一種具補償器保護結構的預熱器的製作方法

2023-05-20 08:26:16

本發明涉及預熱器領域，特別是涉及具補償器保護結構的預熱器。

背景技術：

在冶金、電力等行業有很多熱風爐、加熱爐、燃燒爐、鍋爐產生大量的煙氣，煙氣溫度還比較高，如果直接將煙氣排放掉就會浪費大量的熱量，為了回收煙氣裡的熱量，一般就地使用預熱器將煙氣裡的熱量轉移到這些爐燃燒所需要的空氣、煤氣上，空氣、煤氣預熱後溫度升高，燃燒溫度也隨之提高，這樣就能節省燃料，降低生產成本。

現有的一種板式空氣、煤氣預熱器專用的矩形接口波紋補償器，其結構包括四段直邊波紋和端部分別連接兩兩直邊波紋端部的四段圓弧波紋，構成框狀結構，直邊波紋和圓弧波紋的截斷面為波紋狀，其安裝時框狀結構的兩側分別為接口分別與預熱器的框架和換熱片焊接。

預熱器使用時設備內溫度變化幅度較大，需要使用補償器來補償換熱片和殼體的膨脹量差值，由於換熱介質溫度範圍大、腐蝕性以及現有補償器的結構設計缺點，還有現有的補償器的使用未採取保護措施，在使用中有一些現有補償器過早地出現開裂、腐蝕現象、補償器使用壽命短。

現有補償器拼裝時對接尺寸誤差大，焊接應力大，由於現有補償器的圓弧波紋的製作是直邊波紋再進行彎曲而成型，圓弧波紋和直邊波紋對接誤差高達2-5mm，造成對接誤差大，焊接難度大，焊縫厚，焊縫承受應力過大，補償性能不好。圓弧波紋成型伸縮過度，易開裂。圓弧波紋內側彎曲半徑100mm，彎曲曲率過大，導致材料減薄過大、應力過大易開裂，直邊波紋波距偏小，焊接空間不足,影響焊接質量。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種具補償器保護結構的預熱器，其有效改善了上述現有技術中存在的問題，延長了補償器的使用壽命。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種具補償器保護結構的預熱器，包括框架、設置在框架內的換熱單元及分別連接框架與換熱單元的補償器，還包括用於遮擋住補償器減少熱傳遞和物質接觸的不鏽鋼保護板。

所述補償器包括四段直邊波紋和四段圓弧波紋，直邊波紋和圓弧波紋的截斷面為波紋狀，所述圓弧波紋的兩端分別還延伸有直邊段，所述圓弧波紋通過直邊段分別與直邊波紋端部相連接，構成框狀結構，框狀結構的兩側分別為接口，所述框架上設有連接件，其安裝時兩接口分別與連接件和換熱單元連接，所述不鏽鋼保護板構成與補償器相應的框狀結構。

所述換熱單元上設有供與補償器的接口連接的過渡板。

所述換熱單元包括具有換熱氣體進口的低溫換熱單元和具有換熱氣體出口的高溫換熱單元，所述低溫換熱單元和高溫換熱單元與框架之間分別在向外的一側通過所述補償器連接，所述高溫換熱單元連接補償器的一側為熱源氣體進口，所述高溫換熱單元連接的補償器的不鏽鋼保護板設置在補償器框狀結構內則面，所述低溫換熱單元連接補償器的一側為熱源氣體出口，所述低溫換熱單元連接的補償器的不鏽鋼保護板設置在補償器框狀結構的外側面。

連接在補償器框狀結構內則面的不鏽鋼保護板的一側邊沿通過可拆裝的方式連接在框架上設有供與補償器連接的連接件上，其另一側邊靠近換熱單元與補償器接口的連接處但不與換熱單元固定連接；連接另一補償器框狀結構外側面的不鏽鋼保護板的一側邊沿固定連接在換熱單元與補償器連接處的換熱單元上，其另一側邊沿靠近框架但不與框架固定連接。

