一种用于粉体加热的列管式石墨换热器的制作方法

本发明涉及石墨换热器技术领域，尤其涉及一种用于粉体加热的列管式石墨换热器。

背景技术：

石墨换热器，即传热元件用石墨制成的换热器。制造换热器的石墨应具有不透性，常用浸渍类不透性石墨和压型不透性石墨。石墨换热器按其结构可分为块孔式、管壳式和板式3种类型。

管壳式换热器(shellandtubeheatexchanger)又称列管式换热器，是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料(主要是金属材料)制造，能在高温、高压下使用，是目前应用最广的类型。

列管式石墨换热器耐腐蚀性能好，传热面不易结垢，传热性能良好，但石墨易脆裂，抗弯和抗拉强度低,因而只能用于低压，其工作压力一般也仅为0.2～0.3兆帕。尤其在用于粉体加热时，由于石墨管束受热自由膨胀，需要较为繁琐的补偿装置，管束与壳体两端面(即管板)之间的密封性难以得到保证。从而降低换热器内部的气密性以及换热效率，甚至对壳体造成破坏，造成无法挽回的损失。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于粉体加热的列管式石墨换热器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于粉体加热的列管式石墨换热器，包括壳体，所述壳体为圆筒形，所述壳体外壁的两端分别设置有介质入口和介质出口，所述介质入口和介质出口的开口处均设置有连接法兰，所述连接法兰远离壳体的一侧设置有环形分布的螺孔；所述壳体的两个端面均通过螺栓连接有封头，所述封头的表面通过通孔套接有石墨管束；所述封头远离壳体的一侧包接有漏斗管，所述壳体一侧漏斗管的管壁设有进料口，所述壳体另一侧漏斗管的管壁设有出料口；

所述石墨管束贯穿于壳体的内部，且壳体两侧的漏斗管通过石墨管束相连通；位于壳体内部的所述石墨管束的管壁套接在折流板的通孔中，所述折流板与石墨管束之间的夹角为90-120°。

优选地，所述壳体、封头、石墨管束、漏斗管和折流板均为浸渍型石墨。

优选地，所述浸渍型石墨的制作方法包括以下步骤：将四氟乙烯单体置于反应釜中，加入溶剂、反应助剂、催化剂以及添加剂，制备聚四氟乙烯预聚体溶液；将石墨浸渍到聚四氟乙烯预聚体溶液中，升高温度，适当时候可升高压力，并添加固化剂；待聚四氟乙烯预聚体固化后，取出石墨，烘干，磨边，制得成品浸渍型石墨。

优选地，所述压力不超过0.4mpa。

优选地，所述聚四氟乙烯的分子量不小于30万。

优选地，所述石墨管束与封头的连接处填有密封胶，所述石墨管束与折流板的连接处也填有密封胶。

优选地，所述密封胶具体为聚四氟乙烯预聚体溶胶，其加工方法包括以下步骤：将四氟乙烯单体置于反应釜中，加入溶剂、反应助剂、催化剂以及添加剂，制备聚四氟乙烯预聚体溶胶；将石墨浸渍到聚四氟乙烯预聚体溶胶中，升高温度，适当时候可升高压力，并添加固化剂；将聚四氟乙烯预聚体溶胶涂抹于封头表面的通孔内以及折流板表面的通孔内，将石墨管束穿接于封头及折流板；用鼓风加热或红外加热，待其固化，即完成石墨管束的密封安装。

优选地，所述聚四氟乙烯预聚体溶胶的黏度为0.1-10pa·s。

优选地，所述加热的温度为60-100℃。

优选地，所述连接法兰与壳体的连接处垫设有石墨圈。

优选地，所述进料口和出料口均连接有石墨管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用石墨管束套接在壳体两端的封头上，所述封头远离壳体的一侧包接有漏斗管，所述壳体一侧漏斗管的管壁设有进料口，所述壳体另一侧漏斗管的管壁设有出料口，所述石墨管束贯穿于壳体的内部，且壳体两侧的漏斗管通过石墨管束相连通；位于壳体内部的所述石墨管束的管壁套接在折流板的通孔中，所述折流板与石墨管束之间的夹角为90-120°；通过简单的结构设计，实现了对粉体的加热，加热介质在壳体内作折返运动，提高了加热的接触时间和壳程，从而提高了加热效率。

