CN106641580A - 一种防腐型管板换热器的连接装置及方法 - Google Patents

一种防腐型管板换热器的连接装置及方法 Download PDF

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杨继虎
张良
茹毅
杨明
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Abstract

本发明公开了一种防腐型管板换热器的连接装置及方法，装置包括：防腐套管、换热管和支撑挡板，支撑挡板上开设有安装孔；防腐套管包括套管和套设于套管外侧的T型外延，T型外延末端设有螺纹结构，通过旋紧螺母使T型外延紧密固定于支撑挡板的安装孔内；T型外延的扩大端置于支撑挡板的换热侧；换热管两端胀接安装在套管内，实现与支撑挡板的固定连接。本装置利用防腐套管及其与支撑挡板的紧密连接，防止烟气与碳钢管板直接接触，支撑挡板由防腐层和碳钢板复合而成，达到支撑挡板与套管构成连续防腐界面，提高防腐性能、降低换热器管板防腐成本的效果。

Description

一种防腐型管板换热器的连接装置及方法
技术领域
本发明涉及锅炉尾部换热系统防腐技术，尤其涉及一种适用于低温换热器管板防腐领域。
背景技术
提高能源利用效率，发展节能减排技术是实现我国经济和社会可持续发展的重要途径。据统计，在我国，工业能耗占全国能耗总量的70％以上，其中约60％转化为不同温度的余热，而可以回收利用的余热约占余热总量的60％。烟气的余热在整个的工业余热中占有很大部分，它资源丰富且存在于各行业的生产过程中，特别是在电力、钢铁、石油、化工、建材、机械、轻工和食品等行业存在着量大面广的余热资源，被认为是继煤、石油、天然气、水力之后的第五大常规能源。据文献报告，我国主要工矿企业的余热资源的回收率仅仅为，节能的空间和潜力是非常大的。因此，充分利用余热资源是企业节能减排的主要内容和手段之一。烟气的余热回收对于节省化石能源消耗，提高能源利用效率具有重大意义。换热设备在烟气余热的回收利用中起着重要作用,但由于其应用环境多样，气体侧的换热介质常是含灰、含黏性物质及含腐蚀性气体的烟气，因此换热器表面易产生积灰、磨损和腐蚀等一系列问题，不仅影响设备的换热性能，也影响系统的稳定运行。
锅炉尾部换热系统包括：电厂低温省煤器、空气预热器和烟气烟气加热器等，是锅炉中很重要的换热设备。它们利用锅炉尾部烟气的余热加热需要被加热的介质。一般燃煤锅炉，排烟温度每降低15～20℃，锅炉热效率提高大约1％。随着节能减排的需要，锅炉排烟温度不断降低，低温换热器受热面受到腐蚀、堵灰等问题的强烈挑战。在污泥焚烧、垃圾焚烧等特殊锅炉中该腐蚀、堵灰问题尤为严重，极大地影响了电厂运行可靠性和经济性。
大量研究表明对烟气中酸-灰耦合作用导致电厂低温烟气段材料腐蚀和积灰问题，可采用耐腐蚀材料的换热器有效防止。但目前高性能耐腐蚀材料价格十分昂贵，整台换热器完全使用耐腐蚀材料成本太高，不利于耐腐蚀换热器大量推广使用。
目前出现的耐腐蚀换热器有氟塑料管换热器、涂搪瓷管换热器、钛管换热器、氟塑钢管换热器等，这些换热器防腐措施集中在换热管上，对管板的腐蚀问题考虑较少。在解决换热管腐蚀问题过程中逐渐发现管板的腐蚀问题。目前解决管板腐蚀问题大多采用整块耐腐蚀材料制成的管板，但换热器管板所需材料较多，并且管板只有一面受到烟气等腐蚀，通过节省换热器管板耐腐蚀材料的使用将会大大降低换热器的成本。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中管板换热器中存在管板的腐蚀问题，并提供一种防腐型管板换热器的连接装置及方法。本发明在管板与烟气接触容易被腐蚀的面使用耐腐蚀材料，在不接触烟气的面使用价格相对低廉的碳钢。利用防腐套管末端螺纹结构与螺母连接而实现防腐套管与换热器支撑挡板紧密连接，防止烟气与碳钢管板直接接触，达到支撑挡板与套管构成连续防腐界面，提高防腐性能、降低换热器管板防腐成本的效果。
