專利名稱：一種熱管空氣預(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。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。目前工 業(yè)用熱管元件，包括受熱段和冷卻段；受熱段設(shè)于煙氣管箱內(nèi)，冷卻段設(shè)于空氣管箱內(nèi)。熱 管的管殼一般由碳鋼制成，沒(méi)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(wèn)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?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕的效果也不十分理 想。另外，現(xiàn)有熱管空氣預(yù)熱器的管板和煙氣管箱箱板的材料一般也為金屬(最常用的是 碳鋼)，與煙氣接觸的表面同樣存在低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種熱管空氣預(yù)熱器，以解決現(xiàn)有熱管空氣預(yù)熱器存在 低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕的問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種熱管空氣預(yù)熱器，設(shè)有熱
管、空氣管箱和煙氣管箱，熱管包括受熱段和冷卻段，冷卻段設(shè)于空氣管箱內(nèi)，空氣管箱與
煙氣管箱之間設(shè)有管板，管板上設(shè)有管孔，熱管管殼和煙氣管箱箱板的材料為金屬，其特征
在于熱管的受熱段設(shè)于石墨套管內(nèi)，石墨套管設(shè)于煙氣管箱內(nèi)，石墨套管與管板上的管孔
之間設(shè)有管孔密封件，管板的材料為石墨，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)用新型熱管空氣預(yù)熱器，熱管的
受熱段設(shè)于石墨套管內(nèi)，石墨套管設(shè)于煙氣管箱內(nèi)。石墨材料具有超強(qiáng)的耐硫酸腐蝕性能，
可以抵御低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕；熱管的受熱段受到石墨套管的保護(hù)，不與煙氣接觸，也防止
了低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕的發(fā)生。同時(shí)，石墨材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較高，約可達(dá)100W/m'K。熱
管空氣預(yù)熱器在正常操作過(guò)程中，在一定的煙氣溫度下，熱管的受熱段與石墨套管緊密配
合，之間的接觸熱阻較小。石墨套管從煙氣中獲得的熱量可以高效傳遞給熱管受熱段，使熱
管受熱段可以經(jīng)石墨套管有效地吸收煙氣的熱量。由于空氣基本上沒(méi)有腐蝕性，所以熱管
的冷卻段設(shè)于空氣管箱內(nèi)，用于向空氣中釋放熱量。采用本實(shí)用新型方案，既可以防止熱管
發(fā)生低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕，又能充分發(fā)揮其優(yōu)良的傳熱性能。(2)管板的材料為石墨，煙氣
管箱箱板的內(nèi)表面設(shè)有石墨板；利用石墨材料的耐腐蝕性能，可以有效地防止管板和煙氣
管箱箱板與煙氣接觸的表面發(fā)生低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕。 由于以上的原因，本實(shí)用新型的熱管空氣預(yù)熱器能夠解決低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕問(wèn)題，可以在較低的煙氣排放溫度下長(zhǎng)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)用新型熱管空氣預(yù)熱器的成本不高，不會(huì)因成本問(wèn) 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(shuō)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)用新型熱管空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的熱管空氣預(yù)熱器，設(shè)有熱管2、空氣管箱1和煙氣管箱6。 熱管2包括受熱段和冷卻段，管殼內(nèi)裝有工質(zhì)(工質(zhì)為水、乙醇或甲苯等)；其中冷卻段設(shè) 于空氣管箱l內(nèi)。圖1中，熱管2未剖視?？諝夤芟?與煙氣管箱6之間設(shè)有管板5，管板 5上設(shè)有管孔。熱管2管殼和煙氣管箱6箱板的材料為金屬。 參見(jiàn)圖1，熱管2的受熱段設(shè)于石墨套管3內(nèi)，石墨套管3設(shè)于煙氣管箱6內(nèi)。石 墨套管3由管孔穿過(guò)，與管板5上的管孔之間設(shè)有管孔密封件4。管板5的材料為石墨。煙 氣管箱箱板的材料最常用的是碳鋼；煙氣管箱6箱板的內(nèi)表面設(shè)有石墨板7，石墨板7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。 