应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器；解决的技术问题：针对现有磷石膏制硫酸联产水泥的生产过程中的窑头工艺气体的余热回收利用，普通的冷却设备不能满足安全连续运行要求的技术问题。采用的技术方案，包括双层隔离壳体和由上至下呈纵向设置在双层隔离壳体上的不少于两个的热管单元；双层隔离壳体包括内层侧板体和外层护板体；热管单元包括水平设置在双层隔离壳体上的不少于两个的热管内管，设置在热管内管外周围的热管外套管；热管内管和热管外套管之间设置有介质层；热管内管内的工作介质与进水口和出水口相连通。优点：在磷石膏制硫酸联产水泥窑头的出口处设置热管省煤器，对从回转窑窑头出来的炉气进行回收利用。
【专利说明】应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种热管省煤器，具体地说是一种应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器。
【背景技术】
[0002]目前，磷石膏制硫酸联产水泥时，从回转窑窑头出来的炉气中含有二氧化硫酸性气体及少量的水蒸气，并含有许多细小的熟料，这些熟料主要成分为硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙以及铁铝酸四钙，这些物质具有水硬性。灰分中这些水硬性物质遇水便会结成致密的硬块，沉积在受热面上不仅增加热阻，管壁温度升高，并且会阻塞通道，而且气体中的二氧化硫遇水，多半生产亚硫酸，腐蚀管壁，这些物质细小，如果直接进入后面常规的除尘器，加上空气中的水汽进入烟道，便很快被阻塞，难于去除，伴随着热量损失，污染空气。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:针对现有磷石膏制硫酸联产水泥的生产过程中的窑头工艺气体的余热回收利用，以及由于工艺气体的特殊性，普通的冷却设备不能满足安全连续运行要求的技术问题。
[0004]本实用新型的设计思想是，在磷石膏制硫酸联产水泥窑头的出口处设置本实用新型所述的热管省煤器，对从回转窑窑头出来的炉气进行回收利用；热管省煤器内通入环境温度的换热设备用的介质层水，使工质水温度预热升高，并使炉气的温度不致下降到烟气温度露点以下；利用热管省煤器中热管的相变换热，进一步节约了换热面积。同时带压水和炉气之间多了一层保护，即使个别热管腐蚀掉，也不致使水流入气测，增加了酸腐蚀的风险；实现磷石膏制硫酸联产水泥窑头工艺的安全稳定生产，为企业创造可观的经济效益和社会效益。
[0005]本实用新型的目的是提供一种使热管省煤器中水的受热升温均在工艺气体管线之外完成，通过控制热管冷热流体侧的热流密度来控制热管管壁温度，尽可能的使热管管壁温度始终高于露点温度，从而解决露点腐蚀问题，预热水侧的泄漏不会影响另一侧的运行，保证整套热管省煤器的连续、安全、可靠运行的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0007]一种应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，包括双层隔离壳体和由上至下呈纵向设置的不少于两个的热管单元；热管单元水平设置在双层隔离壳体上，且热管单元的两端伸出双层隔离壳体；所述每相邻两个热管单元之间的两端伸出部分均通过U型弯头相连通；所述最上层的热管单元上设置有进水口，最下层的热管单元上设置有出水口 ；
[0008]所述双层隔离壳体包括内层侧板体和外层护板体；所述内层侧板体和外层护板体之间设置有均匀间隙；
[0009]所述热管单元，包括
[0010]水平设置在双层隔离壳体上的不少于两个的热管内管，热管内管的两端均伸出双层隔离壳体上的外层护板体；所述每相邻两个热管内管之间的两端伸出部分均通过弯头相连通；所述每相邻两个热管内管之间的距离相等；
[0011]设置在热管内管外周围的热管外套管；所述热管外套管的两端均与外层护板体相固定设置，所述热管外套管与双层隔离壳体上的内层侧板体之间密封固定；
[0012]所述热管内管和热管外套管之间设置有介质层；所述热管内管内的工质与前述进水口和出水口相连通；
[0013]其中，所述每相邻两个热管内管之间的距离小于每相邻两个热管单元之间的距离。
[0014]进一步改进，还包括激波吹灰器；所述激波吹灰器的吹气管位于每相邻两个热管单元之间。本实用新型增设的激波吹灰器的目的是，激波吹灰器使用的燃料为乙炔，乙炔在狭小空间被点燃，释放很大的热量及动能，较大能量的激波冲击热管外套管，使热管外套管管壁上的沉积硬层发生龟裂、松散、脱落。
