一种具补偿器保护结构的预热器的制作方法

本发明涉及预热器领域，特别是涉及具补偿器保护结构的预热器。

背景技术：

在冶金、电力等行业有很多热风炉、加热炉、燃烧炉、锅炉产生大量的烟气，烟气温度还比较高，如果直接将烟气排放掉就会浪费大量的热量，为了回收烟气里的热量，一般就地使用预热器将烟气里的热量转移到这些炉燃烧所需要的空气、煤气上，空气、煤气预热后温度升高，燃烧温度也随之提高，这样就能节省燃料，降低生产成本。

现有的一种板式空气、煤气预热器专用的矩形接口波纹补偿器，其结构包括四段直边波纹和端部分别连接两两直边波纹端部的四段圆弧波纹，构成框状结构，直边波纹和圆弧波纹的截断面为波纹状，其安装时框状结构的两侧分别为接口分别与预热器的框架和换热片焊接。

预热器使用时设备内温度变化幅度较大，需要使用补偿器来补偿换热片和壳体的膨胀量差值，由于换热介质温度范围大、腐蚀性以及现有补偿器的结构设计缺点，还有现有的补偿器的使用未采取保护措施，在使用中有一些现有补偿器过早地出现开裂、腐蚀现象、补偿器使用寿命短。

现有补偿器拼装时对接尺寸误差大，焊接应力大，由于现有补偿器的圆弧波纹的制作是直边波纹再进行弯曲而成型，圆弧波纹和直边波纹对接误差高达2-5mm，造成对接误差大，焊接难度大，焊缝厚，焊缝承受应力过大，补偿性能不好。圆弧波纹成型伸缩过度，易开裂。圆弧波纹内侧弯曲半径100mm，弯曲曲率过大，导致材料减薄过大、应力过大易开裂，直边波纹波距偏小，焊接空间不足,影响焊接质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具补偿器保护结构的预热器，其有效改善了上述现有技术中存在的问题，延长了补偿器的使用寿命。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种具补偿器保护结构的预热器，包括框架、设置在框架内的换热单元及分别连接框架与换热单元的补偿器，还包括用于遮挡住补偿器减少热传递和物质接触的不锈钢保护板。

所述补偿器包括四段直边波纹和四段圆弧波纹，直边波纹和圆弧波纹的截断面为波纹状，所述圆弧波纹的两端分别还延伸有直边段，所述圆弧波纹通过直边段分别与直边波纹端部相连接，构成框状结构，框状结构的两侧分别为接口，所述框架上设有连接件，其安装时两接口分别与连接件和换热单元连接，所述不锈钢保护板构成与补偿器相应的框状结构。

所述换热单元上设有供与补偿器的接口连接的过渡板。

所述换热单元包括具有换热气体进口的低温换热单元和具有换热气体出口的高温换热单元，所述低温换热单元和高温换热单元与框架之间分别在向外的一侧通过所述补偿器连接，所述高温换热单元连接补偿器的一侧为热源气体进口，所述高温换热单元连接的补偿器的不锈钢保护板设置在补偿器框状结构内则面，所述低温换热单元连接补偿器的一侧为热源气体出口，所述低温换热单元连接的补偿器的不锈钢保护板设置在补偿器框状结构的外侧面。

连接在补偿器框状结构内则面的不锈钢保护板的一侧边沿通过可拆装的方式连接在框架上设有供与补偿器连接的连接件上，其另一侧边靠近换热单元与补偿器接口的连接处但不与换热单元固定连接；连接另一补偿器框状结构外侧面的不锈钢保护板的一侧边沿固定连接在换热单元与补偿器连接处的换热单元上，其另一侧边沿靠近框架但不与框架固定连接。

