專利名稱：管件金屬預(yù)熱器熱膨脹補(bǔ)償管件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱交換或傳熱設(shè)備的通用部件。
利用工業(yè)爐煙氣余熱來予熱空氣或煤氣的熱交換裝置，已成為國內(nèi)外各類工業(yè)爐窯必備的節(jié)能裝置。該裝置從材質(zhì)上可統(tǒng)分為金屬予熱器和陶質(zhì)予熱器兩大類。
從廿世紀(jì)五十年代起，由于耐熱鋼制作技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了金屬予熱器的發(fā)展。金屬予熱器有兩大優(yōu)點(diǎn)一是氣密性好，可予熱高壓氣體以適應(yīng)各類燃燒器的需要；二是金屬管壁導(dǎo)熱性好，熱惰性小，易于控制。
然而，金屬予熱器的弱點(diǎn)之一是受熱膨脹量大。特別是鋼管式予熱器，包括平滑鋼管式，管內(nèi)帶各種形式插件的以及管狀噴流予熱器等，都必須采用各種方法進(jìn)行鋼管熱膨脹補(bǔ)償，否則會(huì)出現(xiàn)焊縫拉裂或予熱器受熱膨脹后嚴(yán)重變形而損壞。常見的熱膨脹補(bǔ)償管件有兩種1.彎管熱膨脹補(bǔ)償管件見


圖1。其主要結(jié)構(gòu)為熱風(fēng)管是彎曲的鋼管(1)，上集風(fēng)箱底板(2)，下集風(fēng)箱底板(3)，上集風(fēng)箱(4)和下集風(fēng)箱(5)，該裝置可補(bǔ)償鋼管的熱膨脹。但是，由于鋼管熱膨脹引起的上下底板受力不均，從而導(dǎo)致底板變形?？拷邷?zé)煔馓幍膸着艧犸L(fēng)管受熱變形程度大，鋼管與底板處的連接焊縫仍有拉裂的危險(xiǎn)。
2.冷、熱風(fēng)箱接口處加接波紋管補(bǔ)償管件或者在集風(fēng)箱上增加波紋板補(bǔ)償。亦有兩種方式組合形成見圖2。冷熱風(fēng)箱波紋管熱膨脹補(bǔ)償管件(6)，集風(fēng)箱體上的波紋板熱膨脹補(bǔ)償管件(7)。這種結(jié)構(gòu)雖然可以較大程度上補(bǔ)償鋼管的受熱膨脹，但是仍然難以克服由于各管之間受熱差別，引起各管的熱膨脹量差別較大而造成上下集風(fēng)箱的底板變形，從而使底板與管子之間的焊縫拉裂。當(dāng)煙氣溫度較高的大型加熱爐上應(yīng)用的予熱器，其熱脹引起焊縫拉裂的現(xiàn)象更為嚴(yán)重。
上述兩種予熱器中的熱膨脹補(bǔ)償管件，都未能較好地解決由于熱膨脹引起的焊縫拉裂現(xiàn)象。嚴(yán)重地影響著予熱器的使用壽命。特別是有些爐窯結(jié)構(gòu)限制，只能采用臥式的管式金屬予熱器時(shí)，則無法克服由于熱膨脹造成予熱器焊縫拉裂而導(dǎo)致予熱器的損壞。
本發(fā)明目的在于克服目前所采用的彎管熱補(bǔ)償管件或冷熱風(fēng)箱接口處用波紋管熱膨脹補(bǔ)償管件及集風(fēng)箱的波紋板熱補(bǔ)償管件的缺點(diǎn)。本發(fā)明采用熱風(fēng)管在集風(fēng)箱內(nèi)的可移動(dòng)的內(nèi)部波紋管熱膨脹補(bǔ)償管件，避免由于熱風(fēng)管受熱不均引起各熱風(fēng)管熱膨脹量的不同，造成熱膨脹補(bǔ)償管件的底板變形而導(dǎo)致焊縫拉裂的現(xiàn)象，從而有效地提高了管式予熱器的壽命。同時(shí)還可以利用本發(fā)明而采用臥式的管式金屬予熱器，仍可以保證其使用壽命。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)在于采用移動(dòng)式的底板與熱風(fēng)管焊接，同時(shí)在移動(dòng)式底板與集風(fēng)箱的固定底板之間采用具有一定彈性的波紋板密封連接，在集風(fēng)箱內(nèi)部構(gòu)成可以移動(dòng)的熱膨脹補(bǔ)償管件。