CN201437988U - 一种热管空气预热器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于石油化工、煤化工传热设备领域，公开了一种热管空气预热器，以解决现有热管空气预热器存在低温烟气酸露点腐蚀的问题。本实用新型设有热管(2)、空气管箱(1)和烟气管箱(6)。热管(2)的冷却段设于空气管箱(1)内。热管(2)的受热段设于石墨套管(3)内，石墨套管(3)设于烟气管箱(6)内；石墨套管(3)与管板(5)上的管孔之间设有管孔密封件(4)。管板(5)的材料为石墨，烟气管箱(6)箱板的内表面设有石墨板(7)。本实用新型主要用于管式加热炉装置中。

Description

一种热管空气预热器
技术领域
本实用新型属于石油化工、煤化工传热设备领域，涉及一种热管空气预热器。
背景技术
在石油化工、煤化工行业的管式加热炉装置中，热管空气预热器的应用很广泛；利用热管这一高效传热元件回收烟气余热、以加热进入管式加热炉的空气，实现节能目的。热管空气预热器设有热管、空气管箱和烟气管箱，空气管箱与烟气管箱之间设有管板。目前工业用热管元件，包括受热段和冷却段；受热段设于烟气管箱内，冷却段设于空气管箱内。热管的管壳一般由碳钢制成，没有抗低温烟气酸露点腐蚀的能力，在空气预热器中使用时会造成腐蚀失效，进而使热管空气预热器的热效率降低甚至不能使用。低温烟气酸露点腐蚀，在加热炉烟气排放温度降低到烟气露点温度以下时发生。为解决腐蚀问题，有些热管空气预热器的热管使用耐酸不锈钢制作管壳，但这会使热管以及热管空气预热器的成本增高，工业应用很受限制。况且耐酸不锈钢热管对抵御低温烟气酸露点腐蚀的效果也不十分理想。另外，现有热管空气预热器的管板和烟气管箱箱板的材料一般也为金属(最常用的是碳钢)，与烟气接触的表面同样存在低温烟气酸露点腐蚀问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种热管空气预热器，以解决现有热管空气预热器存在低温烟气酸露点腐蚀的问题。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种热管空气预热器，设有热管、空气管箱和烟气管箱，热管包括受热段和冷却段，冷却段设于空气管箱内，空气管箱与烟气管箱之间设有管板，管板上设有管孔，热管管壳和烟气管箱箱板的材料为金属，其特征在于：热管的受热段设于石墨套管内，石墨套管设于烟气管箱内，石墨套管与管板上的管孔之间设有管孔密封件，管板的材料为石墨，烟气管箱箱板的内表面设有石墨板。
采用本实用新型，具有如下的有益效果：(1)本实用新型热管空气预热器，热管的受热段设于石墨套管内，石墨套管设于烟气管箱内。石墨材料具有超强的耐硫酸腐蚀性能，可以抵御低温烟气酸露点腐蚀；热管的受热段受到石墨套管的保护，不与烟气接触，也防止了低温烟气酸露点腐蚀的发生。同时，石墨材料的导热系数比较高，约可达100W/m·K。热管空气预热器在正常操作过程中，在一定的烟气温度下，热管的受热段与石墨套管紧密配合，之间的接触热阻较小。石墨套管从烟气中获得的热量可以高效传递给热管受热段，使热管受热段可以经石墨套管有效地吸收烟气的热量。由于空气基本上没有腐蚀性，所以热管的冷却段设于空气管箱内，用于向空气中释放热量。采用本实用新型方案，既可以防止热管发生低温烟气酸露点腐蚀，又能充分发挥其优良的传热性能。(2)管板的材料为石墨，烟气管箱箱板的内表面设有石墨板；利用石墨材料的耐腐蚀性能，可以有效地防止管板和烟气管箱箱板与烟气接触的表面发生低温烟气酸露点腐蚀。
由于以上的原因，本实用新型的热管空气预热器能够解决低温烟气酸露点腐蚀问题，可以在较低的烟气排放温度下长周期、安全地使用。另外，由于石墨材料单位体积的成本与碳钢基本相同、低于不锈钢，使本实用新型热管空气预热器的成本不高，不会因成本问题使其工业应用受到限制。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。
附图说明
图1是本实用新型热管空气预热器的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的热管空气预热器，设有热管2、空气管箱1和烟气管箱6。热管2包括受热段和冷却段，管壳内装有工质(工质为水、乙醇或甲苯等)；其中冷却段设于空气管箱1内。图1中，热管2未剖视。空气管箱1与烟气管箱6之间设有管板5，管板5上设有管孔。热管2管壳和烟气管箱6箱板的材料为金属。
参见图1，热管2的受热段设于石墨套管3内，石墨套管3设于烟气管箱6内。石墨套管3由管孔穿过，与管板5上的管孔之间设有管孔密封件4。管板5的材料为石墨。烟气管箱箱板的材料最常用的是碳钢；烟气管箱6箱板的内表面设有石墨板7，石墨板7通常是用黏结剂(例如酚醛石墨胶等)粘接在箱板内表面上。
石墨套管3、管板5和石墨板7的材料，要求能耐低温烟气酸露点腐蚀，同时还能耐烟气温度；常用种类为酚醛树脂石墨、呋喃石墨、二乙烯基苯石墨、聚四氟乙烯石墨或聚丙烯石墨。由于管板5与石墨套管3的材料相同，因而不必担心热膨胀差带来的影响。石墨套管3一般采用模压成形法制造。
热管2管壳的材料一般为碳钢或不锈钢。热管2的冷却段可以为翅片管或光管，图1所示为翅片管。热管2的冷却段设于空气管箱1内，用于向空气中释放热量。热管2的受热段为光管；将其插入石墨套管3内，即完成两者的装配。热管2受热段与石墨套管3之间留有一定的径向装配间隙，一般为0.1～0.6毫米。碳钢材料的平均线膨胀系数为11.53×10-6毫米/毫米·℃(100℃时)，不锈钢材料的平均线膨胀系数为16.54×10-6毫米/毫米·℃(100℃时)，石墨材料的平均线膨胀系数为5.5×10-6毫米/毫米·℃(100℃时)。热管空气预热器在正常操作过程中，在一定的烟气温度下，由于石墨套管3的热膨胀量要比热管2受热段的小，热管2受热段与石墨套管3之间的径向装配间隙基本上会消失；热管2的受热段与石墨套管3紧密配合，之间的接触热阻较小。石墨材料的导热系数比较高，约可达100W/m·K。石墨套管3首先从烟气中获得热量，再高效传递给热管2受热段，使热管2受热段可以经石墨套管3有效地吸收烟气的热量。热管2受热段的底端与石墨套管3的底端之间也需留出一定间隙，以吸收热膨胀。在热管空气预热器制造过程中，可以在热管2的受热段与石墨套管3装配完成后再一起安装于热管空气预热器内；也可以先将石墨套管3安装于热管空气预热器内，再将热管2的受热段插入石墨套管3。
管孔密封件4的结构与材料，与现有设于热管与管孔之间的管孔密封件基本相同。具体来说，管孔密封件4的材料要求能耐低温烟气酸露点腐蚀、耐烟气温度、具有良好的密封性能；常用种类为聚四氟乙烯、氟橡胶、硅橡胶或膨胀石墨。石墨套管3与管孔密封件4之间、管孔密封件4与管孔之间的配合，均为紧配合。管孔密封件4最好是采用聚四氟乙烯；它的热膨胀系数大，热态下可保持良好的密封，漏风系数小；润滑性能好，使石墨套管3能够自由伸缩，石墨套管3与管孔密封件4之间能够保持良好的软接触。
本实用新型热管空气预热器按常规方式操作，说明从略。本实用新型热管空气预热器，主要用于石油化工、煤化工行业的管式加热炉装置中。

