專利名稱：一種熱管和熱管空氣預(yù)熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油化工、煤化工傳熱設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種熱管和熱管空氣預(yù)熱 器。
背景技術(shù)：
在石油化工、煤化工行業(yè)的管式加熱爐裝置中，熱管空氣預(yù)熱器的應(yīng)用很廣泛；利 用熱管這一高效傳熱元件回收煙氣余熱、以加熱進(jìn)入管式加熱爐的空氣，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。目 前工業(yè)用熱管元件，包括受熱段和冷卻段；管殼一般由碳鋼制成，沒有抗低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐 蝕的能力，在空氣預(yù)熱器中使用時(shí)會(huì)造成腐蝕失效，進(jìn)而使熱管空氣預(yù)熱器的熱效率降低 甚至不能使用。低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕，在加熱爐煙氣排放溫度降低到煙氣露點(diǎn)溫度以下時(shí) 發(fā)生。為解決腐蝕問題，有些熱管空氣預(yù)熱器的熱管使用耐酸不銹鋼制作管殼，但這會(huì)使熱 管以及熱管空氣預(yù)熱器的成本增高，工業(yè)應(yīng)用很受限制。況且耐酸不銹鋼熱管對(duì)抵御低溫 煙氣酸露點(diǎn)腐蝕的效果也不十分理想。 中國專利CN2757083Y公開了一種用于加熱爐煙氣余熱回收的熱管空氣預(yù)熱器， 裝有不同直徑、高低相間翅片的熱管；熱管管殼(包括翅片)材料為金屬，不能抵御低溫?zé)?氣酸露點(diǎn)腐蝕，只能在露點(diǎn)溫度以上工作。CN1427239A公開了一種用于熱交換的耐酸腐蝕 搪瓷熱管元件，其結(jié)構(gòu)包括受熱段和冷卻段，管內(nèi)有工作液體(工質(zhì))。熱管的基體材料為 碳鋼，在受熱段換熱面上具有一層搪瓷層；搪瓷層的厚度為0. 3 0. 8毫米。存在的問題是， 在搪瓷層燒結(jié)過程中，易出現(xiàn)針孔、沙眼等缺陷，且不易檢驗(yàn)出來；使用過程中，煙氣中的硫 化物所形成的稀硫酸會(huì)經(jīng)搪瓷層表面的缺陷腐蝕碳鋼管壁，造成熱管失效，并使采用這種 熱管的空氣預(yù)熱器的使用壽命降低。CN2214657Y公開了一種石墨熱管，在空心石墨管端頭 裝有石墨塞，石墨塞與空心石墨管間有石墨粘合層，空心石墨管內(nèi)裝有工作液體；具有傳熱 效率高、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。用于熱管空氣預(yù)熱器時(shí)存在的問題是，石墨管有一定的脆性，抗彎 強(qiáng)度較低；做成的熱管長度較長時(shí)，容易折斷。石墨熱管的兩端設(shè)有石墨塞，靠粘接密封，密 封可靠性不高，易導(dǎo)致工質(zhì)泄漏，從而使石墨熱管的傳熱效率降低或失效。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有管殼材料為金屬或金屬受熱段換熱面覆 蓋搪瓷層的熱管用于熱管空氣預(yù)熱器時(shí)發(fā)生低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕、管殼材料為石墨的熱管 長度較長時(shí)容易折斷以及密封可靠性不高等問題。 為解決上述問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種熱管，設(shè)有管殼，管殼內(nèi)裝 有工質(zhì)，其特征在于所述的管殼由金屬管和石墨管組成，金屬管的連接端和石墨管的連接 端通過螺紋連接，兩個(gè)連接端之間設(shè)有第一密封圈，金屬管的封閉端設(shè)有與其焊接連接的 金屬管塞，石墨管的封閉端設(shè)有與其螺紋連接的石墨管封頭，兩者之間設(shè)有第二密封圈。 —種熱管空氣預(yù)熱器，設(shè)有熱管、空氣管箱和煙氣管箱，空氣管箱與煙氣管箱之間 設(shè)有管板，管板上設(shè)有管孔，熱管與管孔之間設(shè)有管孔密封件，其特征在于熱管為上述本實(shí)用新型的熱管，熱管的金屬管設(shè)于空氣管箱內(nèi)，石墨管設(shè)于煙氣管箱內(nèi)，管板的材料為石 墨，所述的管孔密封件設(shè)于石墨管與管孔之間，煙氣管箱箱板的內(nèi)表面設(shè)有石墨板。 采用本實(shí)用新型，具有如下的有益效果(l)本實(shí)用新型的熱管，管殼由金屬管和 石墨管組成，是一種復(fù)合式的熱管。