用冷或熱加工方法。 作為換熱器的殼體，由于殼體內(nèi)部要裝入較長的管束，管束上要有防摩擦設(shè)計(jì)，與殼
體內(nèi)壁間的裝配間隙一般不大于20mm;殼體不直度不大于殼體長度的1/1000;殼體內(nèi)壁焊
縫要求帶墊板焊，保持內(nèi)壁平整。
彎巻成型常在專用的折彎機(jī)、巻板機(jī)上進(jìn)行，鋼板在巻板機(jī)上輥壓加工時(shí)，需要注意
鋼板縱向邊緣嚴(yán)格與滾筒軸線保持平行，輥壓成型以后的圓筒立即點(diǎn)焊。焊接可以采用手
工電弧焊或埋弧自動(dòng)焊，并按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。并且要注意接管不開在焊縫上，并應(yīng)與其相
連接的內(nèi)表面平齊。
在換熱器的制造過程中，保證管束與管板的密封緊固連接是非常重要。如果連接的質(zhì) 量不好，會(huì)導(dǎo)致冷、熱流體會(huì)滲漏在一起，還有可能在溫差應(yīng)力和管程與殼程壓差的作用 下，管束與管板連接拉脫。連接的方法由于換熱器的使用條件、加工條件的不同，主要有 脹接、焊接、脹接加焊接，可拆密封連接等。
(1) 脹接
應(yīng)用脹接應(yīng)注意脹管率應(yīng)適當(dāng)；隔板的硬度應(yīng)比管束端部度高HB2(T30，產(chǎn)生必要 的彈性恢復(fù)，保證脹接強(qiáng)度；管子與隔板結(jié)合面必須光潔；脹接一般采用專用脹管機(jī)機(jī)械 脹管等方法。
(2) 焊接
焊接加工簡(jiǎn)便，連接強(qiáng)度好，更能保證嚴(yán)密性，在高溫高壓、或深冷時(shí)也能保證連接處的緊密性與抗拉脫能力。
(3) 脹接加焊接
脹接與焊接都有其各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，尤其是在高溫高壓下，管端接頭面臨著極其苛 刻的工作環(huán)境，單獨(dú)的采用脹接或焊接都不能滿足要求，這就需要采用脹接加焊接的方法。 脹接加焊接，不僅能提高連接處的抗疲勞性能，還可消除應(yīng)力腐蝕和間隙腐蝕，提高使用
壽命命。
(4) 可拆密封連接
可拆密封連接加工、安裝簡(jiǎn)便，利用結(jié)合面加裝密封材料，連接密封好，更能保證嚴(yán) 密性，不同的密封材質(zhì)在高溫高壓、或深冷時(shí)也能保證連接處的緊密性與抗拉脫能力。
本實(shí)用新型自成一體，可以于GB151—99設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、零部件尺寸相配合?？梢蕴鎿Q 使用同種類型的間壁式換熱器，主要應(yīng)用于煙氣排放溫度通常在280 65(TC范圍，伴隨大 量的煙塵顆粒及酸性腐蝕物的余熱回收系統(tǒng)，尤其是使用在有明顯誘導(dǎo)振動(dòng)、空間要求緊 湊、換熱面積大的場(chǎng)合適用。本結(jié)構(gòu)在換熱器中工作時(shí)，管內(nèi)外分別通有兩種不同的介質(zhì)， 殼側(cè)通過結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計(jì)達(dá)到強(qiáng)化目的，增加的傳熱面積提高了換熱器的換熱量，提高了 換熱器的傳熱效率。
權(quán)利要求1、一體式翅片管換熱器，包括殼體和管束，其特征在于殼體(6)兩端分別設(shè)有管箱，殼體側(cè)壁上設(shè)有流體進(jìn)口(4)和流體出口(10)，流體進(jìn)口(4)處殼內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)流筒(5)，流體進(jìn)入流體進(jìn)口(4)經(jīng)導(dǎo)流筒(5)進(jìn)行縱向均勻分配，與管束均勻接觸；導(dǎo)流筒(5)與殼體(6)進(jìn)行焊接連接，靠近流體進(jìn)口(4)的管箱(2)上設(shè)有管束流體出口(1)，靠近流體出口(10)的管箱(11)上設(shè)有管束流體進(jìn)口(9)，管束(7)由若干個(gè)間隔排列的折流柵(8)支撐，管束(7)的一端與管箱(11)上的管束流體進(jìn)口(9)連通，管束(7)的另一端與管箱(2)上的管束流體出口(1)連通，管束(7)中每根管子通過管板(3)進(jìn)行連接；所述管束由多個(gè)翅片管(12)組成，翅片管為管與翅片一體式加工而成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式翅片管換熱器，其特征在于相鄰的兩個(gè)折流柵(8) 之間相互垂直。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一體式翅片管換熱器，其特征在于管束(7)中每根管 子通過管板(3)進(jìn)行連接，連接形式為焊接、脹接或脹焊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體式翅片管換熱器，其特征在于所述管束與管板通過脹接、 焊接、脹接加焊接或者可拆密封連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一體式翅片管換熱器，其特征在于所述殼體為筒體形狀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體式翅片管換熱器，其特征在于所述管束翅片管為管與翅 片一體式加工而成，管壁厚為2 5腿，翅高3 8羅，間距3 5mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種一體式翅片管換熱器，其包括殼體和管束，殼體兩端分別設(shè)有管箱，殼體側(cè)壁上設(shè)有流體進(jìn)口和流體出口，流體進(jìn)口處殼內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)流筒，流體進(jìn)入流體進(jìn)口經(jīng)導(dǎo)流筒進(jìn)行縱向流分配，導(dǎo)流筒與殼體進(jìn)行焊接連接，靠近流體進(jìn)口的管箱上設(shè)有管束流體出口，靠近流體出口的管箱上設(shè)有管束流體進(jìn)口，管束由若干個(gè)間隔排列的折流柵支撐，管束的一端與管箱上的管束流體進(jìn)口連通，管束的另一端與管箱上的管束流體出口連通，管束通過管板進(jìn)行連接。本實(shí)用新型緊湊度高，節(jié)省金屬耗材，空間體積減小，傳熱系數(shù)大大提高；從結(jié)構(gòu)上做了流型改變，既實(shí)現(xiàn)小流道水力直徑的同時(shí)，又降低了機(jī)械損耗。
文檔編號(hào)F28D7/10GK201322562SQ20082020506
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者劉建勇, 靜 李, 娟 杜, 郎雪梅, 鄭海峰 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)