CN102878575B - 空气预热器下壳体风冷保护结构 - Google Patents

Abstract

空气预热器下壳体风冷保护结构，由上壳体，下壳体外层钢板，下壳体连接锥段，下壳体内层钢板a，下壳体内层钢板b，下管板Ⅰ等组成。本发明下壳体是双层钢板结构，在内层钢板和外层钢板的环隙，引进一股系统冷风，对内层钢板进行冷却降温，只要降温200-300℃，内层钢板的机械强度就会呈几何级数猛增，可使空气预热器在现有材料不变的条件下，大大提高下壳体高温运作的可靠度。系统冷风在双层下壳体内自下而上流通是相互传热过程，冷风首先降低内层钢板温度，然后“冷风”自身升温又提高外层钢板温度，但只要控制好系统冷风的流量，就能控制好内层钢板的降温幅度和外层钢板的升温幅度，达到需要的效果。

Description

空气预热器下壳体风冷保护结构

技术领域

本发明涉及一种炭黑生产设备，尤其是空气预热器。

背景技术

空气预热器下壳体是空气预热器整个壳体受热温度最高受机械载荷最大的部位。近年来空气预热器设计温度不断提高，从650℃到850℃再到正开发的950℃和待开发的1050℃。可是理想的耐高温板材却找不到。S30815牌号不锈钢板是顶级耐热板材，仅此一种，其它牌号高温性能都比它低。但S30815板材有力学性能记载的最高温度也只有900℃，在900℃温度下的最大许用应力值只有4.85MPa(资料引自ASME锅炉及压力容器规范国际性规范，材料篇2007版)。当然，这么小的许用应力值，是不能用于高温环境下受机械载荷较大的构件上了。所以，从850℃空气预热器开始，下壳体不再采用单层钢板结构，而是采用“双层钢板中间夹隔热材料结构”，目的是让外层钢板避开高温，用较低级耐热材料承载机械载荷；让内层钢板避开外部机械载荷，用较薄的高级耐热材料抵抗高温，以此来解决空气预热器下壳体温度高载荷大单层壳体材料成本太高问题(资料引自实用新型专利《高温空气预热器》，专利号200820115246.3)。但是“中间隔热材料”在保护下壳体外层钢板的同时，也给内层钢板筑起了一道保温墙，使内层钢板腹背受热，锁死了内层钢板的环境温度。下壳体内层钢板作为与外层钢板有多处连接且受四面物体包围的焊接构件，既使外部载荷可以避开，高温下的内应力却是脱不开的。内层钢板承受内应力的能力，取决于自身材料的高温性能。很显然，在现有材料高温性能都不理想，内层钢板的温度环境又不能改变的的情况下，“双层钢板中间夹隔热材料结构”，没有办法使空气预热器提高下壳体高温运作的可靠度。

发明内容

为了克服“双层钢板中间夹隔热材料结构”的上述缺点，本发明提供一种空气预热器下壳体风冷保护结构。本发明下壳体仍然是双层钢板结构，但中间没有隔热材料，在内层钢板和外层钢板的环隙引进一股系统冷风，对内层钢板进行冷却降温，只要降温200-300℃，内层钢板的高温机械性能就会呈几何级数猛增，可使空气预热器在现有材料不变的条件下，大大提高下壳体高温运作的可靠度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：空气预热器下壳体风冷保护结构，由上壳体，下壳体外层钢板，下壳体连接锥段，下壳体内层钢板a，下壳体内层钢板b，下管板Ⅰ等组成，其特征是：下壳体外层钢板的上端通过下壳体连接锥段与上壳体焊接；下壳体外层钢板的下端与下管板Ⅰ焊接；下壳体内层钢板a的下端与下管板Ⅰ焊接；下壳体内层钢板b的上端与上壳体焊接；下壳体内层钢板a的上端与下壳体内层钢板b的下端相互间重合一段，重合段的间隙采用滑动配合；在下壳体内层钢板b的圆柱面上加工多个孔径相等圆周分布均匀的通风孔“Q”；在下管板Ⅰ上位于外层钢板和内层钢板a的环隙内的位置加工多个孔径相等圆周分布均匀的通风孔“P”；引一股系统冷风从下管板Ⅰ上众多“P”孔，进入下壳体双层钢板的环隙，向上流通至下壳体内层钢板b上众多“Q”孔进入空气预热器内部混入空气主流系统。这股系统冷风在双层下壳体内自下而上流通是相互传热过程，冷风首先降低内层钢板温度，“冷风”自身升温又促使外层钢板升温，但只要控制好这股系统冷风的流量，就能控制好内层钢板的降温幅度和外层钢板的升温幅度，达到需要的效果。