所述不锈钢保护板与连接件通过可拆装的方式连接具体为所述连接件上分布固定设有螺杆，所述不锈钢保护板上对应各螺杆开设有通孔，安装时通过螺杆穿过通孔螺合上螺母锁固住。

所述不锈钢保护板固定连接在换热单元上的方式采用断焊固定连接。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：通过设置不锈钢保护板来减少热源气体的热量传递到补偿器上，及通过不锈钢保护板来阻隔热源气体中的腐蚀性物质与补偿器接触，从而来达到对补偿器的保护，上述补偿器的结构其圆弧波纹增加了与直边波纹相应的直边段，直边波纹和圆弧弯波纹可以实现精确对接，提高焊接质量，便于焊接操作，补偿器生产制作时，其波纹的波距可扩大便于焊接操作，增大波高可减小补偿器受压时的内部应力，增大圆弧波纹的弯曲半径，降低弯曲率降低弯波纹成型的变形程度(波高/弯曲半径比值)，减小成型应力。

在热源气体进口的补偿器其框状结构的内侧设置一层不锈钢保护板，该不锈钢保护板与补偿器之间的间隙里热源气体量小，又几乎静止，传热量很小，因而补偿器内侧温度接近外侧的煤气温度，不锈钢的屈服强度较高，因此补偿器不易损坏。热源气体出口补偿器的外侧设置一层不锈钢保护板，该不锈钢保护板与补偿器之间的间隙里冷介质量小，又几乎静止，传热量很小，还可以挡住绝大多数具有腐蚀性的小液滴，因而补偿器外侧温度接近内侧的烟气温度时外侧表面不会结露，外侧表面又不会接触腐蚀湿气，避免了腐蚀损坏，外侧即使少量湿气进入不锈钢保护板和补偿器之间也会被烘干。

附图说明

图1是本发明涉及的一种具补偿器保护结构的预热器的结构示意图。

图2图1中a-a向的剖面图。

图3图1中b-b向的剖面图。

图4和图5是本发明涉及的一种具补偿器保护结构的预热器中补偿器的结构示意图。

图中：

框架1；连接件11；

换热单元2；低温换热单元21；换热气体进口211；热源气体出口212；

高温换热单元22；换热气体出口221；热源气体进口222；

换热片通道23；端板24；

补偿器3；直边波纹31；圆弧波纹32；直边段321；

接口33；过渡板34；不锈钢保护板4。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过一种具体实施例来对本发明进行详细阐述。

本实施例公开的一种具补偿器保护结构的预热器，具体为板式空气、煤气预热器，如图1-图5所示，包括框架1、设置在框架1内的换热单元2及分别连接框架1与换热单元2不锈钢材质的补偿器3，所述换热单元2通常由多个换热片通道23组合构成，多个换热片通道23侧边通过端板24连接在一起，换热单元2与框架1和换热单元2连接是连接在端板24上，本发明与现有预热器的不同之处在与，还包括有用于遮挡住补偿器3减少热传递和物质接触的不锈钢保护板4。图中，所述换热单元2包括具有换热气体进口211的低温换热单元21和具有换热气体出口221的高温换热单元22，所述低温换热单元21和高温换热单元22与框架1之间分别在向外的一侧通过所述补偿器3连接，如图1中所示的在图中的左右两侧，所述高温换热单元22连接补偿器3的一侧为热源气体进口222，该侧的不锈钢保护板4设置在补偿器3框状结构的内则面，如图2所示，所述低温换热单元21连接补偿器3的一侧为热源气体出口212，该侧的不锈钢保护板4设置在补偿器3框状结构的外侧面，如图3所示。

换热工作气体流向参照图中箭头方向结合图示，预热器使用时热源气体(即烟气)进口的补偿器3其框状结构的内侧温度通常高达300-400℃，这么高的温度下316l等不锈钢屈服强度下降明显，在补偿器3内部应力作用下容易遭到破坏。在热源气体进口的补偿器3其框状结构的内侧设置一层不锈钢保护板4，该不锈钢保护板4与补偿器3之间的间隙里热源气体量小，又几乎静止，传热量很小，因而补偿器3内侧温度接近外侧的换热气体(即空气、煤气)温度通常为200℃，200℃时不锈钢的屈服强度等性能比300-400℃明显要高，因此补偿器3不易损坏。