[0015]进一步改进，还包括蒸汽伴热管；所述蒸汽伴热管设置在双层隔离壳体内，且位于最下层热管单元的下方。本实用新型增设的蒸汽伴热管的目的是，防止热管单元尾部炉气因温度低，会造成低温腐蚀。由于外界环境温度随季节变化较大，当环境温度低时，蒸汽伴热管用于加热热管单元尾部炉气温度，使其热管单元尾部炉气的温度高于酸的露点腐蚀温度，降低亚硫酸的生成量；减少积灰结块的量。本实用新型所述的蒸汽伴热管也采用ND钢制成。
[0016]进一步改进，所述热管外套管与双层隔离壳体上的内层侧板体之间通过软套密封固定。进一步改进，所述软套为非金属软套。本实用新型设置非金属软套密封固定，能有效地密封回转窑窑头出来的炉气。
[0017]进一步改进，所述热管外套管为光管。本实用新型热管外套管为光管，能有效地减少热管外套管上的积灰。
[0018]进一步改进，所述进水口和出水口处均设置有单向阀。
[0019]进一步改进，所述热管外套管采用ND钢制成。本实用新型热管外套管采用ND钢制成，使得从回转窑窑头出来的炉气接触面完全是ND钢管，能有效地防止热管外套管腐蚀；由于炉气中的二氧化硫浓度较高，并存在着少量水蒸汽，所以热管外套管外部在较低的温度区间不可避免地不同程度地存在亚硫酸腐蚀，所以在低热管的热管外套管全部采用具有良好的抗硫酸腐蚀的ND钢(即09CrCuSb合金管)制成。
[0020]进一步改进，所述介质层为水。
[0021]本实用新型与现有技术相比，其有益效果是:
[0022]1.本实用新型采用由上至下呈纵向设置的热管单元结构，预热水在热管内管中穿过，热管内管外壁并不直接和炉气接触，而是热管外套管和炉气接触，热管内管和热管外套管之间的换热是通过热管内管和热管外套管之间的介质层通过吸热蒸发，放热冷凝的过程进行相变热交换的。这样避免了预热介质层因热管内管腐蚀而泄露到炉气中。
[0023]2.本实用新型采用双层隔离壳体的结构来隔离空气，一是与炉气接触的内层侧板体，热管外套管穿过内层侧板体的地方安装非金属软套，使炉气密封；二是在保温外侧的外层护板体，外层护板体和热管外套管两端密封焊接；即保证内层侧板体不被炉气腐蚀，又保证空气中的水分不能进入到炉气中。
[0024]3.本实用新型充分利用了热管本身的优点，如传热效率高、热流体流动阻力损失小、热流体和冷流体隔离等，使热管省煤器中水的受热升温均在工艺气体管线之外完成。
[0025]4.采用本实用新型热管省煤器后的工艺气体温度可从约220°C降到160°C左右，通过控制热管冷热流体侧的热流密度来控制热管管壁温度，尽可能的使热管管壁温度始终高于露点温度，从而解决露点腐蚀问题。
[0026]5.预热介质层一侧的泄漏不会影响另一侧的运行，保证整套热管省煤器的连续、安全、可靠的运行，实现磷石膏制硫酸联产水泥窑头工艺的安全稳定生产，为企业创造可观的经济效益和社会效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
[0028]图1为本实用新型一较佳实施例的示意图。
[0029]图2是图1中I处放大示意图(反应的是内层侧板体与软套的安装示意图)。
[0030]其中，I为热管外套管，2为热管内管，3为介质层，4为弯头，5为进水口，6为出水口，7为吹气管，8为蒸汽伴热管，9为内层侧板体，10为软套，11为外层护板体，12为U型弯头，13为单向阀。
【具体实施方式】
[0031]下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
[0032]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，以下结合附图1-图2和【具体实施方式】做进一步的描述。
[0033]下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0034]实施例:
[0035]本实施例中以三个热管单元和十个热管内管2为例；
[0036]本实施例中的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，包括三个热管单元，U型弯头12和双层隔离壳体；
[0037]双层隔离壳体包括内层侧板体9和外层护板体11 ；
[0038]热管单元包括十个热管内管2，十个热管外套管I和弯头4 ；
[0039]本实施例中的三个热管单元由上至下呈纵向设置在双层隔离壳体上；热管单元的两端伸出双层隔离壳体；每相邻两个热管单元之间的两端伸出部分均通过U型弯头12相连通；最上层的热管单元上设置有进水口 5，最下层的热管单元上设置有出水口 6 ;本实施例中的进水口 5和出水口 6在使用时，分别外接进水分配集箱和出水汇集集箱。
[0040]本实施例中的双层隔离壳体包括内层侧板体9和外层护板体11 ;内层侧板体9和外层护板体11之间设置有均匀间隙。