石墨套管3、管板5和石墨板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(shù)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。由于管板5與石墨套管3的材料相同，因而不必?fù)?dān)心熱膨脹差帶來(lái)的影響。石墨 套管3 —般采用模壓成形法制造。 熱管2管殼的材料一般為碳鋼或不銹鋼。熱管2的冷卻段可以為翅片管或光管， 圖l所示為翅片管。熱管2的冷卻段設(shè)于空氣管箱1內(nèi)，用于向空氣中釋放熱量。熱管2 的受熱段為光管；將其插入石墨套管3內(nèi)，即完成兩者的裝配。熱管2受熱段與石墨套管 3之間留有一定的徑向裝配間隙，一般為0. 1 0. 6毫米。碳鋼材料的平均線膨脹系數(shù)為 11.53X10—6毫米/毫米 °C (IO(TC時(shí))，不銹鋼材料的平均線膨脹系數(shù)為16.54X10—6毫 米/毫米"C (IO(TC時(shí))，石墨材料的平均線膨脹系數(shù)為5.5X10—6毫米/毫米"C (IO(TC 時(shí))。熱管空氣預(yù)熱器在正常操作過(guò)程中，在一定的煙氣溫度下，由于石墨套管3的熱膨脹 量要比熱管2受熱段的小，熱管2受熱段與石墨套管3之間的徑向裝配間隙基本上會(huì)消失； 熱管2的受熱段與石墨套管3緊密配合，之間的接觸熱阻較小。石墨材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較 高，約可達(dá)100W/m *K。石墨套管3首先從煙氣中獲得熱量，再高效傳遞給熱管2受熱段，使 熱管2受熱段可以經(jīng)石墨套管3有效地吸收煙氣的熱量。熱管2受熱段的底端與石墨套管 3的底端之間也需留出一定間隙，以吸收熱膨脹。在熱管空氣預(yù)熱器制造過(guò)程中，可以在熱 管2的受熱段與石墨套管3裝配完成后再一起安裝于熱管空氣預(yù)熱器內(nèi)；也可以先將石墨 套管3安裝于熱管空氣預(yù)熱器內(nèi)，再將熱管2的受熱段插入石墨套管3。 管孔密封件4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基本相 同。具體來(lái)說(shuō)，管孔密封件4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。石墨套管3與管孔密封件4之間、管孔密封件4與管孔之間的配合，均為緊配合。管孔密封件4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)?。粷?rùn)滑性能好，使石墨套
管3能夠自由伸縮，石墨套管3與管孔密封件4之間能夠保持良好的軟接觸。 本實(shí)用新型熱管空氣預(yù)熱器按常規(guī)方式操作，說(shuō)明從略。本實(shí)用新型熱管空氣預(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)利要求一種熱管空氣預(yù)熱器，設(shè)有熱管(2)、空氣管箱(1)和煙氣管箱(6)，熱管(2)包括受熱段和冷卻段，冷卻段設(shè)于空氣管箱(1)內(nèi)，空氣管箱(1)與煙氣管箱(6)之間設(shè)有管板(5)，管板(5)上設(shè)有管孔，熱管(2)管殼和煙氣管箱(6)箱板的材料為金屬，其特征在于熱管(2)的受熱段設(shè)于石墨套管(3)內(nèi)，石墨套管(3)設(shè)于煙氣管箱(6)內(nèi)，石墨套管(3)與管板(5)上的管孔之間設(shè)有管孔密封件(4)，管板(5)的材料為石墨，煙氣管箱(6)箱板的內(nèi)表面設(shè)有石墨板(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于石墨套管(3)、管板(5)和石墨板(7)的材料為酚醛樹(shù)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2所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于熱管(2)管殼的材料為碳鋼或不銹鋼，熱管(2)受熱段與石墨套管(3)之間的徑向裝配間隙為0. 1 0. 6毫米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管空氣預(yù)熱器，其特征在于管孔密封件(4)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)用新型屬于石油化工、煤化工傳熱設(shè)備領(lǐng)域，公開(kāi)了一種熱管空氣預(yù)熱器，以解決現(xiàn)有熱管空氣預(yù)熱器存在低溫?zé)煔馑崧饵c(diǎn)腐蝕的問(wèn)題。本實(shí)用新型設(shè)有熱管(2)、空氣管箱(1)和煙氣管箱(6)。熱管(2)的冷卻段設(shè)于空氣管箱(1)內(nèi)。熱管(2)的受熱段設(shè)于石墨套管(3)內(nèi)，石墨套管(3)設(shè)于煙氣管箱(6)內(nèi)；石墨套管(3)與管板(5)上的管孔之間設(shè)有管孔密封件(4)。管板(5)的材料為石墨，煙氣管箱(6)箱板的內(nèi)表面設(shè)有石墨板(7)。本實(shí)用新型主要用于管式加熱爐裝置中。
文檔編號(hào)F28D15/02GK201437988SQ20092009182
公開(kāi)日2010年4月14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(guó)石油化工集團(tuán)公司;中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石油化工工程公司