一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构的制作方法

本发明涉及一种管壳式高温空气预热器，设备共分三大部分，即：下烟箱、换热段本体和上烟箱。高温烟气从下烟箱进入空气预热器换热段本体管程再进入上烟箱；冷空气从换热段本体上部空气入口进入壳程与管程的烟气进行热交换后从本体下部热空气出口流出。换热段本体下管板与换热管及高温空气接触，同时承受高温及设备重量的影响，因此下管板不但要耐受高温还应保持强度和刚性不变。双层管板是对管板采取保护措施的一种结构，采用冷风保护系统是保证下管板不受高温影响，该结构是一种保护空气预热器换热段本体下管板在高温下仍保持强度不变，在热应力影响下不变形、不损坏，保证高温空气预热器使用寿命的一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构。

背景技术：

多年来，广泛用于炭黑、化工、化肥等领域的管壳式空气预热器，主要将反应过程产生的烟气或尾气用于加热空气，热空气再回到反应炉助燃，达到节能目的。过去由于受设备结构等因素影响空气预热器的温度在650℃以下，随着节能环保理念的不断深入展开，低温空气预热器已不能满足行业的要求。因此，经不断研发已制造出高温空气预热器，目前最高温度达到了950℃。在结构上高温空气预热器本体采用双层管板结构加冷风降温保护，目的是保证预热器本体高温下的强度、刚度。其特征在于：空气预热器本体高温段双层管板之间用短节连接；在短节环向有冷风接管；接触热空气的管板上有隔热保护层；进入管板之间的冷空气从管板中间冷风出口管进入壳体与热空气汇集一起。

过去管壳式空气预热器的最高温度为650℃，换热段本体采用单管板结构，管板与烟气接触面有耐火料保护层，与热空气接触面没有保护。若提高空气预热器温度，充分利用反应炉烟气或尾气产生的热量，原有设备结构已不能满足高温空气预热器的要求。

因此，有必要研制一种650℃以上的管壳式高温空气预热器，在高温下仍能满足强度要求，目前研制的空气预热器最高工作温度为950℃。

技术实现要素：

本发明旨在研制一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，该结构有效解决了650℃以上空气预热器换热段本体高温下存在的强度问题。

本发明采取的技术方案为：

一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，包括：冷风出口管、压板、隔热保温板、下管板i、短节、下管板ii、冷风接管，其特征在于：用一段短节连接下管板i和下管板ii，构成预热器本体下部结构；短节环向有冷风接管，构成环向进冷风结构；冷风出口管与下管板i组成冷风出口；隔热保温板、压板对下管板i组成保护层；该冷却结构实现了空气预热器在高于650℃温度下仍保持强度和刚性不变，将空气预热器的应用范围提升到更高层次。

本发明换热段本体采用双下管板、冷却风保护结构，增加了本体高温强度。

本发明在与热空气接触的管板中间设置冷风出口管，作为冷风进入壳程的出口。

本发明在两个管板之间采用环向进冷风，从管板中间冷风管进入壳程，随壳程中的空气一起从热风出口出去。

本发明结构合理、管板保护措施得当，投入使用以来未出现过下管板由于高温引起的损坏现象。

本发明一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构设计要点是：

1、换热段本体下部采用双层管板结构，承受力大、刚性好、强度高；

2、双层管板之间用一段环向开孔的短节连接，每个开孔焊接一个带法兰的接管；

3、与热空气接触的管板中心有冷空气出口管，该管穿过折流板其高度根据工艺计算给出；

4、与热空气接触的管板上有隔热保温板及压板，防止高温空气直接吹隔热板；

5、本发明下管板冷却结构安装路线为：

换热段本体-压板-隔热保温板-下管板i-冷风出口管-短节-下管板ii-冷风接管本发明的优点在于：

一、填补了650℃以上高温空气预热器空白，研制的950℃空气预热器为世界首台套。目前应用广泛的750℃、800℃、850℃、900℃和950℃空气预热器换热段本体结构均采用双下管板和环向进风冷却结构；

二、冷却风是从冷空气入口引下来，进入双管板之间后与短节内的换热管进行热交换，被加热后再从冷风出口管进入壳体与其中的热空气汇集，在折流板引导下与换热管进行热交换，最后从热空气出口流出，整个过程，工艺空气无任何浪费；

