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CN201779686U - 一种无机热管空气预热器 - Google Patents

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陈强
蔡连波
赵晓青
李保锋
盛维武
庞晶晶
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
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China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp
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Abstract

本实用新型公开了一种无机热管空气预热器，以解决现有的无机热管空气预热器所存在的无机热管中部与隔板的焊接连接比较困难等问题。本实用新型设有箱体，箱体内设有无机热管。无机热管设有内管(1)和外管(2)，内管的外表面与外管的内表面之间形成环形空间，环形空间内设有工质。工质为无机传热介质，由防腐层、活性层和导热介质粉末组成。箱体内靠近空气入口(8)和空气出口(9)分别设有前隔板(12)和后隔板(13)。无机热管中外管的两端分别与前隔板和后隔板相连，内管的两端分别与空气入口和空气出口相通。本实用新型可用于石油石化、热能电力、钢铁和轻纺等行业中加热炉的高温烟气余热回收过程。

Description

一种无机热管空气预热器
技术领域
本实用新型涉及一种空气预热器，尤其是涉及加热炉烟气余热回收过程所用的一种无机热管空气预热器。
背景技术
在石油石化、热能电力、钢铁和轻纺等行业中，加热炉的高温烟气余热回收利用是降低系统能耗的重要途径。目前有多种余热回收装置，无机热管空气预热器是其中重要的一种；它可以在提高系统热效率上显示出强大的优势。中国专利CN1312457A介绍的一种无机热传导热管空气预热器，在箱体内设有无机热管和隔板。隔板将箱体内部分成空气侧空腔和烟气侧空腔；空气侧空腔设有空气入口、空气出口，烟气侧空腔设有烟气入口和烟气出口。隔板与无机热管的中部相连，将无机热管分为两段，两段分别位于空气侧空腔和烟气侧空腔内。目前工业上所用的无机热管空气预热器基本都采用这种结构。但是采用现有常规形式的无机热管，无机热管中部一般要与隔板焊接连接，比较困难，且连接之处易于发生泄漏。另外在空气入口部位，无机热管在与隔板的连接之处很容易发生露点腐蚀，造成泄漏。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种无机热管空气预热器，以解决现有的无机热管空气预热器所存在的无机热管中部与隔板的焊接连接比较困难、连接之处易于发生泄漏，以及在空气入口部位无机热管在与隔板的连接之处容易发生露点腐蚀等问题。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种无机热管空气预热器，设有箱体，箱体上设有空气入口、空气出口、烟气入口和烟气出口，箱体内设有无机热管，无机热管内设有工质，其特征在于：所述的无机热管设有内管和外管，内管设于外管内，内管的外表面与外管的内表面之间形成环形空间，环形空间的两端封闭，无机热管的工质设于环形空间内，工质为无机传热介质，由防腐层、活性层和导热介质粉末组成，防腐层和活性层分别自内管的外表面和外管的内表面依次设置，导热介质粉末设于内管上活性层的外表面与外管上活性层的内表面之间所形成的环形空间内，所述无机热管空气预热器的箱体内靠近空气入口和空气出口分别设有前隔板和后隔板，无机热管中外管的两端分别与前隔板和后隔板相连，内管的两端分别与空气入口和空气出口相通。
