專利名稱：高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器。主要用于管式加熱爐煙氣余熱回收系統(tǒng)。屬于石化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
上世紀(jì)七十年代末，由于世界性能源危機(jī)的出現(xiàn)，石化行業(yè)中的耗能大戶管式加熱爐采取了各種節(jié)能措施，回收煙氣余熱以降低排煙溫度提高爐子熱效率。在眾多的節(jié)能措施中尤以采用空氣預(yù)熱器由煙氣直接預(yù)熱燃燒空氣的系統(tǒng)更簡便，自成體系而不受裝置上工藝流程的約束成為最主要的節(jié)能措施。鋼管式空氣預(yù)熱器由于其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，價格便宜，運(yùn)行可靠而受到廣泛的應(yīng)用。
鋼管式空氣預(yù)熱器的煙氣入口溫度不超過450℃，一般在300～380℃，這主要從預(yù)熱器端管板的通用材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的抗熱脹性能所考慮的，因此空氣預(yù)熱溫度通常在300℃以下。
近年來，隨著裝置的逐漸大型化和對余熱回收理念的改變，余熱回收已不單純是將加熱爐對流段換熱流程尾部的低溫位余熱進(jìn)行回收，而是從整個裝置的能量平衡進(jìn)行考慮，將加熱爐燃燒空氣預(yù)熱溫度提高到500℃以上，特別是對乙烯裂解爐、制氫轉(zhuǎn)化爐、焚燒爐等爐膛溫度較高，熱負(fù)荷較大的爐型，提高燃燒空氣溫度對整個裝置的能量平衡及節(jié)能降耗有著異常顯著的效果。在某些化工行業(yè)的裝置上，燃燒空氣的溫度已達(dá)670℃。
傳統(tǒng)的鋼管式空氣預(yù)熱器無論是立式還是臥式，在管束的進(jìn)出口端均有管板，兩端管板與管束、兩端管板與對流鋼架均為剛性連接，在高溫下難以解決熱膨脹問題。因此，該結(jié)構(gòu)已不能滿足新參數(shù)提出的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種在高溫下能解決熱膨脹問題的高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，包括預(yù)熱器殼體和回程管束，回程管束包括低溫集箱、低溫管束、中間集箱、高溫管束和高溫集箱，低溫集箱和高溫集箱上部敞口，低溫管束的管子上端與低溫集箱固定連接；高溫管束的管子上端與高溫集箱固定連接，低溫管束的管子和高溫管束的管子的下端均與中間集箱固定連接，這五個部件組成一個U形，稱之為回程管束，回程管束的上部與預(yù)熱器殼體的頂部固定連接，下部為懸垂?fàn)顟B(tài)，殼體左右為煙氣進(jìn)出口，上部為回程管束的安裝口即空氣的進(jìn)出口?？諝庾吖艹?，由低溫集箱進(jìn)入，經(jīng)低溫管束、中間集箱、高溫管束，從高溫集箱出去；煙氣走預(yù)熱器殼程，與空氣的走向為交錯逆流。
當(dāng)煙氣溫度發(fā)生變化時，低溫管束、高溫管束及中間集箱可沿管束軸線方向自由地伸長或縮短。因此，本發(fā)明在高溫下能解決熱膨脹問題的高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器。


圖1為具有單個回程管束的本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2為圖1的左側(cè)視圖。
圖3為單個回程管束的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3的左側(cè)視圖。
圖5為單排三列回程管束組合后的本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖6為圖5的左側(cè)視圖。
圖7為兩排三列回程管束組合后的本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖8為圖7的左側(cè)視圖。
圖9為外加高頻翅片，內(nèi)加擾流片的傳熱管結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖中1—預(yù)熱器殼體；2—回程管束；3—回彎頭；21—低溫集箱；22—低溫管束；23—中間集箱；24—高溫管束；25—高溫集箱。
具體實施例方式參見圖1～2，圖1～2為本發(fā)明的具有單個回程管束的高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器整體結(jié)構(gòu)剖視圖。它主要由預(yù)熱器殼體1和單個回程管束2組成。預(yù)熱器殼體1由鋼架11、壁板12及內(nèi)襯里13組成。單個回程管束2由帶有進(jìn)口法蘭的低溫集箱21、低溫管束22、中間集箱23、高溫管束24和帶有進(jìn)口法蘭的高溫集箱25組成。低溫管束22的管子的上端按相同的管間距和排間距與低溫集箱21箱底焊接在一起；高溫管束24的管子按相同的管間距和排間距與高溫集箱25箱底焊接在一起，低溫管束22的管子和高溫管束24的管子的下端同時與中間集箱23箱頂焊接在一起，這五個部件焊好后組成一個U形，稱之為單個回程管束2，如圖3～4。殼體1左右為煙氣進(jìn)出口16、14，上部為回程管束的安裝口即空氣的進(jìn)出口18、17，前后部為全封閉，底部為全封閉，但在底部中部為一個矩形槽15。殼體1里面均襯有耐熱襯里13。回程管束2的上部也就是低溫集箱21和高溫集箱22焊在殼體1的頂部鋼結(jié)構(gòu)11上，其特點(diǎn)是空氣的進(jìn)口和出口均在同一側(cè)?；爻坦苁?的中下部也就是低溫管束22、高溫管束24以及與它們相連接的中間集箱23自然下垂，中間集箱23位于殼體1底部的矩形槽15內(nèi)，中間集箱13底部與襯里13之間留有管束垂直向下的熱脹間隙e，周邊留有安裝間隙f?？諝庾吖艹?，由低溫集箱21進(jìn)入，經(jīng)低溫管束22、中間集箱23、高溫管束24，從高溫集箱25出去；煙氣走預(yù)熱器殼程，與空氣的走向為交錯逆流。當(dāng)煙氣溫度發(fā)生變化時，低溫管束22、高溫管束24及中間集箱23可沿管束軸線方向自由地伸長或縮短。