2.本发明提供了一种浸渍型石墨的制作方法，其采用耐腐蚀性强、耐高温的聚四氟乙烯作为石墨的浸渍液，提高了石墨换热器的使用寿命。

3.本发明还提供了一种聚四氟乙烯预聚体溶胶的制备方法，并将其作为密封胶，石墨管束与封头的连接处填有密封胶，所述石墨管束与折流板的连接处也填有密封胶，从而提高了换热器内部的气密性以及换热效率，也提高了换热器结构的稳固性，提高使用寿命，节约了换热成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于粉体加热的列管式石墨换热器的结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于粉体加热的列管式石墨换热器的壳体的结构示意图；

图3为本发明提出的一种用于粉体加热的列管式石墨换热器的石墨管束的结构示意图；

图中：1壳体、2介质入口、3介质出口、4连接法兰、5螺栓、6封头、7石墨管束、8漏斗管、9进料口、10出料口、11折流板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种用于粉体加热的列管式石墨换热器，包括壳体1，所述壳体1为圆筒形，所述壳体1外壁的两端分别设置有介质入口2和介质出口3，所述介质入口2和介质出口3的开口处均设置有连接法兰4，所述连接法兰4远离壳体1的一侧设置有环形分布的螺孔；所述壳体1的两个端面均通过螺栓5连接有封头6，所述封头6的表面通过通孔套接有石墨管束7；所述封头6远离壳体1的一侧包接有漏斗管8，所述壳体1一侧漏斗管8的管壁设有进料口9，所述壳体1另一侧漏斗管8的管壁设有出料口10；

所述石墨管束7贯穿于壳体1的内部，且壳体1两侧的漏斗管8通过石墨管束7相连通；位于壳体1内部的所述石墨管束7的管壁套接在折流板11的通孔中，所述折流板11与石墨管束7之间的夹角为90-120°。

所述壳体1、封头6、石墨管束7、漏斗管8和折流板11均为浸渍型石墨。

所述浸渍型石墨的制作方法包括以下步骤：将四氟乙烯单体置于反应釜中，加入溶剂、反应助剂、催化剂以及添加剂，制备聚四氟乙烯预聚体溶液；将石墨浸渍到聚四氟乙烯预聚体溶液中，升高温度，适当时候可升高压力，并添加固化剂；待聚四氟乙烯预聚体固化后，取出石墨，烘干，磨边，制得成品浸渍型石墨。

所述压力不超过0.4mpa。

所述聚四氟乙烯的分子量不小于30万。

所述石墨管束7与封头6的连接处填有密封胶，所述石墨管束7与折流板11的连接处也填有密封胶。

所述密封胶具体为聚四氟乙烯预聚体溶胶，其加工方法包括以下步骤：将四氟乙烯单体置于反应釜中，加入溶剂、反应助剂、催化剂以及添加剂，制备聚四氟乙烯预聚体溶胶；将石墨浸渍到聚四氟乙烯预聚体溶胶中，升高温度，适当时候可升高压力，并添加固化剂；将聚四氟乙烯预聚体溶胶涂抹于封头6表面的通孔内以及折流板11表面的通孔内，将石墨管束7穿接于封头6及折流板11；用鼓风加热或红外加热，待其固化，即完成石墨管束7的密封安装。

所述聚四氟乙烯预聚体溶胶的黏度为0.1-10pa·s。

所述加热的温度为60-100℃。

所述连接法兰4与壳体1的连接处垫设有石墨圈。

所述进料口9和出料口10均连接有石墨管。

本发明的工作过程：按照以上所述，将各个配件组装成列管式的石墨换热管，将加热介质由介质入口2加入，可通过连接法兰4上的螺孔与加热介质的管道相连接，由于连接法兰4与壳体1的连接处垫设有石墨圈，故不会产生泄漏，经过折流板11的阻挡作用，加热介质在壳体1内作折返运动，提高了加热的接触时间和壳程，从而提高了加热效率，最后换热后的加热介质由介质出口3排出。将待加热的粉体通过进料口9进入到漏斗管8中，灌入到石墨管束7中，被加热介质加热，加热后再经过出料口10排出换热器外。在进料过程中，可在进料口9鼓风加压，也可在出料口10抽风减压，但与壳体1中的石墨管束7内的压差不超过0.3mpa，以防止石墨管束7产生应力破坏。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。