CN209706018U - 一种废热锅炉换热管的防磨套管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废热锅炉换热管的防磨套管，属于废热锅炉领域。它包括防磨套管，防磨套管的出口端插入安装在管板上的换热管中，所述防磨套管的出口端为直径逐渐增大的扩口结构；所述出口端的侧壁上开设有缝隙。本实用新型能够弥补防磨套管出口端受热产生的膨胀量，实现套管到换热管间烟气流场的平缓过渡，提高防磨套管的使用寿命，并防止换热管发生受损。

Description

一种废热锅炉换热管的防磨套管

技术领域

本实用新型属于废热锅炉领域，更具体地说，涉及一种废热锅炉换热管的防磨套管。

背景技术

在余热回收系统中，为了避免能源的浪费，需要对高温烟气的热量进行回收。对于管壳式的废热锅炉，含尘烟气中含有较多细小颗粒，当含尘烟气从较大的锥形空间，以较高的流速纵向流动通过换热管时，由于流动截面的突变，会在换热管附近产生漩涡，对换热管进口处产生较为严重的冲刷磨损，尤其是管板与换热管间的焊缝会出现裂纹及破损，严重时甚至会导致换热管壁被磨穿，严重影响废热锅炉的寿命和系统的安全运行，因此需要采取相应的措施来解决换热管以及换热管与管板焊缝的磨损腐蚀问题。

中国专利申请号为：CN201320270403.9，公开日为：2013年11月6日的专利文献，公开了一种空气预热器管箱防磨结构，包括防磨套管一、防磨套管二和管板，其中防磨套管一固定连接在管板管孔上部口端，防磨套管二置于防磨套管一中，其下部口端与换热管管口固定连接，管板上部管孔口端固定连接有防磨套管一，并在防磨套管一内设置防磨套管二与安装在管板管孔内的换热管的口端固定连接，通过加入其保护作用的防磨套管一和其替换作用且易于更换的防磨套管二，降低换热管的磨损。然而，因为该方案的防磨套管与换热管采用端口连接的方式，当换热管受热膨胀时，其端口与防磨套管的端口很容易因为发生相互挤压而生成裂纹和缝隙，且换热管与管板的焊缝之间受到热气冲刷，容易产生裂纹，影响废热锅炉寿命和系统安全运行。

中国专利申请号为：CN201220386596.X，公开日为：2013年1月30日的专利文献，公开了一种废热锅炉换热管的防磨套管，它涉及一种锅炉换热管的防磨套管。该实用新型为解决现有的防磨套管的进气端为圆管状，锅炉废气导入换热管内时阻力较大，并且防磨套管与换热管采用焊接的连接方式，一旦换热管损坏，必须同时更换防磨套管，增加了换热成本的问题。圆柱套管的进气端设置有喇叭口，圆环定位板固定套装在圆柱套管的外侧壁上且圆环定位板垂直于圆柱套管的轴线设置，圆柱套管的出气端插入至换热管内且圆环定位板与换热管的进气端的端面紧密贴合设置。该实用新型用于防止废热锅炉换热管的过度磨损。但是，该方案中防磨套管插入换热管内后，其出口端的直径是小于换热管的直径的，因此烟气从防磨套管的出口端进入换热管内时会因截面突变而导致烟气过渡不均匀并产生旋流，对换热管造成冲刷磨损，且烟气本身的高温使得烟气通过防磨套管时会使防磨套管受热膨胀，尤其是防磨套管的出口端会受到较大的热应力，且防磨套管受热向外膨胀也会对换热管造成挤压导致换热管发生变形受损。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有的防磨套管出口端容易受热膨胀导致其使用寿命不长和换热管受损的问题，本实用新型提供一种废热锅炉换热管的防磨套管，能够弥补防磨套管出口端受热产生的膨胀量，实现套管到换热管间烟气流场的平缓过渡，提高防磨套管的使用寿命并防止换热管发生受损。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种废热锅炉换热管的防磨套管，包括防磨套管，防磨套管的出口端插入安装在管板上的换热管中，所述防磨套管的出口端为直径逐渐增大的扩口结构；所述出口端的侧壁上开设有缝隙。