Claims (4)

1.一种热管空气预热器，设有热管(2)、空气管箱(1)和烟气管箱(6)，热管(2)包括受热段和冷却段，冷却段设于空气管箱(1)内，空气管箱(1)与烟气管箱(6)之间设有管板(5)，管板(5)上设有管孔，热管(2)管壳和烟气管箱(6)箱板的材料为金属，其特征在于：热管(2)的受热段设于石墨套管(3)内，石墨套管(3)设于烟气管箱(6)内，石墨套管(3)与管板(5)上的管孔之间设有管孔密封件(4)，管板(5)的材料为石墨，烟气管箱(6)箱板的内表面设有石墨板(7)。
2.根据权利要求1所述的热管空气预热器，其特征在于：石墨套管(3)、管板(5)和石墨板(7)的材料为酚醛树脂石墨、呋喃石墨、二乙烯基苯石墨、聚四氟乙烯石墨或聚丙烯石墨。
3.根据权利要求2所述的热管空气预热器，其特征在于：热管(2)管壳的材料为碳钢或不锈钢，热管(2)受热段与石墨套管(3)之间的径向装配间隙为0.1～0.6毫米。
4.根据权利要求1或2所述的热管空气预热器，其特征在于：管孔密封件(4)的材料为聚四氟乙烯、氟橡胶、硅橡胶或膨胀石墨。
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