专利名称：筒状复合换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热交换装置，可利用均热炉锻造炉等高温烟气对空气进行预热。
目前，由于均热炉、锻造炉等烟温较高，达到1000～1200℃，所使用的换热器一般为陶土换热器，很少有金属换热器。中国专利申请CN2030309U公开了一种金属制“喷流辐射换热器”，该换热器由内筒、外筒和有喷流群孔的喷孔筒三层套筒组成，其内筒为光滑的圆筒，喷筒上均匀分布着喷孔，换热器采用喷流、辐射相结合的换热形式，其使用温度为600～800℃。
本实用新型的目的是得到一种可在900～1200℃烟温下使用的换热器，可将喷流、辐射、对流三种换热方式集于一体，提高烟气侧和空气侧的湍流强度，提高换热效率并延长换热器的寿命。
为实现上述目的，本实用新型是这样实现的该换热器由高温段和中温段经烟气连接管串接而成，其高温段和中温段由内筒、喷筒和外筒三层组成，其中内筒为大波纹内筒，内、外筒之间为由U形件组成并带有矩形喷缝的喷筒，中温段内筒中设有对流传热管。
该换热器的喷筒是由沿圆周均匀分布的U形件组成，两相邻的U形件之间有一列间断的矩形喷缝，且该U形件的曲率中心位于喷筒内侧。
喷缝上的矩形喷缝的中心与波纹内管的波谷相对，同时与内波纹管的焊道相对。
矩形喷缝尺寸为长20～60mm，宽2～4mm，波纹内筒的波长为40～60mm。
波纹内筒中温段设置的对流传热管是呈三角形布置的。
该换热器的喷筒一端与内筒、外筒固定，另一端为自由伸缩端。
该换热器内筒高温段采用3Cr24Ni7SiNRE材质，中温段采用不锈钢，U形件系经渗铝处理。
以下结合附图对本实用新型做进一步详述。
图1为本实用新型筒状复合换热器结构示意图。
图2为
图1中A－A剖视图。
图3为
图1中I的局部放大图。
图1中，烟气从左侧下部进入换热器，从左侧的高温段经烟气连接管11进入到右侧的中温段，在波纹内管2中流动。空气从进风管5进入换热器外筒4和喷筒3之间，从喷缝喷出垂直喷向波纹管2上，喷流后的空气从喷筒3和内波纹筒2的U槽内流入第二次喷流辐射管，在U槽内流动时，由于辐射而再次被加热，空气经中间联箱6进入第三级喷流管。这样循环三次，空气经第三次喷流辐射加热后，在第三级喷流管的内波纹管和喷筒之间，然后进入焊于内波纹管周围的对流管9内，空气进入对流管后，又一次被加热，然后从对流管9出口处流出，进入第四级喷流管内经喷流辐射后从出风口8中流出，出风管8的出口处设有放散阀7，1为膨胀节。从上述空气换热的全过程可知，该换热器可根据需要设置2～6级喷流、辐射和1级对流。
该换热器采用大波纹内筒，其波纹的波长为40～60mm，这样可在整体上解决换热器的热膨胀补偿问题，同时，采用波纹管与在同体积下的光管相比，可增大有效换热面积45～50％，增大了烟气辐射面积；另外，当烟气在内筒和喷筒间流动时，由于截面积不断扩缩交变，形成交变紊流场，大大提高了烟气侧和空气侧的湍流强度，使换热系数提高。
该换热器中温段波纹内筒中安置有呈三角形布置的对流传热管9，烟气从管束外和内筒中流过，提高了烟气辐射面积和流速，可使烟气换热系数有较大提高，同时，空气经管内流过，将空气预热温度再次提高，增加该管束后空气预热温度可提高20％左右。
图2、3中，喷筒3是沿圆周分布的U形件组成的，两相邻的U形件之间有一列间断的矩形喷缝10，U形件的曲率中心位于喷筒内侧，使喷缝的横截面为外扩内缩的流线形，这样U形件的凹侧为热空气流动空间。喷缝沿换热器的轴方向长为20～60mm，宽为2～4mm，喷缝的中心与波纹管波谷相对应，这样，由于改变了圆形喷孔的喷流结构，使喷流覆盖面积增大，内筒壁温均匀，可防止局部由于无空气喷流冷却而产生过热。同时，矩形喷缝直接对应波纹内筒纵向焊缝，可有效地降低焊道部位的壁温，使焊道这一薄弱环节可以适应高温状态下的使用，从而提高换热器的整体寿命。