用于熱管空氣預(yù)熱器時(shí)，熱管的石墨管設(shè)于煙氣管箱 內(nèi)，石墨管段作為熱管的受熱段；利用石墨材料超強(qiáng)的耐硫酸腐蝕性能，來抵御低溫?zé)煔馑?露點(diǎn)腐蝕。同時(shí)，石墨材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較高，約可達(dá)100W/m'K，使石墨管段(受熱段)能 有效地吸收煙氣的熱量。由于空氣基本上沒有腐蝕性，所以將熱管的金屬管設(shè)于空氣管箱 內(nèi)。金屬管段作為熱管的冷卻段，用于向空氣中釋放熱量。(2)熱管的管殼由金屬管和石墨 管組成，金屬管與石墨管之間、金屬管的封閉端與金屬管塞之間、石墨管的封閉端與石墨管 封頭之間，連接牢靠、密封良好、可靠性高，使熱管具有較好的抗彎強(qiáng)度，在熱管長度較長時(shí) 也不容易折斷；同時(shí)，由于密封可靠性高，可有效地防止熱管內(nèi)工質(zhì)的泄漏，使熱管能可靠 地使用。(3)本實(shí)用新型的熱管空氣預(yù)熱器采用本實(shí)用新型的熱管，同時(shí)管板材料采用石 墨，并在煙氣管箱箱板的內(nèi)表面設(shè)置石墨板，從而可以有效地防止煙氣管箱內(nèi)各部件發(fā)生 低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕。 由于以上的原因，本實(shí)用新型的熱管和熱管空氣預(yù)熱器能夠在較低的煙氣排放溫 度下長周期、安全地使用。另外，由于石墨材料單位體積的成本與碳鋼基本相同、低于不銹 鋼，使本實(shí)用新型熱管以及熱管空氣預(yù)熱器的成本不高，不會(huì)因成本問題使其工業(yè)應(yīng)用受 到限制。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附圖和具體實(shí) 施方式并不限制本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。

圖1是本實(shí)用新型的一種熱管沿軸向的剖視圖。 圖2是本實(shí)用新型的另一種熱管沿軸向的剖視圖。 圖3是本實(shí)用新型熱管空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1、圖2中還示出了熱管空氣預(yù)熱器的管板以及熱管的石墨管與管板上的管孔 之間所設(shè)的管孔密封件。圖1至圖3中，相同附圖標(biāo)記表示相同的技術(shù)特征。
具體實(shí)施方式參見圖1、圖2，本實(shí)用新型的熱管，設(shè)有管殼，管殼內(nèi)裝有工質(zhì)5。管殼由金屬管2 和石墨管4組成。金屬管2的連接端和石墨管4的連接端通過螺紋連接，兩個(gè)連接端之間 設(shè)有第一密封圈3。金屬管2的封閉端設(shè)有與其焊接連接的金屬管塞l，焊接為密封焊接。 金屬管塞l上帶有小孔，供向熱管管殼內(nèi)充入工質(zhì)以及抽真空之用。石墨管4的封閉端設(shè) 有與其螺紋連接的石墨管封頭7，兩者之間設(shè)有第二密封圈6。 圖1中，金屬管2連接端的螺紋為外螺紋，石墨管4連接端的螺紋為內(nèi)螺紋。金屬 管2的連接端設(shè)有金屬管密封壓板21 ;金屬管密封壓板21 —般是焊接于金屬管2的連接 端。石墨管4的連接端設(shè)有石墨管密封壓板41 ，石墨管密封壓板41與石墨管4 一般是在制 造時(shí)一起壓制成形。第一密封圈3設(shè)于金屬管密封壓板21與石墨管密封壓板41之間；金 屬管2與石墨管4連接端的螺紋旋緊后，第一密封圈3被壓緊，實(shí)現(xiàn)密封。圖2中，金屬管
42連接端的螺紋為外螺紋；石墨管4連接端的螺紋為內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋孔的直徑大于石墨管4 的內(nèi)直徑，在內(nèi)螺紋孔的底部形成凸臺(tái)。第一密封圈3設(shè)于該凸臺(tái)與金屬管2連接端的端 頭之間；金屬管2與石墨管4連接端的螺紋旋緊后，第一密封圈3被壓緊，實(shí)現(xiàn)密封。 圖1中，石墨管4封閉端的螺紋為內(nèi)螺紋，石墨管封頭7的螺紋為外螺紋。石墨管 封頭7的外端帶有凸緣，該凸緣與石墨管封頭7 —般是在制造時(shí)一起壓制成形，也可通過機(jī) 加工的方式成形。第二密封圈6設(shè)于石墨管4封閉端的端頭與石墨管封頭7上的凸緣之間； 石墨管4封閉端與石墨管封頭7的螺紋旋緊后，第二密封圈6被壓緊，實(shí)現(xiàn)密封。