为实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：
防腐型管板换热器的连接装置，包括：防腐套管、换热管和支撑挡板，支撑挡板上开设有安装孔；防腐套管包括套管和紧密套设于套管外侧的T型外延，T型外延末端设有螺纹结构，通过旋紧螺母使T型外延紧密固定于支撑挡板的安装孔内；T型外延的扩大端紧贴于支撑挡板的换热侧；换热管两端胀接安装在套管内，实现与支撑挡板的固定连接。
基于上述方案，本发明还可以进一步采用如下一种或多种优选方式：
所述的支撑挡板由设置于换热侧的防腐层和外侧的碳钢板复合而成，防腐层包括不锈钢板、耐腐塑料或搪瓷。进一步的所述的防腐层的厚度为碳钢板的1/5。
所述的防腐套管的材料采用不锈钢或塑料。
所述的防腐套管中T型外延的扩大端直径是安装孔直径的1.2-1.5倍。
所述的换热管为耐腐蚀换热管，包括耐腐蚀不锈钢管、耐腐塑料管或涂搪瓷管。
一种使用所述连接装置的防腐方法，具体为：利用防腐套管将换热管安装于支撑挡板的安装孔内，T型外延的扩大端置于换热侧并通过螺母与末端螺纹结构连接而实现与支撑挡板紧密连接，由于支撑挡板的换热侧为防腐层，因此在换热侧形成了连续的防腐层，防止腐蚀性烟气与支撑挡板中的钢板接触，避免了换热器在连接处的腐蚀。
相比于传统换热器防腐技术，本发明提出一种防腐型管板换热器的连接装置。由于管板与烟气接触容易被腐蚀的面使用耐腐蚀材料，在不接触烟气的面使用价格相对低廉的碳钢，减少了换热器管板所需防腐材料，降低了换热器管板防腐成本。利用防腐套管末端螺纹结构与螺母连接或与外侧碳钢板焊接而实现防腐套管与换热器支撑挡板紧密连接，防止烟气与碳钢管板直接接触，防止烟气从缝隙渗入碳钢板，达到在换热侧形成连续防腐界面，提高管板防腐性能的效果。本发明对耐腐蚀换热器的广泛应用起到极大的推动作用。
附图说明
图1是防腐型管板换热器的连接装置主视图。
图2是防腐型管板换热器的连接装置左视图。
图3是防腐管板结构示意图；
图4是防腐套管结构示意图；
图中：防腐套管1、换热管2、支撑挡板3、安装孔4、螺母5、T型外延6、套管7、螺纹结构8，防腐层9和碳钢板10。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1和2所示，一种防腐型管板换热器的连接装置，包括：防腐套管1、换热管2和支撑挡板3。支撑挡板3上开设有若干个安装孔4。如图4所示，防腐套管1包括套管7和T型外延6，T型外延6的纵向剖面呈中空的T型，其横截面呈圆环形，且其中一端的直径较大。使用时，T型外延6紧密套设于套管7外侧，且其末端攻有螺纹结构8。防腐套管1穿过安装孔4后，通过在螺纹结构8处旋紧螺母5使T型外延6紧密固定于支撑挡板3的安装孔4内。T型外延6的扩大端置于支撑挡板3的换热侧，并紧贴支撑挡板3表面。换热管2两端通过胀管工艺安装在套管7内，实现与支撑挡板3的固定连接。
如图3所示，支撑挡板3由设置于换热侧的防腐层9和另一侧的碳钢板10复合而成，防腐层可采用的材料包括但不限于不锈钢板、耐腐塑料或搪瓷。防腐层9的厚度可选择碳钢板10厚度的1/5。本连接结构中，利用防腐套管及其与支撑挡板的紧密连接，防止烟气与碳钢管板直接接触，达到防止碳钢管板被腐蚀、降低换热器管板防腐成本的效果。
防腐套管1中T型外延6的扩大端直径是安装孔4直径的1.2-1.5倍。防腐套管1的材料可采用不锈钢或塑料。换热管2为耐腐蚀换热管，包括耐腐蚀不锈钢管、耐腐塑料管或涂搪瓷管。
