CN103994461A - 一种倒置的高温空气预热器结构 - Google Patents

一种倒置的高温空气预热器结构 Download PDF

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葛宝荣
宋超
唐桂珍
贾秀丽
王燕
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Abstract

常规空气预热器高温区集中在换热段下部，壳体下端，换热管下端和下管板极易受高温影响变形失效；本发明提供一种结构；一种倒置的高温空气预热器结构，由换热段，高温烟箱，低温烟箱，设备安装支座组成；倒置的换热段壳体首先受益，因为最大应力区不在高温区；但换热管上端固定在高温管板上，使高温管板和换热管都受到高温和高应力的威胁，解决办法是；换热管采用参数合适的波纹膨胀节浮动密封，波纹膨胀节是弹性元件，工作状态下波纹膨胀节像弹簧一样压在低温管板上；指令此时弹簧推力等于一根换热管的重量，高温管板和换热管就部安全了；换热段的壳体，高温管板，换热管都没必要采用结构复杂的增加产品成本的各种加强措施了。

Description

一种倒置的高温空气预热器结构
技术领域
本发明涉及一种化工生产设备，尤其是高温空气预热器结构。
背景技术
空气预热器是直立安装的热交换设备，常规的空气预热器，烟气从换热段底部进入管程一直向上走出管程，冷空气从换热段上部进入壳程从下部走出壳程；空气预热器高温区集中在换热段下部；体型高大的换热段，其壳体下端和换热管下端，都是受自身重力作用应力最大区；下管板不仅承担全部换热管的重力，还有全部换热管热胀阻力；在预热温度低于650度的时候，壳体下端材料，换热管下端材料和下管板材料，采用一般耐热不锈钢即可保证稳定不变形，从来不出事故；但是，当预热温度高于850度时，既使这些构件都换上高级耐热不锈钢材料，也不能保证稳定不变形；如壳体下端发生褶皱变形下沉事故，如换热管下端发生弯曲变形下沉事故，如下管板发生锅状变形甚至裂纹开裂事故等；究其原因是材料在850度及以上的屈服极限，比在650度及以下的屈服极限骤降10倍左右的缘故；所以，850度及以上的高温空气预热器，必须采取一系列加强措施才可维持高温区构件稳定，如壳体下端采用双层壳体中间夹隔热材料保护等，如下管板采用双层管板中间通冷风降温等，如换热管下端由轧制管改为增大壁厚且加入特殊元素的离心铸管等；但是，采取这些加强措施的结果，明显地增加了产品结构的复杂性，增加了产品的制造难度和提高了生产成本。
发明内容
为了改变现有高温空气预热器的上述问题，本发明提供一种到置的高温空气预热器结构，即烟气从换热段顶部进入管程一直向下走出管程，冷空气从换热段下部进入壳程从上部走出壳程；倒置的结构有一个明显的变化就是换热段高温区从下部移到了上部；首先受益的是壳体，壳体上部受自身重力的影响很小，虽然处在高温区，但载荷很小，壳体自然是安全稳定的；倒置的结构换热管吊挂在高温管板上，换热管因自身重力向下拉自己也拉高温管板，改变这个不利状况的办法，这就是在换热管下端安装波纹膨胀节，利用工作状态下换热管热胀伸长向下位移，波纹膨胀节被压缩，被压缩的波纹膨胀节对低温管板产生推力，它的反作用力抵消了换热管的重力影响，这样，高温管板和换热管自然是安全稳定的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种倒置的高温空气预热器结构，由换热段，高温烟箱，低温烟箱，设备安装支座组成；其特征是：高温烟箱及烟气进口(a)在换热段的上部，低温烟箱及烟气出口(b)在换热段的下部，设备安装支座设在换热段的中部；其特征还有；换热段由壳体，高温管板，低温管板，空气进口，空气出口，换热管，波纹膨胀节组成；高温管板和空气出口在换热段上部，低温管板和空气进口在换热段下部，换热管上端固定在高温管板上，换热管下端与低温管板浮动连接，采用波纹膨胀节担当浮动连接的密封装置；波纹膨胀节是弹性元件，工作状态下波纹膨胀节像弹簧一样压在低温管板上；其特征还有：令波纹膨胀节设计参数达到以下要求：工作状态下换热管热胀伸长稳定后，波纹膨胀节是压缩状态，由压缩位移量和波纹膨胀节的设计刚度联合决定的推力，等于一根换热管的重量。
本发明的有益效果是，改进后空气预热器换热段主要构件受力较大的区域已经从高温区转移到低温区了，因此，改进后的换热段就安全稳定了；壳体不必采取隔热材料保护措施了，采用单层壳体就可以了；高温管板不必采取双层管板中间通冷风保护措施了，采用单层管板就可以了；换热管的高温端也不必采用特殊的昂贵的离心铸管了，采用冷拔管就可以了；改进后，高温空气预热器整体结构明显得到简化，既节省大量材料，又节省大量加工工时，产品生产成本可降低10％以上。
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是本发明实施例和总体结构示意图。
图2是图1俯视图。
图3是换热段结构示意图。
图1，图2中1换热段，2高温烟箱，3低温烟箱，4设备安装支座，a烟气进口，b烟气出口。
图3中11高温管板，12折流板，13换热管，14壳体，15空气进口，16低温管板，17波纹膨胀节，18空气出口。19保护套管，20耐火料。
具体实施方式
在图1，图2中，高温烟箱(2)安装在换热段(1)的上面，低温烟箱(3)安装在换热段的下面，设备安装支座(4)固定在换热段的中部。
在图3中，高温管板(11)安装在壳体(14)的上端，低温管板(16)安装在壳体的下端，空气进口(15)在壳体的下部，空气出口(18)在壳体的上部，换热管(13上端固定在高温管板上，换热管下端与低温管板是浮动连接，采用波纹膨胀节(17)担当浮动连接的密封装置，波纹膨胀节是弹性元件，工作状态下波纹膨胀节像弹簧一样压在低温管板上；指令波纹膨胀节设计参数达到以下要求：工作状态下换热管热胀伸长稳定后，波纹膨胀节是压缩状态，由压缩位移量和波纹膨胀节的设计刚度联合决定的推力，应等于一根换热管的重量，允许的误差是：推力可增加一个高温管板的重量除以换热管的数量。

Claims (3)

1.一种倒置的高温空气预热器结构，由换热段，高温烟箱，低温烟箱，设备安装支座组成；其特征是：高温烟箱、烟气进口(a)在换热段的上部，低温烟箱、烟气出口(b)在换热段的下部，设备安装支座设在换热段的中部。
2.根据权利要求1所述的一种倒置的高温空气预热器结构，其特征是；换热段由壳体，高温管板，低温管板，空气进口，空气出口，换热管，波纹膨胀节组成；高温管板和空气出口在换热段上部，低温管板和空气进口在换热段下部，换热管上端固定在高温管板上，换热管下端与低温管板是浮动连接，由波纹膨胀节担当浮动连接的密封装置，波纹膨胀节是弹性元件，工作状态下波纹膨胀节像弹簧一样压在低温管板上。
3.根据权利要求2所述的一种倒置的高温空气预热器结构，其特征是：指令波纹膨胀节设计参数达到以下要求：工作状态下换热管热胀伸长稳定后，波纹膨胀节是压缩状态，由压缩位移量和波纹膨胀节的设计刚度联合决定的推力，等于一根换热管的重量。
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