圖2中， 石墨管封頭7的螺紋為外螺紋；石墨管4封閉端的螺紋為內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋孔的直徑大于石墨 管4的內(nèi)直徑，在內(nèi)螺紋孔的底部形成凸臺(tái)。第二密封圈6設(shè)于該凸臺(tái)與石墨管封頭7的 內(nèi)端之間；石墨管4封閉端與石墨管封頭7的螺紋旋緊后，第二密封圈6被壓緊，實(shí)現(xiàn)密封。 上述的各種螺紋連接與密封，不限于圖1、圖2所示的方式，而是可以進(jìn)行一些常 規(guī)的改變。比如，金屬管2連接端的螺紋為內(nèi)螺紋、石墨管4連接端的螺紋為外螺紋，石墨 管4封閉端的螺紋為外螺紋、石墨管封頭7的螺紋為內(nèi)螺紋，同時(shí)對(duì)第一密封圈3和第二密 封圈6的設(shè)置位置以及密封面的結(jié)構(gòu)與位置進(jìn)行相應(yīng)的改變。這些改變對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來說都是容易實(shí)現(xiàn)的；詳細(xì)的說明與附圖省略。 本實(shí)用新型的熱管，金屬管2可以為翅片管或光管；圖1、圖2所示的金屬管2為 翅片管。金屬管2和金屬管塞1以及金屬管密封壓板21的材料一般為碳鋼或不銹鋼。石 墨管4為光管。石墨管4和石墨管封頭7的材料，要求能耐低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕，同時(shí)還能 耐煙氣溫度；常用種類為酚醛樹脂石墨、呋喃石墨、二乙烯基苯石墨、聚四氟乙烯石墨或聚 丙烯石墨。石墨管密封壓板41的材料與石墨管4相同。 第二密封圈6的材料，要求能耐低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕、耐煙氣溫度、具有良好的密
封性能；常用種類為聚四氟乙烯、氟橡膠、硅橡膠或膨脹石墨。第一密封圈3因不與煙氣接
觸，因此只要能夠?qū)崿F(xiàn)密封即可；其材料一般為聚四氟乙烯或普通的橡膠、石棉。 本實(shí)用新型熱管的各組件組裝完成、所有螺紋全部旋緊后，經(jīng)金屬管塞1上的小
孔向熱管管殼內(nèi)充入工質(zhì)；工質(zhì)為水、乙醇或甲苯等。工質(zhì)充裝完畢后，再經(jīng)金屬管塞1上
的小孔對(duì)熱管管殼內(nèi)部抽真空。之后，將該小孔焊接密封，即完成了本實(shí)用新型熱管的制造。 參見圖3，本實(shí)用新型的熱管空氣預(yù)熱器，設(shè)有熱管、空氣管箱IO和煙氣管箱11， 空氣管箱10與煙氣管箱11之間設(shè)有管板9。管板9上設(shè)有管孔，供熱管穿過；熱管與管孔 之間設(shè)有管孔密封件8。熱管為上述本實(shí)用新型的熱管；熱管的金屬管2設(shè)于空氣管箱10 內(nèi)，石墨管4設(shè)于煙氣管箱11內(nèi)。圖3中，熱管未剖視。石墨管段(包括石墨管4及管內(nèi) 工質(zhì))作為熱管的受熱段，用于吸收煙氣的熱量。金屬管段(包括金屬管2及管內(nèi)工質(zhì)) 作為熱管的冷卻段，用于向空氣中釋放熱量。 現(xiàn)有的熱管空氣預(yù)熱器，煙氣管箱與空氣管箱之間的管板的材料一般為碳鋼，存 在低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕問題。本實(shí)用新型的熱管空氣預(yù)熱器，管板9的材料為石墨，可以防 止發(fā)生低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕。本實(shí)用新型的熱管，石墨管4由管板9上的管孔穿過，管孔密 封件8設(shè)于石墨管4與管孔之間，參見圖3以及圖1、圖2。圖1所示的熱管(圖3中的與 此相同)，石墨管密封壓板41位于空氣管箱10內(nèi)(參見圖3)。圖2所示的熱管，其石墨管 4的連接端一般是伸入空氣管箱10內(nèi)一小段。現(xiàn)有的熱管空氣預(yù)熱器，煙氣管箱箱板的材