本发明的有益效果是，通过对下壳体内层钢板的风冷降温措施，在现有下壳体材料不变的条件下，可大大提高下壳体高温运作的可靠度，可为空气预热器设计温度提高到950至1050℃提供有力条件。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例结构示意图。

图6是下管板风冷保护常规结构示意图。

图2是图1“B-B”剖视图。

图3是图1“A-A”剖视图。

图4是图1“Ⅰ”局部放大图。

图5是图1“Ⅱ”局部放大图。

图1至图5中1上壳体，2下壳体连接锥段，3下壳体外层钢板，4下壳体内层钢板a，5下壳体内层钢板b，6下管板Ⅰ，7下管板Ⅱ，8导流板，9下壳体短节，10集风环槽。

图6中21下管板Ⅰ，22下管板Ⅱ，23下壳体短节，24冷风喷管，25分支连接管，26集风环管，27回流管。

具体实施方式

空气预热器下管板实施风冷保护是多年前国内外炭黑行业普遍做法，图6是下管板风冷保护常规结构示意图。在下管板Ⅰ(21)的下面是下管板Ⅱ(22)，二者用下壳体短节(23)连接，在下壳体短节圆柱面上有多个孔径相等圆周分布均匀的冷风喷管(24)，由分支连接管(25)与集风环管(26)连接。引一股系统冷风进入集风环管(26)，经分支连接管(25)，冷风喷管(24)从四周进入双层管板空间，通过位于下管板Ⅰ(21)中心位置的回流管(27)流进空气预热器内部混入空气主流系统，这就是现行通用的空气预热器下管板风冷保护结构。

图1，图2，图3，图4，图5是本发明下壳体风冷保护结构实施例结构示意图。下管板Ⅰ(6)和下管板Ⅱ(7)由下壳体短节(9)连接；在下管板Ⅰ(6)和下管板Ⅱ(7)中间加一个与下管板平行的导流板(8)，在导流板(8)的中心位置有一个的通风孔“N”；导流板也与下壳体短节(9)连接；导流板的上下都有通风空间；在下壳体短节(9)圆柱面上位于导流板(8)和下管板Ⅱ(7)中间位置处，有多个孔径相等圆周分布均匀的进风口“M”；引一股系统冷风从众多“M”孔进入导流板与下管板Ⅱ之间的空间，经位于中心位置的“N”孔进入导流板(8)与下管板Ⅰ之间的空间，从下管板Ⅰ上众多“P”孔进入下壳体双层钢板环隙中…完成下壳体风冷保护过程。

下壳体短节(9)圆柱面上的众多“M”，孔可用一个集风环槽(10)把它们围成一个公共通道。在集风环槽上开口引进系统冷风。

Claims (1)

1.空气预热器下壳体风冷保护结构，由下壳体结构和下管板结构组成，其特征在于：

下壳体结构由上壳体(1)，下壳体外层钢板(3)，下壳体连接锥段(2)，下壳体内层钢板a(4)，下壳体内层钢板b(5)组成，下壳体外层钢板(3)的上端通过下壳体连接锥段(2)与上壳体(1)焊接；下壳体外层钢板(3)的下端与下管板结构焊接；下壳体内层钢板a(4)的下端与下管板结构焊接；下壳体内层钢板b(5)的上端与上壳体(1)焊接；下壳体内层钢板a(4)的上端与下壳体内层钢板b(5)的下端相互间重合一段，重合段的间隙采用滑动配合；在下壳体内层钢板b(5)的圆柱面上加工多个孔径相等圆周分布均匀的通风孔“Q”；

下管板结构由下管板I(6)、下管板II(7)、导流板(8)、下壳体短接(9)和集风环槽(10)组成，下管板I(6)和下管板II(7)由下壳体短接(9)连接，在下管板I(6)和下管板II(7)中间有一个平行的导流板(8)固定在下壳体短接(9)上，导流板(8)中心有一个通风孔“N”，在下壳体短接(9)的下部圆周上均匀分布有多个进风口“M”，它们被集风环槽(10)围成一个公共的通道；在下管板I(6)上位于下壳体外层钢板(3)和下壳体内层钢板a(4)的环隙内的位置加工多个孔径相等圆周分布均匀的通风孔“P”；

引一股系统冷风进集风环槽(10)，冷风从下壳体短接(9)上的众多进风口“M”孔经通风孔“N”再经下管板I(6)上众多通风孔“P”，进入下壳体双层钢板的环隙，向上流通至下壳体内层钢板b(5)上众多通风孔“Q”进入空气预热器内部混入空气主流系统。