专利名称：一种热管和热管空气预热器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油化工、煤化工传热设备领域，涉及一种热管和热管空气预热O
背景技术：
在石油化工、煤化工行业的管式加热炉装置中，热管空气预热器的应用很广泛；利 用热管这一高效传热元件回收烟气余热、以加热进入管式加热炉的空气，实现节能目的。目 前工业用热管元件，包括受热段和冷却段；管壳一般由碳钢制成，没有抗低温烟气酸露点腐 蚀的能力，在空气预热器中使用时会造成腐蚀失效，进而使热管空气预热器的热效率降低 甚至不能使用。低温烟气酸露点腐蚀，在加热炉烟气排放温度降低到烟气露点温度以下时 发生。为解决腐蚀问题，有些热管空气预热器的热管使用耐酸不锈钢制作管壳，但这会使热 管以及热管空气预热器的成本增高，工业应用很受限制。况且耐酸不锈钢热管对抵御低温 烟气酸露点腐蚀的效果也不十分理想。中国专利CN2757083Y公开了一种用于加热炉烟气余热回收的热管空气预热器， 装有不同直径、高低相间翅片的热管；热管管壳(包括翅片)材料为金属，不能抵御低温烟 气酸露点腐蚀，只能在露点温度以上工作。CN1427239A公开了一种用于热交换的耐酸腐蚀 搪瓷热管元件，其结构包括受热段和冷却段，管内有工作液体(工质)。热管的基体材料为 碳钢，在受热段换热面上具有一层搪瓷层；搪瓷层的厚度为0. 3 0. 8毫米。存在的问题 是，在搪瓷层烧结过程中，易出现针孔、沙眼等缺陷，且不易检验出来；使用过程中，烟气中 的硫化物所形成的稀硫酸会经搪瓷层表面的缺陷腐蚀碳钢管壁，造成热管失效，并使采用 这种热管的空气预热器的使用寿命降低。CN2214657Y公开了一种石墨热管，在空心石墨管 端头装有石墨塞，石墨塞与空心石墨管间有石墨粘合层，空心石墨管内装有工作液体；具有 传热效率高、耐腐蚀等优点。用于热管空气预热器时存在的问题是，石墨管有一定的脆性， 抗弯强度较低；做成的热管长度较长时，容易折断。石墨管两端与所设的石墨塞之间靠粘接 密封，密封可靠性不高，易导致工质泄漏，从而使石墨热管的传热效率降低或失效。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是现有管壳材料为金属或金属受热段换热面覆 盖搪瓷层的热管用于热管空气预热器时发生低温烟气酸露点腐蚀、管壳材料为石墨的热管 长度较长时容易折断以及密封可靠性不高等问题。为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是一种热管，设有管壳，管壳内装 有工质，其特征在于所述的管壳由金属管和聚四氟乙烯管组成，金属管和聚四氟乙烯管各 有一个连接端和一个封闭端，金属管的连接端和聚四氟乙烯管的连接端通过螺纹连接，两 个连接端之间设有聚四氟乙烯密封圈，金属管的封闭端设有与其焊接连接的金属管塞，聚 四氟乙烯管的封闭端设有与其焊接连接的聚四氟乙烯封头。一种热管空气预热器，设有热管、空气管箱和烟气管箱，空气管箱与烟气管箱之间设有管板，管板上设有管孔，热管与管孔之间设有管孔密封件，其特征在于热管为上述本 实用新型的热管，热管的金属管设于空气管箱内，聚四氟乙烯管设于烟气管箱内，管板与管 孔密封件的材料为聚四氟乙烯，管孔密封件设于聚四氟乙烯管与管孔之间，烟气管箱箱板 的内表面设有聚四氟乙烯板。采用本实用新型，具有如下的有益效果(1)本实用新型的热管，管壳由金属管和 聚四氟乙烯管组成，是一种复合式的热管。用于热管空气预热器时，热管的聚四氟乙烯管设 于烟气管箱内，聚四氟乙烯管段作为热管的受热段，吸收烟气的热量；利用聚四氟乙烯材料 超强的耐硫酸腐蚀性能，来抵御低温烟气酸露点腐蚀(聚四氟乙烯材料可以在^KTC以下 的温度安全使用)。