专利名称：管件金属预热器热膨胀补偿管件的制作方法
技术领域：
本发明属于热交换或传热设备的通用部件。
利用工业炉烟气余热来予热空气或煤气的热交换装置，已成为国内外各类工业炉窑必备的节能装置。该装置从材质上可统分为金属予热器和陶质予热器两大类。
从廿世纪五十年代起，由于耐热钢制作技术的发展，促进了金属予热器的发展。金属予热器有两大优点一是气密性好，可予热高压气体以适应各类燃烧器的需要；二是金属管壁导热性好，热惰性小，易于控制。
然而，金属予热器的弱点之一是受热膨胀量大。特别是钢管式予热器，包括平滑钢管式，管内带各种形式插件的以及管状喷流予热器等，都必须采用各种方法进行钢管热膨胀补偿，否则会出现焊缝拉裂或予热器受热膨胀后严重变形而损坏。常见的热膨胀补偿管件有两种1.弯管热膨胀补偿管件见
图1。其主要结构为热风管是弯曲的钢管(1)，上集风箱底板(2)，下集风箱底板(3)，上集风箱(4)和下集风箱(5)，该装置可补偿钢管的热膨胀。但是，由于钢管热膨胀引起的上下底板受力不均，从而导致底板变形。靠近高温烟气处的几排热风管受热变形程度大，钢管与底板处的连接焊缝仍有拉裂的危险。
2.冷、热风箱接口处加接波纹管补偿管件或者在集风箱上增加波纹板补偿。亦有两种方式组合形成见图2。冷热风箱波纹管热膨胀补偿管件(6)，集风箱体上的波纹板热膨胀补偿管件(7)。这种结构虽然可以较大程度上补偿钢管的受热膨胀，但是仍然难以克服由于各管之间受热差别，引起各管的热膨胀量差别较大而造成上下集风箱的底板变形，从而使底板与管子之间的焊缝拉裂。当烟气温度较高的大型加热炉上应用的予热器，其热胀引起焊缝拉裂的现象更为严重。
上述两种予热器中的热膨胀补偿管件，都未能较好地解决由于热膨胀引起的焊缝拉裂现象。严重地影响着予热器的使用寿命。特别是有些炉窑结构限制，只能采用卧式的管式金属予热器时，则无法克服由于热膨胀造成予热器焊缝拉裂而导致予热器的损坏。
本发明目的在于克服目前所采用的弯管热补偿管件或冷热风箱接口处用波纹管热膨胀补偿管件及集风箱的波纹板热补偿管件的缺点。本发明采用热风管在集风箱内的可移动的内部波纹管热膨胀补偿管件，避免由于热风管受热不均引起各热风管热膨胀量的不同，造成热膨胀补偿管件的底板变形而导致焊缝拉裂的现象，从而有效地提高了管式予热器的寿命。同时还可以利用本发明而采用卧式的管式金属予热器，仍可以保证其使用寿命。
本实用新型的结构在于采用移动式的底板与热风管焊接，同时在移动式底板与集风箱的固定底板之间采用具有一定弹性的波纹板密封连接，在集风箱内部构成可以移动的热膨胀补偿管件。
本实用新型的结构见图3。包括上集风箱的固定式金属底板(8)、可移动底板(9)，热风钢管(10)，波纹板或波纹管(11)，下集风箱底板(12)。集风箱底板根据热风管直径和数量相应开孔，开孔是保证热风管受热膨胀移动的。可移动的底板与热风管焊接，再采用弹性波纹板将固定底板与移动底板密封连接，在集风箱内构成可移动的整体的热膨胀补偿管件。
本实用新型可将予热器的全部热风管与移动底板焊接成为一个整体，采用弹性波纹板将移动底板与集风箱固定底板密封连接，构成整体热膨胀补偿管件。对于大型予热器，迎热烟气的前几排热风管与后几排热风管温差较大，热膨胀量差别大。为了避免或减少移动底板的变形，可依据热风钢管间的温差程度和热膨胀量的大小，将移动底板分为两组或多组，分别将热风管按变形量大小亦相应分为几组，相应将热风管和移动底板焊接。再选择不同变形量的弹性波纹板，分别将移动底板和固定底板密封连接，构成两组以上的不同变形量的管状予热器的热膨胀补偿管件，见图4。
