專利名稱：一種熱管余熱鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于余熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱管余熱鍋爐。
背景技術(shù)：
在石油石化、熱能電力、鋼鐵和輕紡等行業(yè)，許多裝置都存在著放熱或吸熱的能流 過(guò)程。能量利用過(guò)程中，余熱的回收利用是降低裝置能耗的重要途徑。目前有多種余熱回 收利用設(shè)備，熱管余熱鍋爐是其中重要的一種。熱管具有高效的傳熱特性，熱管余熱鍋爐是 一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單和高效的余熱回收設(shè)備。高溫高壓熱管余熱鍋爐，可以利用高溫氣體的熱量 產(chǎn)生10 13MPa的高溫高壓蒸汽(水蒸汽)。中國(guó)專利CN 2377441Y所介紹的高溫高壓熱管余熱鍋爐，鍋爐體內(nèi)分成上部的飽 和水腔和下部的轉(zhuǎn)化氣腔，兩腔間用單層隔板隔開。熱管的蒸發(fā)段(吸熱段)位于轉(zhuǎn)化氣 腔，冷凝段(放熱段)位于飽和水腔。目前工程上基本都采用這種結(jié)構(gòu)，熱管與隔板之間一 般采用螺紋墊片密封或焊接密封。如果采用螺紋墊片密封，不能完全保證高溫高壓下無(wú)泄 漏。如果采用焊接密封，由于隔板兩側(cè)蒸發(fā)段和冷凝段的長(zhǎng)度都較長(zhǎng)，且熱管密集布置，因 此不易于進(jìn)行熱管與隔板之間的焊接，使這種熱管余熱鍋爐的制造比較困難。熱管與隔板 焊接在一起，使熱管的檢修、更換也比較困難。CN 2896023Y所介紹的雙管板熱管余熱鍋爐， 在汽包與煙箱之間設(shè)置雙層管板(即雙層隔板)，上層管板為汽包壁(汽包平底)，下層管 板為煙箱壁(煙箱上蓋板)，上下層管板中間留有空隙。熱管均勻地分布在雙層管板上，分 別和上下層管板焊死。由于熱管與雙層隔板之間采用焊接密封，使這種熱管余熱鍋爐的制 造以及熱管的檢修和更換也比較困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種熱管余熱鍋爐，以解決現(xiàn)有熱管余熱鍋爐所存在的 熱管與隔板之間采用螺紋墊片密封時(shí)可能出現(xiàn)泄漏、采用焊接密封時(shí)使熱管余熱鍋爐的制 造以及熱管的檢修和更換比較困難等問(wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種熱管余熱鍋爐，設(shè)有熱管、 箱體和汽包，汽包位于箱體的上方，兩者之間設(shè)有隔板，隔板上設(shè)有管孔，熱管包括吸熱段 和放熱段，吸熱段設(shè)于箱體內(nèi)，放熱段為光管，其特征在于汽包內(nèi)設(shè)有套管，其頂端為封閉 端、底端為開口端，套管的開口端管段由隔板上的管孔穿過(guò)，其外壁與管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫 底部密封焊接，熱管的放熱段涂有含有碳粉的潤(rùn)滑油脂，設(shè)于套管內(nèi)。采用本實(shí)用新型，具有如下的有益效果(1)套管與隔板之間密封焊接，密封可靠 性好；即使是在高溫高壓條件下，也可以完全防止箱體與汽包之間發(fā)生泄漏。(2)密封焊接 的位置，比較容易實(shí)施焊接作業(yè)，焊接質(zhì)量可以得到更好的保障。熱管的放熱段插入套管或 從套管內(nèi)抽出，都很方便。這樣，就使本實(shí)用新型熱管余熱鍋爐較易于制造，熱管的檢修、更 換也易于進(jìn)行。(3)在工況波動(dòng)導(dǎo)致熱管爆管的情況下，由于套管結(jié)構(gòu)以及密封焊接結(jié)構(gòu)可 以保持完好，箱體與汽包之間仍不會(huì)發(fā)生泄漏，使本實(shí)用新型熱管余熱鍋爐的安全可靠性較高。(4)熱管放熱段設(shè)于套管內(nèi)，之間的傳熱熱阻會(huì)有一定增加，但是對(duì)總傳熱系數(shù)影響 較小。本實(shí)用新型熱管余熱鍋爐仍可以實(shí)現(xiàn)較高的余熱利用率，并且能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行， 其成本也較低。
