专利名称：一种无泄漏抗交变热应力换热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烟气余热回收装置，尤其涉及一种在冶金电炉和转炉上的烟气余
热回收的无泄漏抗交变热应力换热器。
背景技术：
目前，针对排烟温度周期性波动情况下的烟气余热回收，常通过对换热管束的结 构进行处理，使得换热管能自由膨胀，解决了因烟气温度交变引起的换热管束焊缝开裂的 问题。但现在换热管与蒸发器壳体之间采用固定结构管板和箱体、换热管连成一体，难解决 转炉余热回收因负压泄露而引起的一氧化碳爆炸问题，因为电炉和转炉冶炼时产生大量的 高温烟气，且烟气温度周期性的波动，温度高点近100(TC，低点约IO(TC，电炉的波动周期 为35 100min，转炉的波动周期为25 40min，烟气在排放以前需经过降温、除尘。在这 种温度交变的工况下，换热管不断地膨胀、收縮，如果管端固定，会产生很大的应力，以致将 焊缝拉裂。同时，换热管束的对接焊缝处于烟道内，焊缝开裂后无法修补。传统的常用方 法是在筒体上增加弹性膨胀节或采用浮头式、填料函式及U型管式换热器结构，这些结构 的改进在消除温差应力方面的确有着重要作用，但因为结构复杂，导致可能发生泄露、结构 不紧凑等缺点，从而降低了换热器的稳定性。以前曾经使用过的列管式换热器结构，如图1 所示，换热管一端与上集箱焊接，换热管另外一端与下集箱焊接，上、下集箱与钢架固定，集 箱置于烟道内，这种结构的换热器其换热管两端固定，焊缝置于烟道内，换热管的膨胀通过 弯头解决，各排换热管的弯曲角度不同，这种膨胀补偿是不完全的，在焊缝打好坡口 、双层 焊接条件下，短期内，不会出现问题，但在烟气温度不断交变情况下，焊缝最终会疲劳开裂， 由于换热管排布密集，焊缝无法修补，只能整台设备更换。又如，现有专利文献中，申请号为 200720078809. 1、申请日2007年03月20日、公告号为CN201016615、公告日为2008年02 月06日、专利权人为四川理工学院的固定管板式预应力换热器发明，本实用新型提供了一 种固定管板式预应力换热器，包括筒体，带分别位于筒体两端与筒体连接的管板及换热管 的管束组件，分别与两管板连接的带接管的管箱，其特征是筒体上有环焊缝，两管板处分别 有与之连接的加载环，加载环上有支承鞍座，本实用新型能缓解工作时的温差应力，同时避 免停车时出现危险受力状态，提高使用寿命和可靠性。但依然无法很好地解决换热管束因 烟气温度交变引起的焊缝应力开裂问题，导致换热器易开裂漏水，不利随时修补，影响生产 正常进行。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的换热器容易开裂漏水、转炉余热回收由于负压漏风 易引起爆炸、焊缝开裂、漏水难于随时修补的问题，提供了一种无泄漏抗交变热应力换热 器。 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决 —种无泄漏抗交变热应力换热器，包括箱体、换热管、上联箱、下联箱及吹灰管，所述换热管一端与上联箱内的上集合管焊接，换热管的另一端与下联箱的下集合管焊接，所 述换热管与箱体的连接处有一活动密封部件。换热管与蒸发器壳体之间采用活动密封部 件，使得烟气与外部完全密封，解决了转炉余热回收因负压泄露而引起的一氧化碳和氧气 爆炸问题，换热管通过活动密封与箱体固定，换热管和集合管一起自由膨胀，换热管与集合 管的焊接处不存在集中应力，解决了换热管束因烟气温度交变引起的焊缝应力开裂问题， 从而解决了换热器开裂漏水的重大问题。 作为优选，所述活动密封部件中有与箱体焊接的固定环，固定环环绕在换热管围， 固定环通过固定部件与活动环固定，固定环与活动环之间有耐高温密封填料、压紧板及压 紧弹簧。