为解决喷筒的膨胀问题，喷筒与内波纹筒，外筒一端焊接固定，而另一端为自由伸缩端，这样的悬伸自由膨胀结构，有热补偿功能。
由于均热炉等烟气温度较高，约在1000～1200℃范围内，同时含有硫等有害气体，因此该换热器选用具有抗高温氧化性的合金制成，波纹内筒高温段选用3Cr24Ni7SiNRE耐热钢，中温段可选用22Cr12Ni或1Cr18Ni9Ti不锈钢，喷筒的U形件选用1Cr18Ni9Ti或普碳钢经渗铝处理，当烟气中含硫大于6％时，可对上述材质采用合金镀铝，以提高抗氧化性和抗腐蚀性。
与现有技术相比，本实用新型在结构上采用波纹内筒、U形件结合式喷筒设计，喷筒上由圆形喷孔变为矩形喷缝，喷缝比圆形喷孔阻力损失降低了45～55％，克服了常规喷流换热器空气侧阻力损失大的缺点。中温段波纹内筒中增设了对流传热管，在空气侧将喷流、辐射、对流三种换热方式集于一体，使空气侧给热系数提高，换热器管壁温度可降低150～200℃，可大大提高其使用寿命。与辐射换热器相比，当烟温为900℃时，可将空气预热温度由300～310℃提高到500～550℃，从而降低燃耗5～10％，增加生产能力2～5％。
权利要求1.一种筒状复合换热器，由高温段和中温段经烟气连接管串接而成，其高温段和中温段是由外筒、喷筒和内筒组成，其特征在于内筒为大波纹内筒，内、外筒之间为由U形件组成并带有矩形喷缝的喷筒，中温段内筒中设有对流传热管。
2.根据权利要求1所述的筒状复合换热器，其特征在于所述的喷筒由沿圆周均匀布置的U形件组成，相邻的U形件之间有一列间断的矩形喷缝。
3.根据权利要求1、2所述的筒状复合换热器，其特征在于所述U形件的曲率中心位于喷筒内侧。
4.根据权利要求1、2、3所述的筒状复合换热器，其特征在于所述的喷筒上的矩形喷缝的中心与波纹内筒的波谷对应。
5.根据权利要求1、2、4所述的筒状复合换热器，其特征在于所述的喷缝与内波纹管焊道相对。
6.根据权利要求1、2、4、5所述的筒状复合换热器，其特征在于所述的矩形喷缝尺寸为长20～60mm，宽2～4mm。
7.根据权利要求1所述的筒状复合换热器，其特征在于所述的波纹内筒的波长为40～60mm。
8.根据权利要求1所述的筒状复合换热器，其特征在于所述的对流传热管是呈三角形布置的。
9.根据权利要求1所述的筒状复合换热器，其特征在于所述的喷筒的一端与内筒、外筒固定，另一端为自由伸缩端。
10.根据权利要求1所述的筒状复合换热器，其特征在于所述的内筒高温段采用3Cr24Ni7SiNRE材质，中温段为不锈钢，U形件经渗铝处理。
专利摘要本实用新型为一种筒状复合换热器，可应用于烟温为900～1200℃的均热炉、锻造炉等高温烟气的余热回收。该换热器由高温段和中温段串接而成，结构为外筒、大波纹内筒和U形件结合式喷筒的三层套筒，喷筒上相邻U形件之间有间断的矩形喷缝，中温段波纹内筒中安置有对流传热管。该换热器将喷流、辐射、对流三种换热方式集于一体，与辐射换热器相比，空气预热温度可提高150～200℃，温度效率达到50％以上。
文档编号F27B1/22GK2112124SQ91224898
公开日1992年8月5日 申请日期1991年9月17日 优先权日1991年9月17日
发明者王中生, 梁列建, 周庆勇, 杨桂云, 刘锠, 吴莱山, 冷永贵 申请人:张家口冶金制氧机备件厂