由于空气基本上没有腐蚀性，所以将热管的金属管设于空气管箱内。金 属管段作为热管的冷却段，用于向空气中释放热量。(2)热管的管壳由金属管和聚四氟乙烯 管组成，金属管与聚四氟乙烯管之间、金属管的封闭端与金属管塞之间、聚四氟乙烯管的封 闭端与聚四氟乙烯封头之间，连接牢靠、密封良好、可靠性高，使热管具有较好的抗弯强度， 在热管长度较长时也不容易折断。同时，由于密封可靠性高，可有效地防止热管内工质的 泄漏，使热管能可靠地使用。( 本实用新型的热管空气预热器采用本实用新型的热管，同 时管板与管孔密封件的材料采用聚四氟乙烯，并在烟气管箱箱板的内表面设置聚四氟乙烯 板，从而可以有效地防止烟气管箱内各部件发生低温烟气酸露点腐蚀。由于以上的原因，本实用新型的热管和热管空气预热器能够在较低的烟气排放温 度下长周期、安全地使用。另外，由于聚四氟乙烯材料的价格不高，使本实用新型热管以及 热管空气预热器的成本不高，不会因成本问题使其工业应用受到限制。
以下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。
图1是本实用新型热管沿轴向的剖视图。图2是本实用新型热管空气预热器的结构示意图。图1中还示出了热管空气预热器的管板以及热管的聚四氟乙烯管与管板上的管 孔之间所设的管孔密封件。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，本实用新型的热管，设有管壳，管壳内装有工质5。管壳由金属管2和聚 四氟乙烯管4组成，金属管2和聚四氟乙烯管4各有一个连接端和一个封闭端。金属管2 的连接端和聚四氟乙烯管4的连接端通过螺纹连接，两个连接端之间设有聚四氟乙烯密封 圈3。金属管2的封闭端设有与其焊接连接的金属管塞1，焊接为密封焊接。金属管塞1上 带有小孔，供向热管管壳内充入工质以及抽真空之用。聚四氟乙烯管4的封闭端设有与其 焊接连接的聚四氟乙烯封头41，焊接也为密封焊接。图1中，金属管2连接端的螺纹为内螺纹，聚四氟乙烯管4连接端的螺纹为外螺 纹。内螺纹孔的直径大于金属管2的内直径，在内螺纹孔的底部形成凸台。聚四氟乙烯密 封圈3设于该凸台与聚四氟乙烯管4连接端的端头之间；金属管2与聚四氟乙烯管4连接 端的螺纹旋紧后，聚四氟乙烯密封圈3被压紧，实现密封。[0015]本实用新型的热管，金属管2可以为翅片管或光管；图1所示的金属管2为翅片 管。金属管2和金属管塞1的材料一般为碳钢或不锈钢。聚四氟乙烯管4为光管。本实用新型的热管，在金属管2的封闭端焊接上金属管塞1、聚四氟乙烯管4的封 闭端焊接上聚四氟乙烯封头41、金属管2连接端与聚四氟乙烯管4连接端的螺纹旋紧后，经 金属管塞1上的小孔向热管管壳内充入工质；工质为水、乙醇或甲苯等。工质充装完毕后， 再经金属管塞1上的小孔对热管管壳内部抽真空。之后，将该小孔焊接密封，即完成了本实 用新型热管的制造。参见图2，本实用新型的热管空气预热器，设有热管、空气管箱8和烟气管箱9，空 气管箱8与烟气管箱9之间设有管板7。管板7上设有管孔，供热管穿过；热管与管孔之间 设有管孔密封件6。热管为上述本实用新型的热管；热管的金属管2设于空气管箱8内，聚 四氟乙烯管4设于烟气管箱9内。图2中，热管未剖视。聚四氟乙烯管段(包括聚四氟乙 烯管4及管内处于工作状态的工质)作为热管的受热段，用于吸收烟气的热量。金属管段 (包括金属管2及管内处于工作状态的工质)作为热管的冷却段，用于向空气中释放热量。现有的热管空气预热器，烟气管箱与空气管箱之间的管板的材料一般为碳钢，存 在低温烟气酸露点腐蚀问题。本实用新型的热管空气预热器，管板7的材料为聚四氟乙烯， 可以防止发生低温烟气酸露点腐蚀。