固定环与活动环之间有耐高温密封填料、压紧板、压紧弹簧，固定环与活动环紧固 的同时将压紧弹簧压紧，通过压紧板将耐高温密封填料与换热管压紧，压紧弹簧始终能保 证耐高温密封填料与换热管之间的紧密接触，防止漏风。 作为优选，所述固定部件为螺栓或螺钉或销钉或铆钉或带有锯齿状锁定结构的卡 箍。此结构更有利于固定环与活动环紧固。 作为优选，所述换热管为列管式换热管。此结构更有利于换热管和集合管一起自 由膨胀，解决了换热管束因烟气温度交变引起的焊缝应力开裂问题。 作为优选，所述列管式换热管为光管或翅片管或螺纹槽管。此结构最有利于换热 管和集合管一起自由膨胀，解决了换热管束因烟气温度交变引起的焊缝应力开裂问题。
作为优选，所述换热管呈Z字形。此结构更有利于换热管和集合管一起自由膨胀， 让换热管与集合管的焊接处不存在集中应力，解决了换热管束因烟气温度交变引起的焊缝 应力开裂问题。 作为优选，所述联箱置于烟道外部。此结构让联箱置于烟道外，即使焊缝开裂出现 漏水问题，可以随时修补，同时联箱随着换热管一起膨胀，解决了联箱与换热管之间焊缝集 中应力问题。 按照本发明的技术方案，设计合理、环保、方便，采用活动密封装置，换热管和集合 管自由膨胀解决了换热管束因烟气温度交变引起的焊缝应力开裂问题，从而解决了换热器 开裂漏水的重大问题，也解决了转炉余热回收由于负负压漏风引起的爆炸问题，集箱置于 烟道外，即使焊缝开裂出现漏水问题，可以随时修补，不影响生产。
图1为现有技术的列管式换热器结构示意图； 图2为一种无泄漏抗交变热应力换热器的结构示意图； 图3为图2的剖面图； 图4为图2中活动密封部件弹簧紧縮的放大结构示意图；
图5为图2中活动密封部件弹簧放松的放大结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述
实施例1 —种无泄漏抗交变热应力换热器，如图2、图3、图4及图5所示，包括箱体2、换热管4、上联箱5、下联箱1及吹灰管3，所述换热管4 一端与上联箱5内的上集合管6焊接，换 热管4的另一端与下联箱1的下集合管7焊接，所述换热管4与箱体2的连接处有一活动 密封部件8。所述活动密封部件8中有与箱体2焊接的固定环12，固定环14环绕在换热管 4周围，固定环12通过螺栓与活动环13固定，固定环12与活动环13之间有耐高温密封填 料9、压紧板10及压紧弹簧11 ;所述换热管4为光管3 ;所述换热管4呈Z字形。所述上联 箱5和下联箱1活动置于烟道外部。
实施例2 —种无泄漏抗交变热应力换热器，如图2、图3、图4及图5所示，包括箱体2、换热 管4、上联箱5、下联箱1及吹灰管3，所述换热管4 一端与上联箱5内的上集合管6焊接，换 热管4的另一端与下联箱1的下集合管7焊接，所述换热管4与箱体2的连接处有一活动 密封部件8。所述活动密封部件8中有与箱体2焊接的固定环12，固定环14环绕在换热管 4周围，固定环12通过螺钉与活动环13固定，固定环12与活动环13之间有耐高温密封填
料9、压紧板10及压紧弹簧11 ;所述换热管4为翅片管；所述换热管4呈Z字形；所述上联
箱5和下联箱1活动置于烟道外部。
实施例3 —种无泄漏抗交变热应力换热器，如图2、图3、图4及图5所示，包括箱体2、换热 管4、上联箱5、下联箱1及吹灰管3，所述换热管4 一端与上联箱5内的上集合管6焊接，换 热管4的另一端与下联箱1的下集合管7焊接，所述换热管4与箱体2的连接处有一活动 密封部件8。所述活动密封部件8中有与箱体2焊接的固定环12，固定环14环绕在换热管 4周围，固定环12通过销钉与活动环13固定，固定环12与活动环13之间有耐高温密封填 料9、压紧板10及压紧弹簧11。所述换热管4为螺纹槽管。所述换热管4呈Z字形。所述 上联箱5和下联箱1活动置于烟道外部。