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)用新型的一種熱管余熱鍋爐沿軸向的剖視圖；這種熱管余熱鍋爐的箱 體與汽包之間設(shè)置的是單層隔板。圖2是箱體與汽包之間設(shè)置雙層隔板的熱管余熱鍋爐采用本實(shí)用新型方案的局 部示意圖。圖1和圖2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所示本實(shí)用新型的熱管余熱鍋爐。它設(shè)有熱管6、箱體1和汽包9。熱管 6垂直設(shè)置。汽包9位于箱體1的上方，兩者之間設(shè)有隔板2。隔板2為單層隔板，其上設(shè) 有管孔。熱管6包括吸熱段和放熱段；吸熱段設(shè)于箱體1內(nèi)，放熱段為光管。汽包9的側(cè)部 設(shè)有進(jìn)水口 10，頂部設(shè)有蒸汽出口 11，蒸汽出口 11的下方設(shè)有氣液分離器12。箱體1的兩 側(cè)分別設(shè)有高溫氣體入口 3、高溫氣體出口 4，底部設(shè)有熱管余熱鍋爐的支架8。箱體1的頂 部與隔板2相連，汽包9通過(guò)底部設(shè)置的法蘭11與隔板2相連。汽包9內(nèi)設(shè)有套管5，其頂端為封閉端、底端為開口端。套管5的開口端管段(指 套管5開口端附近的一段管段)由隔板2上的管孔穿過(guò)，其外壁與管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫底 部密封焊接。熱管6的放熱段(指放熱段外壁)涂有含有碳粉的潤(rùn)滑油脂，設(shè)于套管5內(nèi)。 熱管6的底端(亦即熱管6吸熱段的底端)支撐于支撐件7上；支撐件7可采用槽鋼等構(gòu) 件，固定于箱體1底部箱板的上表面。本實(shí)用新型熱管余熱鍋爐主要用于高溫高壓場(chǎng)合。熱管6采用高溫?zé)峁埽涔ぷ?溫度范圍一般為450 850°C，內(nèi)部工作介質(zhì)采用堿金屬(鈉或鉀)。每根熱管6都是一個(gè) 獨(dú)立的傳熱單元。套管5可采用常用的鍋爐鋼管材料(如20G)制造。圖1 (以及圖2中)， 熱管6未剖視。涂敷熱管6的放熱段所用的潤(rùn)滑油脂，可以采用工業(yè)上所常用的；應(yīng)根據(jù)熱 管6的工作溫度進(jìn)行選擇。熱管余熱鍋爐在操作過(guò)程中，高溫氣體(煙氣、轉(zhuǎn)化氣或煤氣等)由高溫氣體入口 3進(jìn)入箱體1內(nèi)，被熱管6的吸熱段吸收熱量后由高溫氣體出口 4流出。為強(qiáng)化吸熱效果， 熱管6的吸熱段最好采用螺旋翅片管。水由進(jìn)水口 10進(jìn)入汽包9內(nèi)，浸沒套管5。熱管6 的放熱段通過(guò)套管5向水中釋放熱量，水沸騰蒸發(fā)轉(zhuǎn)變成飽和蒸汽。飽和蒸汽經(jīng)氣液分離 器12分離出夾帶的液態(tài)水后由蒸汽出口 11流出。圖1所示本實(shí)用新型熱管余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)，除設(shè)置套管5并將熱管6的放熱段設(shè) 于套管5內(nèi)、套管5的開口端管段外壁與隔板2上管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫底部密封焊接等主 要特征以外，其余均與現(xiàn)有設(shè)置單層隔板的熱管余熱鍋爐基本相同。