采用本实用新型，具有如下的有益效果：(1)本实用新型无机热管空气预热器，不使用隔板将箱体内部分成空气侧空腔和烟气侧空腔。无机热管位于前隔板和后隔板之间的整个外管的外表面，都处于烟气通道中。由于无机热管中部不与隔板焊接连接，所以不存在焊接困难问题以及连接之处易于发生泄漏的问题。无机热管中外管的两端分别与前隔板和后隔板相连，在这个位置比较容易进行焊接，不易发生泄漏，保证将烟气和空气完全隔离。(2)本实用新型所用的无机热管，是一种夹套式无机热管。在空气预热器的操作过程中，空气从内管的一端进入，从另一端流出。外管的外表面与高温烟气相接触，吸收高温烟气的热量，传递给内管的外表面与外管的内表面之间所形成的环形空间内的无机传热介质。无机传热介质进行无相变传热，利用无机元素分子震荡、摩擦的作用，将热量快速激发，并呈波状迅速地由外管传递到内管，内管再将管内的空气加热。在烟气通道内的烟气流场中，本实用新型无机热管的整体均温特性良好，其外管外表面沿轴向的温度基本一致。所以在空气入口部位，无机热管中的外管与前隔板相连的一端不会形成局部冷区使温度过低，在连接之处不容易发生露点腐蚀并造成泄漏。(3)本实用新型所用的无机热管，同时具有现有无机热管所具有的传热效率高、工作温度范围广、不易产生高温爆管、安全可靠性高等优点。本实用新型的无机热管空气预热器，总体来说具有易于制造、抗露点腐蚀性好、不易发生泄漏、烟气余热利用率高、安全可靠性高、结构紧凑等特点。
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是本实用新型无机热管空气预热器的剖视图。
图2是本实用新型无机热管空气预热器所用单根无机热管的放大剖视图。
图1至图2中，相同附图标记表示相同的技术特征。
具体实施方式
参见图1所示本实用新型的无机热管空气预热器(简称为空气预热器)。它设有箱体，箱体上设有空气入口8、空气出口9、烟气入口10和烟气出口11。箱体通常由槽钢和钢板焊接而成。箱体内设有多根无机热管，无机热管内设有工质。
参见图2以及图1，所述的无机热管设有内管1和外管2，内管1设于外管2内。内管1的外表面与外管2的内表面之间形成环形空间，环形空间的两端封闭。图2所示，是在环形空间的两端分别设置端盖3，将该环形空间的两端封闭。无机热管的工质设于环形空间内；工质为无机传热介质，由防腐层5、活性层6和导热介质粉末7组成。防腐层5和活性层6分别自内管1的外表面和外管2的内表面依次设置，导热介质粉末7设于内管1上活性层6的外表面与外管2上活性层6的内表面之间所形成的环形空间内(本实用新型无机热管在工作时，导热介质粉末7分散并充满于该环形空间；图2即是按此状态绘制导热介质粉末7)。
参见图1，本实用新型无机热管空气预热器的箱体内靠近空气入口8和空气出口9分别设有前隔板12和后隔板13。无机热管中外管2的两端分别与前隔板12和后隔板13相连，一般采用焊接连接。内管1的两端分别与空气入口8和空气出口9相通。在前隔板12和后隔板13上，无机热管通常采用正三角形排列。
空气入口8-无机热管中内管1的内部-空气出口9，组成空气预热器的空气通道；烟气入口10-箱体内前隔板12和后隔板13之间的空间-烟气出口11，组成空气预热器的烟气通道。
参见图2，在本实用新型所用的无机热管中，防腐层5可以防止内管1的外表面和外管2的内表面形成氧化物，活性层6可以防止内管1和外管2的材料产生氢氧元素，导热介质粉末7具有良好的吸热、传热特性。防腐层5和活性层6的厚度一般均为0.008～0.012毫米，导热介质粉末7的用量为微量。
防腐层5的材料，一般为过氧化钠、氧化钠、氧化铍、氧化硼、倍半氧化锰、重铬酸铝、重铬酸钙、重铬酸根之中的一种，或是一种以上组成的混合物。
活性层6的材料，一般为氧化钴、倍半氧化锰、氧化铍、氧化铑、氧化铜、氧化硼、β-钛、铬酸锶、碳酸锶、重铬酸钾、重铬酸钙、重铬酸锰、重铬酸铝、重铬酸根之中的一种，或是一种以上组成的混合物。
导热介质粉末7的材料一般为变性氧化铑、变性氧化镭、过氧化钠、氧化铍、氧化硼、重铬酸钾、重铬酸钠、重铬酸银、铬酸锶、单晶硅、β-钛、重铬酸根之中的一种，或是一种以上组成的混合物。