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)見圖3。包括上集風(fēng)箱的固定式金屬底板(8)、可移動(dòng)底板(9)，熱風(fēng)鋼管(10)，波紋板或波紋管(11)，下集風(fēng)箱底板(12)。集風(fēng)箱底板根據(jù)熱風(fēng)管直徑和數(shù)量相應(yīng)開孔，開孔是保證熱風(fēng)管受熱膨脹移動(dòng)的。可移動(dòng)的底板與熱風(fēng)管焊接，再采用彈性波紋板將固定底板與移動(dòng)底板密封連接，在集風(fēng)箱內(nèi)構(gòu)成可移動(dòng)的整體的熱膨脹補(bǔ)償管件。
本實(shí)用新型可將予熱器的全部熱風(fēng)管與移動(dòng)底板焊接成為一個(gè)整體，采用彈性波紋板將移動(dòng)底板與集風(fēng)箱固定底板密封連接，構(gòu)成整體熱膨脹補(bǔ)償管件。對于大型予熱器，迎熱煙氣的前幾排熱風(fēng)管與后幾排熱風(fēng)管溫差較大，熱膨脹量差別大。為了避免或減少移動(dòng)底板的變形，可依據(jù)熱風(fēng)鋼管間的溫差程度和熱膨脹量的大小，將移動(dòng)底板分為兩組或多組，分別將熱風(fēng)管按變形量大小亦相應(yīng)分為幾組，相應(yīng)將熱風(fēng)管和移動(dòng)底板焊接。再選擇不同變形量的彈性波紋板，分別將移動(dòng)底板和固定底板密封連接，構(gòu)成兩組以上的不同變形量的管狀予熱器的熱膨脹補(bǔ)償管件，見圖4。
本實(shí)用新型可用于立式或臥式的管式金屬予熱器。同時(shí)，在熱風(fēng)管的兩端都設(shè)置移動(dòng)式的底板，分別與熱風(fēng)管兩端固定焊接，再采用波紋板或波紋管將固定板與移動(dòng)板密封連接。可以根據(jù)熱風(fēng)管的溫度分布，分組構(gòu)成兩組以上的不同熱變形量的熱膨脹補(bǔ)償管件。
本實(shí)用新型的實(shí)施例為臥式，正交逆流予熱器，煙氣溫度950～1000℃，煙氣量為10000標(biāo)米3／時(shí)，空氣予熱溫度為450℃，空氣量為8000～10000標(biāo)米3／時(shí)。予熱器換熱面積100m2。予熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)予熱器長4.5米、寬2米、高1.45米。熱風(fēng)鋼管直徑為57毫米，熱風(fēng)鋼管有效長度2米，數(shù)量為300根。予熱器分為三組，第一組80根熱風(fēng)鋼管，第二組100根熱風(fēng)鋼管，第三組120根1Cr18Ni9Ti熱風(fēng)鋼管，其最前排熱風(fēng)鋼管管壁最高溫度為700℃，其熱風(fēng)鋼管最大熱膨脹伸長量約為26毫米。根據(jù)熱風(fēng)鋼管的最大熱膨脹伸長量，在予熱器兩側(cè)集風(fēng)箱內(nèi)都采用一組移動(dòng)鋼質(zhì)底板，用異形波紋板密封連接，每端選用一個(gè)波紋的異形波紋板，密封連接移動(dòng)鋼質(zhì)底板和集風(fēng)箱固定底板的熱膨脹補(bǔ)償管件。每個(gè)波紋板的拉伸或壓縮量均為20毫米。其結(jié)構(gòu)見圖5，第三組1Cr18Ni9Ti熱風(fēng)鋼管具有兩端移動(dòng)鋼質(zhì)底板的熱膨脹補(bǔ)償管件(13)，第二組100根熱風(fēng)鋼管亦具有兩端移動(dòng)鋼質(zhì)底板的熱膨脹補(bǔ)償管件(14)，第一組80根熱風(fēng)鋼管具有一端移動(dòng)鋼質(zhì)底板的熱膨脹補(bǔ)償管件(15)，絕熱層(16)。圖6為圖5的A－A剖面。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，熱膨脹補(bǔ)償效果良好，適應(yīng)范圍廣，有效地提高換熱器的使用壽命，可用于立式或臥式管式金屬予熱器。