圖1所示熱管余熱鍋爐在制造過(guò)程中，先取封閉端尚未封閉、呈開口狀態(tài)的套管5，將開口端管段穿過(guò)隔板2上的管孔，在其外壁與管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫底部進(jìn)行密封焊 接。之后，再將熱管6的放熱段涂上含有碳粉的潤(rùn)滑油脂，由套管5的開口端插入套管5內(nèi)。 熱管6的放熱段與套管5之間留有一定的徑向間隙；其中熱管6的放熱段是指放熱段外壁， 套管5是指套管5內(nèi)壁。在熱管6的放熱段涂上含有碳粉的潤(rùn)滑油脂，一方面是為了進(jìn)行 潤(rùn)滑、便于安裝，另一方面是為了填充熱管6的放熱段與套管5之間的徑向間隙、將該間隙 中的空氣從套管5的封閉端排出，以降低熱管6的放熱段與套管5之間的傳熱熱阻。潤(rùn)滑 油脂中摻入碳粉，是為了更好地填充熱管6的放熱段與套管5之間的徑向間隙，改善傳熱效 果，同時(shí)防止熱管6的放熱段與套管5在高溫下粘結(jié)。碳粉粒徑一般為150 300微米，碳 粉含量一般為含有碳粉的潤(rùn)滑油脂總重量的5% 8%。熱管6的放熱段插入套管5之后， 在套管5的封閉端焊接上端蓋51，將封閉端封閉。這個(gè)焊接過(guò)程也是比較方便和容易的。 接著，大致按現(xiàn)有常規(guī)的方法，完成熱管余熱鍋爐的制造與組裝。只是，需要在箱體1底部 箱板的上表面設(shè)置支撐件7，將熱管6的底端支撐于支撐件7上。熱管6的頂端(亦即熱管6放熱段的頂端)與套管5的封閉端之間，應(yīng)留有一定 的軸向間隙(參見圖1)，供操作過(guò)程中熱管6沿軸向向上熱膨脹。由于熱管6的放熱段與 套管5之間還留有徑向間隙，加之熱管6和相鄰部件之間沒有剛性連接，所以操作過(guò)程中每 根熱管6都處于可沿軸向自由伸縮的狀態(tài)；熱管6的熱應(yīng)力較小，有利于安全穩(wěn)定運(yùn)行。在本實(shí)用新型熱管余熱鍋爐停工期間，需要對(duì)熱管6進(jìn)行檢修、更換時(shí)，則如同現(xiàn) 有常規(guī)的做法一樣，首先將熱管余熱鍋爐拆開，然后拆卸熱管6。由于在熱管6的放熱段與 套管5之間留有徑向間隙且該間隙存留有含有碳粉的潤(rùn)滑油脂，熱管6的放熱段與套管5 不會(huì)粘接，所以可以很容易地將熱管6的放熱段從套管5內(nèi)抽出。重新安裝熱管6的過(guò)程， 參見前文對(duì)圖1所示熱管余熱鍋爐制造過(guò)程部分的說(shuō)明。熱管6的放熱段插入套管5之前， 需將套管5封閉端的端蓋51切割掉；熱管6的放熱段插入套管5之后，再在套管5的封閉 端焊接上端蓋51。箱體與汽包之間設(shè)置雙層隔板的熱管余熱鍋爐，如CN 2896023Y所介紹的雙管板 熱管余熱鍋爐，也可采用本實(shí)用新型方案。參見圖2，隔板2為上下兩層，中間留有空隙。上 層隔板與汽包底部相連，下層隔板與箱體頂部相連。套管5的開口端管段分別由兩層隔板 上所設(shè)的管孔穿過(guò)，其外壁與管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫底部密封焊接，參見圖2。這樣，就防止了 箱體和汽包內(nèi)的介質(zhì)向上下兩層隔板中間的空隙泄露。采用上述方案的雙層隔板熱管余熱 鍋爐其余的結(jié)構(gòu)，與圖1所示單層隔板熱管余熱鍋爐基本上相同，詳細(xì)說(shuō)明以及整體結(jié)構(gòu) 示意圖省略。上述雙層隔板熱管余熱鍋爐在制造過(guò)程中，先取封閉端尚未封閉、呈開口狀態(tài)的 套管5，將開口端管段穿過(guò)上層隔板上的管孔，并伸出一段(伸出長(zhǎng)度應(yīng)能穿過(guò)上下兩層隔 板中間的空隙以及下層隔板上的管孔)。