5料一般為碳鋼，其內(nèi)表面也存在低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕問題。本實(shí)用新型的熱管空氣預(yù)熱器， 在煙氣管箱11箱板的內(nèi)表面設(shè)有石墨板12，可以防止箱板內(nèi)表面發(fā)生低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐 蝕。石墨板12通常是用黏結(jié)劑(例如酚醛石墨膠等)粘接在箱板內(nèi)表面上。管板9和石 墨板12材料的要求與常用種類，與石墨管4相同。 由于管板9與石墨管4的材料相同，因而不必?fù)?dān)心熱膨脹差帶來的影響。管孔密 封件8的結(jié)構(gòu)與材料，與現(xiàn)有設(shè)于熱管與管孔之間的管孔密封件相同；其具體的材料要求 與常用種類，與第二密封圈6相同。石墨管4與管孔密封件8之間、管孔密封件8與管孔之 間的配合，均為緊配合。管孔密封件8最好是采用聚四氟乙烯；它的熱膨脹系數(shù)大，熱態(tài)下 可保持良好的密封，漏風(fēng)系數(shù)??；潤滑性能好，使石墨管4能夠自由伸縮，石墨管4與管孔密 封件8之間能夠保持良好的軟接觸。 本實(shí)用新型的熱管空氣預(yù)熱器，按常規(guī)方式操作，說明從略。圖3中，以實(shí)心箭頭 示出煙氣的流動(dòng)方向，空心箭頭示出空氣的流動(dòng)方向。 本實(shí)用新型的熱管主要用于熱管空氣預(yù)熱器，熱管空氣預(yù)熱器主要用于石油化 工、煤化工行業(yè)的管式加熱爐裝置中。
權(quán)利要求一種熱管，設(shè)有管殼，管殼內(nèi)裝有工質(zhì)(5)，其特征在于所述的管殼由金屬管(2)和石墨管(4)組成，金屬管(2)的連接端和石墨管(4)的連接端通過螺紋連接，兩個(gè)連接端之間設(shè)有第一密封圈(3)，金屬管(2)的封閉端設(shè)有與其焊接連接的金屬管塞(1)，石墨管(4)的封閉端設(shè)有與其螺紋連接的石墨管封頭(7)，兩者之間設(shè)有第二密封圈(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管，其特征在于金屬管(2)為翅片管或光管，金屬管(2) 和金屬管塞(1)的材料為碳鋼或不銹鋼，石墨管(4)為光管，石墨管(4)和石墨管封頭(7) 的材料為酚醛樹脂石墨、呋喃石墨、二乙烯基苯石墨、聚四氟乙烯石墨或聚丙烯石墨。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管，其特征在于第二密封圈(6)的材料為聚四氟乙烯、氟橡膠、硅橡膠或膨脹石墨。
4. 一種熱管空氣預(yù)熱器，設(shè)有熱管、空氣管箱(10)和煙氣管箱(ll)，空氣管箱(10)與 煙氣管箱(11)之間設(shè)有管板(9)，管板(9)上設(shè)有管孔，熱管與管孔之間設(shè)有管孔密封件 (8)，其特征在于熱管為權(quán)利要求l所述的熱管，熱管的金屬管(2)設(shè)于空氣管箱(10)內(nèi)， 石墨管(4)設(shè)于煙氣管箱(11)內(nèi)，管板(9)的材料為石墨，所述的管孔密封件(8)設(shè)于石 墨管(4)與管孔之間，煙氣管箱(11)箱板的內(nèi)表面設(shè)有石墨板(12)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于管板(9)和石墨板(12)的材 料為酚醛樹脂石墨、呋喃石墨、二乙烯基苯石墨、聚四氟乙烯石墨或聚丙烯石墨。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于管孔密封件(8)的材料 為聚四氟乙烯、氟橡膠、硅橡膠或膨脹石墨。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種熱管和熱管空氣預(yù)熱器，以解決現(xiàn)有管殼材料為金屬或金屬受熱段換熱面覆蓋搪瓷層的熱管用于熱管空氣預(yù)熱器時(shí)發(fā)生低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕等問題。本實(shí)用新型熱管的管殼由金屬管(2)和石墨管(4)組成，金屬管的連接端和石墨管的連接端通過螺紋連接，兩個(gè)連接端之間設(shè)有第一密封圈(3)。金屬管的封閉端設(shè)有與其焊接連接的金屬管塞(1)。石墨管的封閉端設(shè)有與其螺紋連接的石墨管封頭(7)，兩者之間設(shè)有第二密封圈(6)。熱管空氣預(yù)熱器采用本實(shí)用新型的熱管，管板材料為石墨，煙氣管箱箱板的內(nèi)表面設(shè)有石墨板。本實(shí)用新型的熱管主要用于熱管空氣預(yù)熱器，熱管空氣預(yù)熱器主要用于石油化工、煤化工行業(yè)的管式加熱爐裝置中。
文檔編號(hào)F28D15/02GK201463674SQ20092009182
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者鄭戰(zhàn)利, 高曉紅 申請(qǐng)人:中國石油化工集團(tuán)公司;中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司