基于上述装置的一种防腐方法，具体为：利用防腐套管1将换热管2安装于支撑挡板3的安装孔4内，T型外延6的扩大端置于换热侧并通过螺母5与末端螺纹结构8连接而实现与支撑挡板3紧密连接，由于支撑挡板3的换热侧为防腐层9，因此在换热侧形成了连续的防腐层，防止腐蚀性烟气与支撑挡板3中的钢板接触，避免了换热器在连接处的腐蚀。
本发明的具体工作过程如下：
锅炉排烟从管外横掠换热管束，锅炉给水或预热空气在管内流动，两者成交叉流动。换热器的作用是将热量从烟气传递给锅炉给水或预热空气。在换热器工作过程中，烟气直接接触的面包括换热管外侧和两侧的支撑挡板。燃料中的S、Cl、N等燃烧后生成SOx、HCl、NOx等，它们与烟气中的水蒸气在一定的温度压力下相互作用，最终转化为硫酸、盐酸、硝酸蒸汽。当烟气低于它们的露点温度时，换热管和支撑挡板上出现酸的结露和腐蚀。
基于上述的一种防腐装置及方法，可实现支撑挡板和防腐套管双重防腐并实现换热器防腐管板成本大大降低。具体实现过程：在换热器中通过支撑挡板的防腐层防止烟气与管板易腐蚀材料(碳钢)直接接触，防腐套管可防止烟气渗入换热管与支撑挡板的连接处，有效防止支撑挡板被腐蚀。支撑挡板由两种材料管板贴合制成，防腐层的厚度可选择碳钢板厚度的1/5，使用少量价格昂贵的耐腐蚀材料在换热侧形成连续防腐界面，提高管板防腐性能。若防腐板采用耐腐蚀不锈钢板，相比管板全部使用耐腐蚀不锈钢材料成本降低70％。若防腐板采用耐腐蚀塑料板，相比管板全部使用耐腐蚀塑料成本降低超过70％。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。如当防腐套管采用不锈钢管时，T型外延与支撑挡板的连接方式可不采用螺母连接，而直接进行焊接。当换热管采用不锈钢管时，也可以不采用胀管工艺，而直接焊接与套管上。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种防腐型管板换热器的连接装置，其特征在于，包括：防腐套管(1)、换热管(2)和支撑挡板(3)，支撑挡板(3)上开设有安装孔(4)；防腐套管(1)包括套管(7)和紧密套设于套管(7)外侧的T型外延(6)，T型外延(6)末端设有螺纹结构(8)，通过旋紧螺母(5)使T型外延(6)紧密固定于支撑挡板(3)的安装孔(4)内；T型外延(6)的扩大端紧贴支撑挡板(3)的换热侧；换热管(2)两端胀接安装在套管(7)内，实现与支撑挡板(3)的固定连接。
2.如权利要求1所述的防腐型管板换热器的连接装置，其特征在于，所述的支撑挡板(3)由设置于换热侧的防腐层(9)和外侧的碳钢板(10)复合而成，防腐层包括不锈钢板、耐腐塑料或搪瓷。
3.如权利要求2所述的防腐型管板换热器的连接装置，其特征在于，所述的防腐层(9)的厚度为碳钢板(10)的1/5。
4.如权利要求1所述的防腐型管板换热器的连接装置，其特征在于，所述的防腐套管(1)的材料采用不锈钢或塑料。
5.如权利要求1所述的防腐型管板换热器的连接装置，其特征在于，所述的防腐套管(1)中T型外延(6)的扩大端直径是安装孔(4)直径的1.2-1.5倍。
6.如权利要求1所述的防腐型管板换热器的连接装置，其特征在于，所述的换热管(2)为耐腐蚀换热管，包括耐腐蚀不锈钢管、耐腐塑料管或涂搪瓷管。
7.一种使用如权利要求1所述连接装置的防腐方法，其特征在于：利用防腐套管(1)将换热管(2)安装于支撑挡板(3)的安装孔(4)内，T型外延(6)的扩大端置于换热侧并通过螺母(5)与末端螺纹结构(8)连接而实现与支撑挡板(3)紧密连接，由于支撑挡板(3)的换热侧为防腐层(9)，因此在换热侧形成了连续的防腐层，防止腐蚀性烟气与支撑挡板(3)中的钢板接触，避免换热器在连接处的腐蚀。
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