單個回程管束是從結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安裝便捷上考慮的最小換熱單元。低溫管束和高溫管束的列數(shù)及排數(shù)可作適當(dāng)調(diào)整。煙氣及空氣的質(zhì)量流速可通過增減回程管束的列數(shù)來進(jìn)行調(diào)整，而煙氣換熱溫差的大小則可通過增減回程管束的排數(shù)來進(jìn)行調(diào)整。也就是回程管束的列和排可進(jìn)行任意組合。整個高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器可由單個回程管束和殼體組成。也可由M列個回程管束和殼體組成，如圖5～6；或由N排個回程管束和殼體組成；或由M列個回程管束和N排個回程管束以及殼體組成。M和N為大于1的整數(shù)，但當(dāng)N大于1排時，排與排的空氣進(jìn)出口之間須加回彎頭進(jìn)行連接。
低溫管束的管子與高溫管束的管子有效換熱長度相同，管子的列數(shù)相同，管子的排數(shù)可不相同，但低溫管束的管子的排數(shù)等于或少于高溫管束管子的排數(shù)。低溫管束及高溫管束可根據(jù)自身不同的管壁溫度而采用不同的管材。
在高溫?zé)煔馇闆r下(700～900℃)，為安全可靠，換熱管宜采用光管；而中低溫度情況下，換熱管宜采用管內(nèi)外增加了強(qiáng)化傳熱元件的換熱管，如管外加高頻焊翅片，管內(nèi)加擾流片，如圖9所示。
權(quán)利要求
1.一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于它包括預(yù)熱器殼體(1)和回程管束(2)，回程管束(2)包括低溫集箱(21)、低溫管束(22)、中間集箱(23)、高溫管束(24)和高溫集箱(25)，低溫集箱(21)和高溫集箱(25)上部敞口，低溫管束(22)的管子上端與低溫集箱(21)固定連接；高溫管束(24)的管子上端與高溫集箱(25)固定連接，低溫管束(22)的管子和高溫管束(24)的管子的下端均與中間集箱(23)固定連接，這五個部件組成一個U形，稱之為回程管束，回程管束(2)的上部與預(yù)熱器殼體(1)的頂部固定連接，下部為懸垂?fàn)顟B(tài)，殼體(1)左右為煙氣進(jìn)出口(16、14)，上部為回程管束(2)的安裝口即空氣的進(jìn)出(18、17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于回程管束(2)為單個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于回程管束(2)有M列個，M為大于1的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于回程管束有N排個，N為大于1的整數(shù)，排與排的空氣進(jìn)出口(18、17)之間用回彎頭(3)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于回程管束有M列個和有N排個，M、N為大于1的整數(shù)，排與排的空氣進(jìn)出口(18、17)之間用回彎頭(3)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4、5所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于中間集箱(13)底部與殼體底部之間留有管束垂直向下的熱脹間隙e。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4、5所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于殼體1底部中部為一個槽(15)，中間集箱(23)位于殼體(1)底部的槽(15)內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4、5所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于殼體(1)里面均襯有耐熱襯里(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4、5所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于低溫管束(21)的管子與高溫管束(24)的管子有效換熱長度相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，其特征在于低溫管束(21)的管子的排數(shù)等于或少于高溫管束(24)管子的排數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器，包括預(yù)熱器殼體1和回程管束2，回程管束2包括低溫集箱21、低溫管束22、中間集箱23、高溫管束24和高溫集箱25，低溫管束22的管子上端與低溫集箱21固定連接；高溫管束24的管子上端與高溫集箱25固定連接，低溫管束22的管子和高溫管束24的管子的下端均與中間集箱23固定連接，這五個部件組成一個U形，回程管束2的上部與預(yù)熱器殼體1的頂部固定連接，下部為懸垂?fàn)顟B(tài)，殼體1左右為煙氣進(jìn)出口16、14，上部為回程管束的安裝口即空氣的進(jìn)出口18、17。當(dāng)煙氣溫度發(fā)生變化時，低溫管束、高溫管束及中間集箱可沿管束軸線方向自由地伸長或縮短。因此，本發(fā)明在高溫下能解決熱膨脹問題的高溫節(jié)能鋼管式空氣預(yù)熱器。
文檔編號F23L15/04GK1563802SQ20041001440
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者周國華, 陶賢, 曹惠忠, 劉亞萍 申請人:江陰市石油化工設(shè)備有限公司