權(quán)利要求1.管狀金屬予熱器熱膨脹補(bǔ)償管件，包括鋼管、波紋板、固定式金屬底板，其特征在于開孔的固定金屬底板、移動(dòng)式金屬板，其間采用波紋板密封連接成整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱膨脹補(bǔ)償管件，其特征在于依據(jù)鋼管間溫差和熱膨脹量的大小，可制成兩組以上的管狀予熱器熱膨脹補(bǔ)償管件。根據(jù)熱風(fēng)鋼管溫度和熱變形量大小，選擇相應(yīng)變形量的波紋板的熱膨脹補(bǔ)償管件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱膨脹補(bǔ)償管件，其特征在于實(shí)施例為臥式正交逆流予熱器，煙氣溫度950～1000℃，煙氣量10000標(biāo)米3／時(shí)，空氣予熱溫度450℃，空氣量為8000～10000標(biāo)米3／時(shí)，予熱器的結(jié)構(gòu)尺寸長4.5米，寬2米、高1.45米，熱風(fēng)管直徑57毫米，熱風(fēng)管有效長度2米，熱風(fēng)管數(shù)量為300根，分為三組。第一組80根，第二組100根，第三組120根熱風(fēng)管，根據(jù)最前排熱風(fēng)管管壁溫度700℃，其最大熱膨脹伸長量為26毫米，根據(jù)熱風(fēng)管的最大熱膨脹量和臥式予熱器的特點(diǎn)，在予熱器兩側(cè)的集風(fēng)箱內(nèi)都采用兩組移動(dòng)式鋼質(zhì)底板，每端用異型單波紋板密封連接移動(dòng)鋼質(zhì)底板和集風(fēng)箱固定底板，第一組80根熱風(fēng)鋼管具有一端移動(dòng)鋼質(zhì)底板，第二組100根熱風(fēng)鋼管具有兩端移動(dòng)鋼質(zhì)底板，第三組120根1Cr18Ni9Ti熱風(fēng)鋼管具有兩端移動(dòng)鋼質(zhì)底板。
專利摘要本實(shí)用新型管狀金屬預(yù)熱器熱膨脹補(bǔ)償管件屬于熱交換設(shè)備的通用部件。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)采用移動(dòng)式底板與熱風(fēng)管焊接，同時(shí)在移動(dòng)式底板與集風(fēng)箱底板間，采用具有一定彈性的波紋板密封連接，在集風(fēng)箱內(nèi)部構(gòu)成可移動(dòng)的熱膨脹補(bǔ)償管件?？杀苊鉄犸L(fēng)管受熱引起熱風(fēng)管熱膨脹量不同所造成的焊縫拉裂現(xiàn)象，從而，有效地提高了管式預(yù)熱器的使用壽命。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，熱膨脹補(bǔ)償效果良好，可用于立式或臥式管式高溫金屬預(yù)熱器。
文檔編號(hào)F28F1/00GK2101209SQ91225019
公開日1992年4月8日 申請日期1991年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月21日
發(fā)明者畢云江 申請人:北京科技大學(xué)