之后，在套管5的開口端管段外壁與上層隔板上的 管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫底部進(jìn)行密封焊接。此時(shí)尚未設(shè)置下層隔板；套管5的開口端管段從 上層隔板上的管孔伸出的長(zhǎng)度一般不用太長(zhǎng)，所以可以比較方便和容易地進(jìn)行上述焊接。 焊接完成后再設(shè)置下層隔板，使由上層隔板上的管孔伸出的套管5的開口端管段穿過(guò)下層 隔板上的管孔，在其外壁與下層隔板上的管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫底部進(jìn)行密封焊接。之后，按 與圖1所示單層隔板熱管余熱鍋爐相類似的方法，完成雙層隔板熱管余熱鍋爐的制造與組 裝。雙層隔板熱管余熱鍋爐熱管6的檢修、更換過(guò)程，也與圖1所示的單層隔板熱管余熱鍋爐相類似。本實(shí)用新型設(shè)置單層和雙層隔板的熱管余熱鍋爐在操作過(guò)程上，除熱管6的放熱 段是通過(guò)套管5向水中釋放熱量以外，其余均與現(xiàn)有設(shè)置單層和雙層隔板的熱管余熱鍋爐 基本相同。本實(shí)用新型熱管余熱鍋爐，可用于石油石化、熱能電力、鋼鐵和輕紡等行業(yè)的余熱 回收利用過(guò)程。
權(quán)利要求一種熱管余熱鍋爐，設(shè)有熱管(6)、箱體(1)和汽包(9)，汽包(9)位于箱體(1)的上方，兩者之間設(shè)有隔板(2)，隔板(2)上設(shè)有管孔，熱管(6)包括吸熱段和放熱段，吸熱段設(shè)于箱體(1)內(nèi)，放熱段為光管，其特征在于汽包(9)內(nèi)設(shè)有套管(5)，其頂端為封閉端、底端為開口端，套管(5)的開口端管段由隔板(2)上的管孔穿過(guò)，其外壁與管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫底部密封焊接，熱管(6)的放熱段涂有含有碳粉的潤(rùn)滑油脂，設(shè)于套管(5)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管余熱鍋爐，其特征在于隔板⑵為單層隔板或雙層隔板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱管余熱鍋爐，其特征在于熱管(6)的吸熱段為螺旋翅片管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種熱管余熱鍋爐，屬于余熱回收利用技術(shù)領(lǐng)域，以解決現(xiàn)有熱管余熱鍋爐所存在的熱管與隔板之間采用螺紋墊片密封時(shí)可能出現(xiàn)泄漏、采用焊接密封時(shí)使熱管余熱鍋爐的制造以及熱管的檢修和更換比較困難等問(wèn)題。本實(shí)用新型設(shè)有熱管(6)、箱體(1)和汽包(9)。汽包位于箱體的上方，兩者之間設(shè)有隔板(2)，隔板上設(shè)有管孔。熱管的吸熱段設(shè)于箱體內(nèi)。汽包內(nèi)設(shè)有套管(5)，其頂端為封閉端、底端為開口端。套管的開口端管段由隔板上的管孔穿過(guò)，其外壁與管孔內(nèi)壁之間的環(huán)縫底部密封焊接。熱管的放熱段涂有含有碳粉的潤(rùn)滑油脂，設(shè)于套管內(nèi)。本實(shí)用新型可用于石油石化、熱能電力、鋼鐵和輕紡等行業(yè)的余熱回收利用過(guò)程。
文檔編號(hào)F28D15/02GK201582777SQ20092029839
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者龐晶晶, 李保鋒, 盛維武, 蔡連波, 趙曉青, 陳強(qiáng) 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