[0041]本实施例中的热管单元，包括水平设置在双层隔离壳体上的十个的热管内管2和设置在热管内管2外周围的热管外套管I ;本实施例中的热管外套管I采用耐硫酸腐蚀的ND钢(即09CrCuSb合金管)，炉气接触面完全是ND钢。而材质为碳钢管的热管内管2不与炉气接触。热管内管2的两端均伸出双层隔离壳体上的外层护板体11 ;每相邻两个热管内管2之间的两端伸出部分均通过弯头4相连通；每相邻两个热管内管2之间的距离相等；每相邻两个热管内管2之间的距离小于每相邻两个热管单元之间的距离。热管外套管I的两端均外层护板体11相固定设置，热管外套管I与双层隔离壳体上的内层侧板体9之间密封固定；热管内管2和热管外套管I之间设置有介质层3 ;热管内管2内的工质与前述进水口 5和出水口 6相连通；
[0042]本实施例中，在布置炉气和预热介质层3均采用顺流的方式，使炉气出口的水温升高，提高热管外套管I的管壁温度。另外，控制预热介质层3的进水温度，从而间接控制预热介质层3的出口温度，使管壁温度在实际中不低于实际情况下的酸露点温度。
[0043]本实施例中所述的热管为现有技术中应用与本【技术领域】的普通低温热管，在此不作详细阐述。
[0044]本实施例中所述的的激波吹灰器为现有技术中应用与本【技术领域】的激波吹灰器，在此不作详细阐述。
[0045]如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
【权利要求】
1.一种应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于:包括双层隔离壳体和由上至下呈纵向设置的不少于两个的热管单元；热管单元水平设置在双层隔离壳体内，且热管单元的两端伸出双层隔离壳体；所述每相邻两个热管单元之间的两端伸出部分均通过U型弯头(12)相连通；所述最上层的热管单元上设置有进水口(5)，最下层的热管单元上设置有出水口(6); 所述双层隔离壳体包括内层侧板体(9)和外层护板体(11);所述内层侧板体(9)和外层护板体(11)之间设置有均匀间隙； 所述热管单元，包括 水平设置在双层隔离壳体上的不少于两个的热管内管(2)，热管内管(2)的两端均伸出双层隔离壳体上的外层护板体(11);所述每相邻两个热管内管(2)之间的两端伸出部分均通过弯头(4)相连通；所述每相邻两个热管内管(2)之间的距离相等； 设置在热管内管(2)外周围的热管外套管(I);所述热管外套管(I)的两端均与外层护板体(11)相固定设置，所述热管外套管(I)与双层隔离壳体上的内层侧板体(9)之间密封固定； 所述热管内管(2)和热管外套管(I)之间设置有介质层(3);所述热管内管(2)内的工质与前述进水口(5)和出水口(6)相连通； 其中，所述每相邻两个热管内管(2)之间的距离小于每相邻两个热管单元之间的距离。
2.如权利要求1所述的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于，还包括激波吹灰器；所述激波吹灰器的吹气管(7)位于每相邻两个热管单元之间。
3.如权利要求1所述的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于，还包括蒸汽伴热管(8);所述蒸汽伴热管(8)设置在双层隔离壳体内，且位于最下层热管单元的下方。
4.如权利要求1或2或3所述的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于，所述热管外套管(I)与双层隔离壳体上的内层侧板体(9)之间通过软套(10)密封固定。
5.如权利要求4所述的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于，所述软套(10)为非金属软套。
6.如权利要求1或2或3所述的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于，所述热管外套管(I)为光管。
7.如权利要求1所述的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于，所述进水口(5)和出水口(6)处均设置有单向阀(13)。
8.如权利要求1或2或3所述的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于，所述热管外套管(I)采用ND钢制成。
9.如权利要求1或2或3所述的应用于磷石膏制硫酸联产水泥工艺设备中的热管省煤器，其特征在于，所述介质层(3)为水。
【文档编号】F28D15/02GK204177223SQ201420624312
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】庞仁杰, 孟庆宽, 虞斌, 梁俊雅, 郝建设, 束强, 孙维, 秦敬虎 申请人:南京加诺能源设备有限公司