本实用新型的热管，聚四氟乙烯管4由管板7上的管 孔穿过，伸入至空气管箱8内一小段(参见图2以及图1)；管孔密封件6设于聚四氟乙烯 管4与管孔之间。现有的热管空气预热器，烟气管箱箱板的材料一般为碳钢，其内表面也存 在低温烟气酸露点腐蚀问题。本实用新型的热管空气预热器，在烟气管箱9箱板的内表面 设有聚四氟乙烯板10，可以防止箱板内表面发生低温烟气酸露点腐蚀。聚四氟乙烯板10通 常是用黏结剂(例如酚醛树脂)粘接在箱板内表面上。由于管板7与聚四氟乙烯管4的材料相同，因而不必担心热膨胀差带来的影响。聚 四氟乙烯管4与管孔密封件6之间、管孔密封件6与管孔之间的配合，均为紧配合。管孔密 封件6的材料也采用聚四氟乙烯，可以防止发生低温烟气酸露点腐蚀。并且它的热膨胀系 数大，热态下可保持良好的密封，漏风系数小；润滑性能好，使聚四氟乙烯管4能够自由伸 缩，聚四氟乙烯管4与管孔密封件6之间能够保持良好的软接触。本实用新型的热管空气预热器，按常规方式操作。其中，烟气入口温度一般为 180 250°C，烟气出口温度一般为100 120°C，空气一般被预热到80 100°C。详细的 操作过程说明从略。图2中，以实心箭头示出烟气的流动方向，空心箭头示出空气的流动方 向。本实用新型的热管主要用于热管空气预热器，热管空气预热器主要用于石油化 工、煤化工行业的管式加热炉装置中。权利要求1.一种热管，设有管壳，管壳内装有工质(5)，其特征在于所述的管壳由金属管(2)和 聚四氟乙烯管(4)组成，金属管( 和聚四氟乙烯管(4)各有一个连接端和一个封闭端，金 属管O)的连接端和聚四氟乙烯管的连接端通过螺纹连接，两个连接端之间设有聚四 氟乙烯密封圈(3)，金属管O)的封闭端设有与其焊接连接的金属管塞(1)，聚四氟乙烯管 (4)的封闭端设有与其焊接连接的聚四氟乙烯封头01)。
2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于金属管( 为翅片管或光管，金属管(2) 和金属管塞(1)的材料为碳钢或不锈钢，聚四氟乙烯管(4)为光管。
3.一种热管空气预热器，设有热管、空气管箱(8)和烟气管箱(9)，空气管箱(8)与烟 气管箱(9)之间设有管板(7)，管板(7)上设有管孔，热管与管孔之间设有管孔密封件(6)， 其特征在于热管为权利要求1所述的热管，热管的金属管(2)设于空气管箱(8)内，聚四 氟乙烯管(4)设于烟气管箱(9)内，管板(7)与管孔密封件(6)的材料为聚四氟乙烯，管孔 密封件(6)设于聚四氟乙烯管(4)与管孔之间，烟气管箱(9)箱板的内表面设有聚四氟乙 烯板(10)。
专利摘要本实用新型公开了一种热管和热管空气预热器，以解决现有管壳材料为金属或金属受热段换热面覆盖搪瓷层的热管用于热管空气预热器时发生低温烟气酸露点腐蚀等问题。本实用新型热管的管壳由金属管(2)和聚四氟乙烯管(4)组成，两管的连接端通过螺纹连接，两个连接端之间设有聚四氟乙烯密封圈(3)。金属管的封闭端设有与其焊接连接的金属管塞(1)，聚四氟乙烯管的封闭端设有与其焊接连接的聚四氟乙烯封头(41)。热管空气预热器采用本实用新型的热管，管板与管孔密封件的材料为聚四氟乙烯，烟气管箱箱板的内表面设有聚四氟乙烯板。本实用新型的热管主要用于热管空气预热器，热管空气预热器主要用于石油化工、煤化工行业的管式加热炉装置中。
文档编号F28F21/00GK201828176SQ20102050289
公开日2011年5月11日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者孙志钦, 高晓红, 黄进焕 申请人:中国石化集团洛阳石油化工工程公司, 中国石油化工股份有限公司