实施例4 —种无泄漏抗交变热应力换热器，如图2、图3、图4及图5所示，在换热中，烟气量 为95000Nm3/h，烟气温度最高950°C 、最低80°C ，换热管4采用翅片管，翅片管管径小42，翅 片管两端弯成Z字形，翅片管与小108集箱管焊接，换热管4与箱体2连接采用活动密封结 构8，所述活动密封部件8中有与箱体2焊接的固定环12，固定环14环绕在换热管4周围， 固定环12通过铆钉与活动环13固定，固定环12与活动环13之间有耐高温密封填料9、压 紧板10及压紧弹簧11，采用5组换热器组装成整体余热回收装置，将烟气温度从95(TC降 到16(TC，烟气最小负压1000Pa，通过活动密封结构8做到完全密封。
实施例5 —种无泄漏抗交变热应力换热器，如图2、图3、图4及图5所示，包括箱体2、换热 管4、上联箱5、下联箱1及吹灰管3，所述换热管4 一端与上联箱5内的上集合管6焊接， 换热管4的另一端与下联箱1的下集合管7焊接，所述换热管4与箱体2的连接处有一活 动密封部件8。所述活动密封部件8中有与箱体2焊接的固定环12，固定环14环绕在换热 管4周围，固定环12通过带有锯齿状锁定结构的卡箍与活动环13固定，固定环12与活动 环13之间有耐高温密封填料9、压紧板10及压紧弹簧11 ;所述换热管4为螺纹槽管；所述 换热管4呈Z字形；所述上集合管6和下集合管7置于烟道外部。 总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
一种无泄漏抗交变热应力换热器，包括箱体(2)、换热管(4)、上联箱(5)、下联箱(1)及吹灰管(3)，所述换热管(4)一端与上联箱(5)内的上集合管(6)焊接，换热管(4)的另一端与下联箱(1)的下集合管(7)焊接，其特征在于所述换热管(4)与箱体(2)的连接处有一活动密封部件(8)。
2. 根据权利要求1所述的一种无泄漏抗交变热应力换热器，其特征在于所述活动密 封部件(8)中有与箱体(2)焊接的固定环(12)，固定环(14)环绕在换热管(4)周围，固定 环(12)通过固定部件(14)与活动环(13)固定，固定环(12)与活动环(13)之间有耐高温 密封填料(9)、压紧板(10)及压紧弹簧(11)。
3. 根据权利要求2所述的一种无泄漏抗交变热应力换热器，其特征在于所述固定部 件(14)为螺栓或螺钉或销钉或铆钉或带有锯齿状锁定结构的卡箍。
4. 根据权利要求1或2或3所述的一种无泄漏抗交变热应力换热器，其特征在于所 述换热管(4)为列管式换热管。
5. 根据权利要求4所述的一种无泄漏抗交变热应力换热器，其特征在于所述列管式 换热管为光管或翅片管或螺纹槽管。
6. 根据权利要求1或2或3所述的一种无泄漏抗交变热应力换热器，其特征在于所 述换热管(4)呈Z字形。
7. 根据权利要求1所述的一种无泄漏抗交变热应力换热器，其特征在于所述上联箱 (5)和下联箱(1)置于烟道外部。
全文摘要
本发明涉及一种烟气余热回收装置，公开了一种无泄漏抗交变热应力换热器，包括箱体、换热管、上联箱、下联箱及吹灰管，换热管一端与上联箱内的上集合管焊接，另一端与下联箱的下集合管焊接，换热管与箱体的连接处有一活动密封部件。活动密封部件中有与箱体焊接的固定环，固定环环绕在换热管围，固定环通过固定部件与活动环固定，固定环与活动环之间有耐高温密封填料、压紧板及压紧弹簧。本发明设计合理、环保、方便，采用活动密封装置，使换热管和集合管自由膨胀解决了换热管束因烟气温度交变引起的焊缝应力开裂问题，从而解决了换热器开裂漏水的重大问题。
文档编号F28D1/04GK101706217SQ20091015267
公开日2010年5月12日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者周志东, 张鹏, 徐长存 申请人:无锡市东方环境工程设计研究所有限公司