本实用新型可用于立式或卧式的管式金属予热器。同时，在热风管的两端都设置移动式的底板，分别与热风管两端固定焊接，再采用波纹板或波纹管将固定板与移动板密封连接。可以根据热风管的温度分布，分组构成两组以上的不同热变形量的热膨胀补偿管件。
本实用新型的实施例为卧式，正交逆流予热器，烟气温度950～1000℃，烟气量为10000标米3／时，空气予热温度为450℃，空气量为8000～10000标米3／时。予热器换热面积100m2。予热器结构参数予热器长4.5米、宽2米、高1.45米。热风钢管直径为57毫米，热风钢管有效长度2米，数量为300根。予热器分为三组，第一组80根热风钢管，第二组100根热风钢管，第三组120根1Cr18Ni9Ti热风钢管，其最前排热风钢管管壁最高温度为700℃，其热风钢管最大热膨胀伸长量约为26毫米。根据热风钢管的最大热膨胀伸长量，在予热器两侧集风箱内都采用一组移动钢质底板，用异形波纹板密封连接，每端选用一个波纹的异形波纹板，密封连接移动钢质底板和集风箱固定底板的热膨胀补偿管件。每个波纹板的拉伸或压缩量均为20毫米。其结构见图5，第三组1Cr18Ni9Ti热风钢管具有两端移动钢质底板的热膨胀补偿管件(13)，第二组100根热风钢管亦具有两端移动钢质底板的热膨胀补偿管件(14)，第一组80根热风钢管具有一端移动钢质底板的热膨胀补偿管件(15)，绝热层(16)。图6为图5的A－A剖面。
本实用新型结构简单，易于制造，热膨胀补偿效果良好，适应范围广，有效地提高换热器的使用寿命，可用于立式或卧式管式金属予热器。
权利要求1.管状金属予热器热膨胀补偿管件，包括钢管、波纹板、固定式金属底板，其特征在于开孔的固定金属底板、移动式金属板，其间采用波纹板密封连接成整体。
2.根据权利要求1所述热膨胀补偿管件，其特征在于依据钢管间温差和热膨胀量的大小，可制成两组以上的管状予热器热膨胀补偿管件。根据热风钢管温度和热变形量大小，选择相应变形量的波纹板的热膨胀补偿管件。
3.根据权利要求1所述的热膨胀补偿管件，其特征在于实施例为卧式正交逆流予热器，烟气温度950～1000℃，烟气量10000标米3／时，空气予热温度450℃，空气量为8000～10000标米3／时，予热器的结构尺寸长4.5米，宽2米、高1.45米，热风管直径57毫米，热风管有效长度2米，热风管数量为300根，分为三组。第一组80根，第二组100根，第三组120根热风管，根据最前排热风管管壁温度700℃，其最大热膨胀伸长量为26毫米，根据热风管的最大热膨胀量和卧式予热器的特点，在予热器两侧的集风箱内都采用两组移动式钢质底板，每端用异型单波纹板密封连接移动钢质底板和集风箱固定底板，第一组80根热风钢管具有一端移动钢质底板，第二组100根热风钢管具有两端移动钢质底板，第三组120根1Cr18Ni9Ti热风钢管具有两端移动钢质底板。
专利摘要本实用新型管状金属预热器热膨胀补偿管件属于热交换设备的通用部件。本实用新型结构采用移动式底板与热风管焊接，同时在移动式底板与集风箱底板间，采用具有一定弹性的波纹板密封连接，在集风箱内部构成可移动的热膨胀补偿管件。可避免热风管受热引起热风管热膨胀量不同所造成的焊缝拉裂现象，从而，有效地提高了管式预热器的使用寿命。本实用新型结构简单，热膨胀补偿效果良好，可用于立式或卧式管式高温金属预热器。
文档编号F28F1/00GK2101209SQ91225019
公开日1992年4月8日 申请日期1991年9月21日 优先权日1991年9月21日
发明者毕云江 申请人:北京科技大学