作为技术方案的进一步改进，所述缝隙具有多个，沿防磨套管的出口端的周向等间隔开设。

作为技术方案的进一步改进，所述防磨套管的出口端端面与管板的距离为10mm～50mm。

作为技术方案的进一步改进，所述防磨套管与换热管之间具有1mm～4mm的间隙，间隙内填充有耐火层；

作为技术方案的进一步改进，所述耐火层的材料为耐火陶瓷纤维扭绳。

作为技术方案的进一步改进，所述防磨套管的外侧套装有盖帽，盖帽的其中一个端面紧贴于管板的端面。

作为技术方案的进一步改进，所述盖帽的形状为圆柱形、圆台形或钟罩形。

作为技术方案的进一步改进，所述防磨套管的进口端的内径沿进气方向逐渐缩小。

作为技术方案的进一步改进，所述防磨套管伸出换热管所在部位的外侧浇筑有耐火混凝土。

作为技术方案的进一步改进，所述防磨套管的材料为耐热钢。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型一种废热锅炉换热管的防磨套管，其通过将防磨套管插入换热管内与换热管进行连接，而不是使防磨套管和换热管的端口相互连接，避免了防磨套管和换热管受热膨胀导致二者的端口连接处产生裂纹并影响连接强度，在此基础上，本实用新型进一步将伸入换热管内的防磨套管的出口端设置为扩口结构，使得气流从防磨套管进入换热管内时可以沿着扩口平缓地过渡至换热管中，有效地防止了因管道的截面突变而产生的旋流，保护换热管不被旋流冲刷而产生磨损，另外，本实用新型还进一步在防磨套管的出口端侧壁上开设缝隙，从而当防磨套管因高温气流而受热膨胀时，可以通过缝隙来弥补防磨套管出口端的变形量，一方面防止防磨套管的出口端因自身膨胀而发生内部的相互挤压受损，另一方面也保护了换热管不会因防磨套管出口端膨胀变大而被挤压受损；

(2)本实用新型一种废热锅炉换热管的防磨套管，其出口端的多条间隙沿出口端的周向等间隔分布，布置合理，保证了防磨套管受热膨胀时其出口端的各个位置均能得到适当的变形补偿空间；

(3)本实用新型一种废热锅炉换热管的防磨套管，防磨套管伸入换热管中的距离是根据最佳使用效果来确定的，极大地提高了换热管的耐磨能力；

(4)本实用新型一种废热锅炉换热管的防磨套管，在换热管和防磨套管的间隙中填充的耐火层能够有效地减少传至换热管端的热量，减小换热管的受热变形量，且对套管也起到了一定的定位作用，进一步地采用柔性的耐火陶瓷纤维扭绳作为耐火层的填充材料，使得套管具有足够的热膨胀空间，不会对换热管产生挤压；

(5)本实用新型一种废热锅炉换热管的防磨套管，通过盖帽能够有效地减少烟气对管板和换热管之间的焊缝的冲刷，防止焊缝受损而导致换热管安装不稳甚至发生脱离，另外，盖帽采用圆柱、圆台等形状，通过将其端面与管板端面紧密贴合连接，使得换热管和防磨套管可以保证同一轴向，避免长时间工作后防磨套管和换热管发生倾斜从而受到偏斜烟气的冲刷；

(6)本实用新型一种废热锅炉换热管的防磨套管，将防磨套管的进口端设置为内径沿进气方向逐渐缩小的结构，烟气从内径递减的进口端进入防磨套管中，产生的气流阻力较小，减少了防磨套管进口端受到的气流冲刷，提高了防磨套管的使用寿命；

(7)本实用新型一种废热锅炉换热管的防磨套管，在防磨套管的外侧浇筑有耐火混凝土，即使防磨套管被飞灰冲刷磨穿，耐火混凝土也能够阻挡飞灰对设备造成损坏，且耐火混凝土也对防磨套管起到了固定作用，防止防磨套管在工作中发生松动；