所述不鏽鋼保護板與連接件通過可拆裝的方式連接具體為所述連接件上分布固定設有螺杆，所述不鏽鋼保護板上對應各螺杆開設有通孔，安裝時通過螺杆穿過通孔螺合上螺母鎖固住。

所述不鏽鋼保護板固定連接在換熱單元上的方式採用斷焊固定連接。

通過採用上述技術方案，本發明的有益效果是：通過設置不鏽鋼保護板來減少熱源氣體的熱量傳遞到補償器上，及通過不鏽鋼保護板來阻隔熱源氣體中的腐蝕性物質與補償器接觸，從而來達到對補償器的保護，上述補償器的結構其圓弧波紋增加了與直邊波紋相應的直邊段，直邊波紋和圓弧彎波紋可以實現精確對接，提高焊接質量，便於焊接操作，補償器生產製作時，其波紋的波距可擴大便於焊接操作，增大波高可減小補償器受壓時的內部應力，增大圓弧波紋的彎曲半徑，降低彎曲率降低彎波紋成型的變形程度(波高/彎曲半徑比值)，減小成型應力。

在熱源氣體進口的補償器其框狀結構的內側設置一層不鏽鋼保護板，該不鏽鋼保護板與補償器之間的間隙裡熱源氣體量小，又幾乎靜止，傳熱量很小，因而補償器內側溫度接近外側的煤氣溫度，不鏽鋼的屈服強度較高，因此補償器不易損壞。熱源氣體出口補償器的外側設置一層不鏽鋼保護板，該不鏽鋼保護板與補償器之間的間隙裡冷介質量小，又幾乎靜止，傳熱量很小，還可以擋住絕大多數具有腐蝕性的小液滴，因而補償器外側溫度接近內側的煙氣溫度時外側表面不會結露，外側表面又不會接觸腐蝕溼氣，避免了腐蝕損壞，外側即使少量溼氣進入不鏽鋼保護板和補償器之間也會被烘乾。

附圖說明

圖1是本發明涉及的一種具補償器保護結構的預熱器的結構示意圖。

圖2圖1中a-a向的剖面圖。

圖3圖1中b-b向的剖面圖。

圖4和圖5是本發明涉及的一種具補償器保護結構的預熱器中補償器的結構示意圖。

圖中：

框架1；連接件11；

換熱單元2；低溫換熱單元21；換熱氣體進口211；熱源氣體出口212；

高溫換熱單元22；換熱氣體出口221；熱源氣體進口222；

換熱片通道23；端板24；

補償器3；直邊波紋31；圓弧波紋32；直邊段321；

接口33；過渡板34；不鏽鋼保護板4。

具體實施方式

為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過一種具體實施例來對本發明進行詳細闡述。

本實施例公開的一種具補償器保護結構的預熱器，具體為板式空氣、煤氣預熱器，如圖1-圖5所示，包括框架1、設置在框架1內的換熱單元2及分別連接框架1與換熱單元2不鏽鋼材質的補償器3，所述換熱單元2通常由多個換熱片通道23組合構成，多個換熱片通道23側邊通過端板24連接在一起，換熱單元2與框架1和換熱單元2連接是連接在端板24上，本發明與現有預熱器的不同之處在與，還包括有用於遮擋住補償器3減少熱傳遞和物質接觸的不鏽鋼保護板4。圖中，所述換熱單元2包括具有換熱氣體進口211的低溫換熱單元21和具有換熱氣體出口221的高溫換熱單元22，所述低溫換熱單元21和高溫換熱單元22與框架1之間分別在向外的一側通過所述補償器3連接，如圖1中所示的在圖中的左右兩側，所述高溫換熱單元22連接補償器3的一側為熱源氣體進口222，該側的不鏽鋼保護板4設置在補償器3框狀結構的內則面，如圖2所示，所述低溫換熱單元21連接補償器3的一側為熱源氣體出口212，該側的不鏽鋼保護板4設置在補償器3框狀結構的外側面，如圖3所示。

換熱工作氣體流向參照圖中箭頭方向結合圖示，預熱器使用時熱源氣體(即煙氣)進口的補償器3其框狀結構的內側溫度通常高達300-400℃，這麼高的溫度下316l等不鏽鋼屈服強度下降明顯，在補償器3內部應力作用下容易遭到破壞。在熱源氣體進口的補償器3其框狀結構的內側設置一層不鏽鋼保護板4，該不鏽鋼保護板4與補償器3之間的間隙裡熱源氣體量小，又幾乎靜止，傳熱量很小，因而補償器3內側溫度接近外側的換熱氣體(即空氣、煤氣)溫度通常為200℃，200℃時不鏽鋼的屈服強度等性能比300-400℃明顯要高，因此補償器3不易損壞。