三、根据空气温度和热交换面积即换热管数量确定环向冷风接管和管板中心冷风出口管的数量；

四、该双管板冷却结构简单、可靠性高，有效保护空气预热器换热段不受高温影响仍保持管板材料强度不变，保证高温空气预热器的使用寿命，目前未发生冷却系统失效导致下管板损坏情况。

附图说明

图1本发明结构示意图

图2本发明图1处剖视示意图

图3为图2中a-a剖视示意图

图中标记：1-冷风出口管、2-压板、3-隔热保温板、4-下管板i、5-短节、6-下管板ii、7-冷风接管

具体实施方式

一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，包括：冷风出口管1、压板2、隔热保温板3、下管板i4、短节5、下管板ii6、冷风接管7。

按顺序将压板2和隔热保温板3穿进管束各换热管；将下管板i4穿进换热管上后再与壳体焊接；穿进管束的冷风出口管1与下管板i4相焊；短节5与下管板ii6焊接在一起后再与下管板i4焊接；按分布图在短节5上开孔并焊接冷风接管7；

该双下管板冷却结构提出了650℃以上高温空气预热器换热段本体管板结构及冷却措施，冷却风是从冷空气入口引出进入双下管板之间，经与管板之间的换热管及管板进行热交换后从管板中间的出口管进入壳程，保证下管板的强度及刚性同时空气热能也没有损失。

本发明下管板i4、短节5与下管板ii6相焊一起组成双下管板结构。冷风出口管1与下管板i4组焊一起构成冷风出口结构；冷风接管7、短节5与下管板i4、冷风出口管1组焊一起构成冷风进、出循环系统。安装在下管板i4上的隔热保温板3及压板2组成对管板保护层。组装、组焊时，①换热段管束与壳体安装在一起后，将压板2、隔热保温板3依次穿入换热管；②安装冷风出口管1穿过隔热保温板3、压板2及管束中折流板；③下管板i4穿过换热管及冷风出口管1与下壳体组焊在一起；④冷风出口管1焊在下管板i4上；⑤短节5与下管板ii6焊接在一起后再与下管板i4焊接；⑥按图分布在短节上开孔，再焊接冷风接管7。

技术特征：

1.一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，包括：冷风出口管(1)、压板(2)、隔热保温板(3)、下管板i(4)、短节(5)、下管板ii(6)、冷风接管(7)，其特征在于：用一段短节(5)连接下管板i(4)和下管板ii(6)，构成预热器本体下部结构；短节(5)环向有冷风接管(7)，构成环向进冷风结构；冷风出口管(1)与下管板i(4)组成冷风出口；隔热保温板(3)、压板(2)对下管板i(4)组成保护层。

2.根据权利要求1所述的一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，其特征在于：短节(5)连接下管板i(4)和下管板ii(6)，构成预热器本体下部结构。

3.根据权利要求1所述的一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，其特征在于：短节(5)环向有冷风接管(7)，构成环向进冷风结构。

4.根据权利要求1所述的一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，其特征在于：冷风出口管(1)与下管板i(4)组成冷风出口。

5.根据权利要求1所述的一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，其特征在于：隔热保温板(3)、压板(2)对下管板i(4)组成保护层。

技术总结
本发明公开了一种管壳式高温空气预热器下管板冷却结构，是一种保护空气预热器换热段本体下管板在高温下仍保持强度不变，在热应力影响下不变形、不损坏，保证高温空气预热器使用寿命的对管板的冷却结构，该结构包括冷风出口管(1)、压板(2)、隔热保温板(3)、下管板I(4)、短节(5)、下管板II(6)、冷风接管(7)。下管板I(4)、短节(5)与下管板II(6)相焊一起组成双下管板结构。冷风出口管(1)与下管板I(4)组焊一起构成冷风出口结构；冷风接管(7)、短节(5)与下管板I(4)、冷风出口管(1)组焊一起构成冷风进、出循环系统。安装在下管板I(4)上的隔热保温板(3)及压板(2)组成对管板保护层。

技术研发人员：刘汝刚;吕宏霞;宋超
受保护的技术使用者：青岛德固特节能装备股份有限公司
技术研发日：2019.09.02
技术公布日：2019.11.29