(8)本实用新型一种废热锅炉换热管的防磨套管，采用耐热钢作为防磨套管的制作材料，耐热性和耐磨性均较佳，使用效果好，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型防磨套管的工作原理图，图中所示箭头的指向为烟气的流动方向；

图2为本实用新型的防磨套管的主剖视图；

图3为图2的俯视图；

图4为图1中盖帽结构的局部放大图；

图中：1、管板；2、换热管；3、防磨套管；31、出口端；32、缝隙；33、盖帽；34、进口端；4、耐火层；5、耐火混凝土。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，一种废热锅炉换热管的防磨套管，用于保护换热管不被高温烟气冲刷而发生磨损，包括防磨套管3，防磨套管3采用耐热钢作为材料，耐热性和耐磨性均较佳，使用效果好，使用寿命长，下面对该防磨套管3的具体结构做详细描述。

防磨套管3为中空管状结构，其安装在换热管2的烟气进口端。换热管2固定安装在管板1上，通常采用强度焊接或胀焊并用的安装方式，实际使用中，管板1在锅炉内的位置不做限定，保证安装在管板1上的换热管2可以排出烟气即可，本实施例按立式锅炉进行说明，管板1设置在锅炉内靠下的位置。管板1上等间隔竖直焊接有多个换热管2，换热管2的下端面与管板1的下端面基本保持一致。防磨套管3的出口端31从管板1的下端插入换热管2中，一般情况下，防磨套管3的出口端所在平面与管板1上端面距离10mm～50mm，本实施例中为30mm，能够在节约成本的情况下有效地保护换热管2。防磨套管3采用插入换热管2的方式与换热管2进行连接，而不是防磨套管3的出口端31与换热管2的内壁贴合连接，避免了受热时二者相接的端口膨胀对换热管2造成损坏，使用效果更佳。

但是，由于防磨套管3是插入换热管2中的，所以防磨套管3的直径小于换热管2，当烟气从防磨套管3的出口端31进入换热管2中时，直径突变导致的截面突变会使得烟气过渡不均匀并在防磨套管3的出口端31处产生旋流，对换热管2冲刷并造成损害。为了解决这个问题，本实施例将防磨套管3的出口端31设置为直径逐渐增大的扩口结构，其出口端31的端面的外径与换热管2的内径基本保持一致，高温烟气从防磨套管3的出口端31进入换热管2时，能够随着逐渐增大的直径平缓地过渡，防止产生烟气旋流的情况，从而保护换热管2不被冲刷受损。另外，防磨套管3的出口端31沿出口端31的周向等间隔开设有多条缝隙32。本实施例中，缝隙32的数量为6条，当防磨套管3受热膨胀时，缝隙32可以弥补防磨套管3的出口端31的变形量，一方面防止防磨套管3的出口端31因自身膨胀而发生内部的相互挤压受损，另一方面也保护了换热管2不会因防磨套管3出口端31的膨胀变大而被挤压受损，提高了换热管2的使用寿命。同时，为了使锅炉内部的烟气能够更好地进入防磨套管3内，本实施例将防磨套管3的进口端34也设置为内径沿进气方向逐渐缩小的结构，从而减小烟气进入防磨套管3内的阻力，降低烟气对防磨套管3进口端34的冲刷磨损，提高防磨套管3的使用寿命。

其次，防磨套管3的安装方式也是一个需要注意的地方，如果防磨套管3和换热管2的轴向不一的话，从防磨套管3通入换热管2内的烟气相对于换热管2的轴向就是偏斜的，会加大对换热管2内壁的冲刷，对换热管2造成损坏。针对这个问题，本实施例在防磨套管3的外侧套装有盖帽33，盖帽33采用至少一个端面为平整状态的圆柱形、圆台形或钟罩形，其内部设置有一个与防磨套管3的管径相匹配的圆柱孔。本实施例的盖帽33采用圆柱状结构，其上端面紧贴于管板1的下端面，与管板1之间采用点焊、螺栓连接等固定连接方式，其中，点焊连接的方式更加方便操作。盖帽33一方面能够保证防磨套管3和换热管2具有同一轴度，烟气顺利地从防磨套管3过渡至换热管2内，另一方面也可以保护换热管2与管板1之间的焊缝不被烟气冲刷，提高换热管2的使用寿命。