熱源氣體(即空氣、煤氣)出口的補償器3其框狀結構的內側溫度約在150-210℃，外側空氣、煤氣(換熱氣體)冷介質0-60℃。一方面低溫空氣、煤氣會導致補償器另一側140-200℃的熱源氣體有過冷結露腐蝕的可能，另一方面外側的低溫煤氣溼度大、含氯離子，在補償器3其框狀結構的外側表面容易形成潮溼的環境，加上補償器本身受壓承受的應力，會形成一定程度上的晶間腐蝕和應力腐蝕。在過低的溫度導致熱源氣體結露、冷測潮溼的環境、內在應力作用下補償器容易腐蝕開裂。在熱源氣體出口補償器3的外側設置一層不鏽鋼保護板7。該不鏽鋼保護板7與補償器3之間的間隙裡冷介質量小，又幾乎靜止，傳熱量很小，還可以擋住煤氣中絕大多數具有腐蝕性的小液滴，因而補償器外側溫度接近內側的煙氣溫度140-200℃。140-200℃時外側表面不會結露，外側表面又不會接觸腐蝕溼氣，避免了腐蝕損壞，外側即使少量溼氣進入不鏽鋼保護板7和補償器3之間也會因為140-200℃的環境而烘乾。因此，在增設了不鏽鋼保護板4後，可有效的保護了補償器3的，延長其使用壽命。

本實施例，進一步，如圖4所示，所述補償器3包括四段直邊波紋31和四段圓弧波紋32，直邊波紋31和圓弧波紋32的截斷面為波紋狀，如圖5所示，所述圓弧波紋32的兩端分別還延伸有直邊段321，所述圓弧波紋32通過直邊段321分別與直邊波紋31端部相連接，構成框狀結構，框狀結構的兩側分別為接口33，所述框架1上設有連接件11，其安裝時兩接口33分別與連接件11和換熱單元2連接，該結構的圓弧波紋32增加了與直邊波紋31相應的直邊段321，直邊波紋31和圓弧彎波紋32可以實現精確對接，提高焊接質量，便於焊接操作，補償器3生產製作時，其波紋的波距可擴大便於焊接操作，增大波高可減小補償器受壓時的內部應力，增大圓弧波紋的彎曲半徑，降低彎曲率降低彎波紋成型的變形程度(波高/彎曲半徑比值)，減小成型應力，具體的數值根據補償器3實際大小按比設置，這裡不進一步限定。補償器3為框狀結構，因此所述不鏽鋼保護板4應構成與補償器3相應的框狀結構，才能較好的起到遮擋保護作用。

為方便工作人員檢修、查漏及不影響補償器的補償作用效果，本實施例中所述不鏽鋼保護板4的安裝可進一步設置，連接在補償器3框狀結構內則面的不鏽鋼保護板4(即在熱源氣體進口222一側不鏽鋼保護板4)的一側邊沿通過可拆裝的方式連接在框架1上設有供與補償器3連接的連接件11上，因為的不鏽鋼保護板4擋住了補償器3，在檢修查漏時，需拆卸掉才可露出補償器3，因此設置成可拆裝的結構，能夠方便操作，具體可為所述連接件11上分布固定設有螺杆，所述不鏽鋼保護板4上對應各螺杆開設有通孔，安裝時通過螺杆穿過通孔螺合上螺母鎖固住，而不鏽鋼保護板4另一側邊靠近換熱單元2與補償器3接口的連接處但不與換熱單元2固定連接，因為沒有固定連接，不會干擾補償器補償時的漲開形變；連接另一補償器框3狀結構外側面的不鏽鋼保護板4(即在熱源氣體出口212一側不鏽鋼保護板4)的一側邊沿固定連接在換熱單元2與補償器3連接處的換熱單元2上，其另一側邊沿靠近框架1但不與框架1固定連接，由於不鏽鋼保護板4沒有擋住補償器3不影響查漏檢修因此可不用拆除，直接固定連接設置可採用斷焊固定連接，而另一邊因為沒有固定連接，不會干擾補償器補償時的漲開形變。

進一步，所述換熱單元2上設有供與補償器3的接口33連接的過渡板34，如圖2和圖3該結構用於換熱片與補償器角接間隙大時過渡焊接，當然如果間隙小時可直接焊接而不用增設過渡板34。

上述結構的預熱器逐步使用於高爐熱風爐空氣、煤氣預熱系統，鍋爐發電煤氣加熱系統等領域。以後計劃應用於煤化工、石化、化工等領域的板式預熱器補償領域。

上述實施例和圖式並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。