防腐层5、活性层6和导热介质粉末7的材料，是现有无机热管所常用的无机传热介质。
图2以及图1所示本实用新型无机热管的制造过程如下。首先将内管1的外表面和外管2的内表面进行表面处理，再将内管1套装于外管2内。之后，在内管1和外管2的两端分别焊接上端盖3，将内管1的外表面与外管2的内表面之间所形成的环形空间的两端封闭。端盖3为圆环形，其中心孔与内管1的管孔相对应。外管2的管壁上设有开孔。
将防腐层5和活性层6的材料分别配成溶液。先将防腐层5材料的溶液经外管2管壁上的开孔注入内管1的外表面与外管2的内表面之间所形成的环形空间，并整体旋转内管1和外管2，使防腐层5材料的溶液分布于内管1的外表面和外管2的内表面上；待该溶液形成薄膜以后，即形成防腐层5。然后，再将活性层6材料的溶液经外管2管壁上的开孔注入内管1上防腐层5的外表面与外管2上防腐层5的内表面之间所形成的环形空间，并整体旋转内管1和外管2，使活性层6材料的溶液分布于内管1上防腐层5的外表面和外管2上防腐层5的内表面上；待该溶液形成薄膜以后，即形成活性层6。最后，将微量的导热介质粉末7经外管2管壁上的开孔装入内管1上活性层6的外表面与外管2上活性层6的内表面之间所形成的环形空间内，接着经外管2管壁上的开孔对该环形空间抽真空，并用堵头4将外管2管壁上的开孔堵塞、将该开孔与堵头4之间密封焊接。至此，就完成了本实用新型无机热管的制造。
内管1和外管2的长度最好是相等，这样便于其两端与端盖3之间进行焊接，如图2以及图1所示。
参见图2以及图1，为强化传热效果，无机热管在外管2的外表面上最好设有翅片(例如螺旋翅片)。内管1内也可以设置扰流物(图略)。
下面结合图1说明本实用新型无机热管空气预热器的操作过程。空气经空气入口8进入空气预热器，从无机热管中内管1的一端进入内管1。烟气经烟气入口10进入空气预热器，在烟气通道内流动，流经各根无机热管。无机热管中外管2的外表面及翅片与高温烟气相接触，吸收高温烟气的热量，传递给内管1的外表面与外管2的内表面之间所形成的环形空间内的无机传热介质。无机传热介质进行无相变传热，利用无机元素分子震荡、摩擦的作用，将热量快速激发，并呈波状迅速地由外管2传递到内管1，内管1再将管内的空气加热。传热过程中，本实用新型无机热管呈现出热阻趋近于零的特性。预热后的空气从内管1的另一端流出，经空气出口9流出空气预热器。释放热量后的烟气经烟气出口11流出空气预热器。
图1所示的无机热管空气预热器，无机热管为单管程。根据实际需要，无机热管还可以设计为多管程结构，让空气在内管1中多次穿越烟气通道与烟气换热。详细说明和附图省略。
本实用新型可用于石油石化、热能电力、钢铁和轻纺等行业中加热炉的高温烟气余热回收过程。

Claims (2)

1.一种无机热管空气预热器，设有箱体，箱体上设有空气入口(8)、空气出口(9)、烟气入口(10)和烟气出口(11)，箱体内设有无机热管，无机热管内设有工质，其特征在于：所述的无机热管设有内管(1)和外管(2)，内管(1)设于外管(2)内，内管(1)的外表面与外管(2)的内表面之间形成环形空间，环形空间的两端封闭，无机热管的工质设于环形空间内，工质为无机传热介质，由防腐层(5)、活性层(6)和导热介质粉末(7)组成，防腐层(5)和活性层(6)分别自内管(1)的外表面和外管(2)的内表面依次设置，导热介质粉末(7)设于内管(1)上活性层(6)的外表面与外管(2)上活性层(6)的内表面之间所形成的环形空间内，所述无机热管空气预热器的箱体内靠近空气入口(8)和空气出口(9)分别设有前隔板(12)和后隔板(13)，无机热管中外管(2)的两端分别与前隔板(12)和后隔板(13)相连，内管(1)的两端分别与空气入口(8)和空气出口(9)相通。
2.根据权利要求1所述的无机热管空气预热器，其特征在于：无机热管在外管(2)的外表面上设有翅片。
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