综上所述，本实施例的一种废热锅炉换热管的防磨套管，能够有效地提高换热管2的耐磨能力，弥补防磨套管3出口端31受热产生的膨胀量，提高防磨套管3的使用寿命并防止换热管2发生受损。

实施例2

实施例1中的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其换热管2和插入换热管2中的防磨套管3之间是存在一定间隙的，间隙的大小一般为1mm～4mm，本实施例为2mm。当高温烟气在防磨套管3内流通时，其热量容易传递至换热管2内，使换热管2受到较大的热应力，且防磨套管3受热膨胀时各个部位的变形量也并不均匀，从而导致烟气在防磨套管3内流通时产生一定程度的紊乱。为了解决这个问题，本实施例在实施例1的基础上做出了一定的改进。

本实施例在换热管2和防磨套管3之间的间隙内填充有耐火层4，耐火层4能够有效地减少防磨套管3向换热管2传递的热量，保护换热管2。进一步地，本实施例采用柔性的耐火陶瓷纤维扭绳作为耐火层4的填充材料，能够使防磨套管3各个部位在柔性材料的作用下尽可能保持相同的变形量，防止防磨套管3各个部位变形量不一而产生气流紊乱。另外，耐火层4还具有进一步保证耐磨套管3与换热管2同轴度的功能，防止偏斜烟气对换热管2冲刷从而造成损坏。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上做出了进一步改进，改进点为在防磨套管3伸出换热管2的部位的外侧浇筑有耐火混凝土5，采取这样的设计，一方面进一步保护了管板1免受直接冲刷，另一方面即使防磨套管3在长时间工作情况下被含尘烟气冲刷磨穿，耐火混凝土5也能够阻挡飞灰对设备造成损坏，且耐火混凝土5也对防磨套管3起到了固定作用，防止防磨套管3在工作中发生松动，从而影响防磨套管3的使用效果。使用耐火混凝土5时，由于耐火混凝土5本身就具备对防磨套管3的固定作用，因此盖帽33可根据实际情况选择是否与管板1进行固定连接。但是实际安装时，先将防磨套管3通过盖帽33固定在管板1上有利于保持防磨套管3在后续安装过程中与换热管2处于同一轴度，有利于保证防磨套管3的使用效果。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种废热锅炉换热管的防磨套管，包括防磨套管(3)，防磨套管(3)的出口端(31)插入安装在管板(1)上的换热管(2)中，其特征在于：所述防磨套管(3)的出口端(31)为直径逐渐增大的扩口结构；所述出口端(31)的侧壁上开设有缝隙(32)。

2.根据权利要求1所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述缝隙(32)具有多个，沿防磨套管(3)的出口端(31)的周向等间隔开设。

3.根据权利要求2所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述防磨套管(3)的出口端(31)端面与管板(1)的距离为10mm～50mm。

4.根据权利要求1所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述防磨套管(3)与换热管(2)之间具有1mm～4mm的间隙，间隙内填充有耐火层(4)。

5.根据权利要求4所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述耐火层(4)的材料为耐火陶瓷纤维扭绳。

6.根据权利要求1所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述防磨套管(3)的外侧套装有盖帽(33)，盖帽(33)的端面紧贴于管板(1)的端面。

7.根据权利要求6所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述盖帽(33)的形状为圆柱形、圆台形或钟罩形。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述防磨套管(3)的进口端(34)的内径沿进气方向逐渐缩小。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述防磨套管(3)伸出换热管(2)所在部位的外侧浇筑有耐火混凝土(5)。

10.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种废热锅炉换热管的防磨套管，其特征在于：所述防磨套管(3)的材料为耐热钢。