热源气体(即空气、煤气)出口的补偿器3其框状结构的内侧温度约在150-210℃，外侧空气、煤气(换热气体)冷介质0-60℃。一方面低温空气、煤气会导致补偿器另一侧140-200℃的热源气体有过冷结露腐蚀的可能，另一方面外侧的低温煤气湿度大、含氯离子，在补偿器3其框状结构的外侧表面容易形成潮湿的环境，加上补偿器本身受压承受的应力，会形成一定程度上的晶间腐蚀和应力腐蚀。在过低的温度导致热源气体结露、冷测潮湿的环境、内在应力作用下补偿器容易腐蚀开裂。在热源气体出口补偿器3的外侧设置一层不锈钢保护板7。该不锈钢保护板7与补偿器3之间的间隙里冷介质量小，又几乎静止，传热量很小，还可以挡住煤气中绝大多数具有腐蚀性的小液滴，因而补偿器外侧温度接近内侧的烟气温度140-200℃。140-200℃时外侧表面不会结露，外侧表面又不会接触腐蚀湿气，避免了腐蚀损坏，外侧即使少量湿气进入不锈钢保护板7和补偿器3之间也会因为140-200℃的环境而烘干。因此，在增设了不锈钢保护板4后，可有效的保护了补偿器3的，延长其使用寿命。

本实施例，进一步，如图4所示，所述补偿器3包括四段直边波纹31和四段圆弧波纹32，直边波纹31和圆弧波纹32的截断面为波纹状，如图5所示，所述圆弧波纹32的两端分别还延伸有直边段321，所述圆弧波纹32通过直边段321分别与直边波纹31端部相连接，构成框状结构，框状结构的两侧分别为接口33，所述框架1上设有连接件11，其安装时两接口33分别与连接件11和换热单元2连接，该结构的圆弧波纹32增加了与直边波纹31相应的直边段321，直边波纹31和圆弧弯波纹32可以实现精确对接，提高焊接质量，便于焊接操作，补偿器3生产制作时，其波纹的波距可扩大便于焊接操作，增大波高可减小补偿器受压时的内部应力，增大圆弧波纹的弯曲半径，降低弯曲率降低弯波纹成型的变形程度(波高/弯曲半径比值)，减小成型应力，具体的数值根据补偿器3实际大小按比设置，这里不进一步限定。补偿器3为框状结构，因此所述不锈钢保护板4应构成与补偿器3相应的框状结构，才能较好的起到遮挡保护作用。

为方便工作人员检修、查漏及不影响补偿器的补偿作用效果，本实施例中所述不锈钢保护板4的安装可进一步设置，连接在补偿器3框状结构内则面的不锈钢保护板4(即在热源气体进口222一侧不锈钢保护板4)的一侧边沿通过可拆装的方式连接在框架1上设有供与补偿器3连接的连接件11上，因为的不锈钢保护板4挡住了补偿器3，在检修查漏时，需拆卸掉才可露出补偿器3，因此设置成可拆装的结构，能够方便操作，具体可为所述连接件11上分布固定设有螺杆，所述不锈钢保护板4上对应各螺杆开设有通孔，安装时通过螺杆穿过通孔螺合上螺母锁固住，而不锈钢保护板4另一侧边靠近换热单元2与补偿器3接口的连接处但不与换热单元2固定连接，因为没有固定连接，不会干扰补偿器补偿时的涨开形变；连接另一补偿器框3状结构外侧面的不锈钢保护板4(即在热源气体出口212一侧不锈钢保护板4)的一侧边沿固定连接在换热单元2与补偿器3连接处的换热单元2上，其另一侧边沿靠近框架1但不与框架1固定连接，由于不锈钢保护板4没有挡住补偿器3不影响查漏检修因此可不用拆除，直接固定连接设置可采用断焊固定连接，而另一边因为没有固定连接，不会干扰补偿器补偿时的涨开形变。

进一步，所述换热单元2上设有供与补偿器3的接口33连接的过渡板34，如图2和图3该结构用于换热片与补偿器角接间隙大时过渡焊接，当然如果间隙小时可直接焊接而不用增设过渡板34。

上述结构的预热器逐步使用于高炉热风炉空气、煤气预热系统，锅炉发电煤气加热系统等领域。以后计划应用于煤化工、石化、化工等领域的板式预热器补偿领域。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。