專利名稱：一種無機熱管空氣預熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空氣預熱器，尤其是涉及加熱爐煙氣余熱回收過程所用的一 種無機熱管空氣預熱器。
背景技術：
在石油石化、熱能電力、鋼鐵和輕紡等行業(yè)中，加熱爐的高溫煙氣余熱回收利用是 降低系統(tǒng)能耗的重要途徑。目前有多種余熱回收裝置，無機熱管空氣預熱器是其中重要的 一種；它可以在提高系統(tǒng)熱效率上顯示出強大的優(yōu)勢。中國專利CN1312457A介紹的一種無 機熱傳導熱管空氣預熱器，在箱體內(nèi)設有無機熱管和隔板。隔板將箱體內(nèi)部分成空氣側(cè)空 腔和煙氣側(cè)空腔；空氣側(cè)空腔設有空氣入口、空氣出口，煙氣側(cè)空腔設有煙氣入口和煙氣出 口。隔板與無機熱管的中部相連，將無機熱管分為兩段，兩段分別位于空氣側(cè)空腔和煙氣側(cè) 空腔內(nèi)。目前工業(yè)上所用的無機熱管空氣預熱器基本都采用這種結(jié)構。但是采用現(xiàn)有常規(guī) 形式的無機熱管，無機熱管中部一般要與隔板焊接連接，比較困難，且連接之處易于發(fā)生泄 漏。另外在空氣入口部位，無機熱管在與隔板的連接之處很容易發(fā)生露點腐蝕，造成泄漏。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種無機熱管空氣預熱器，以解決現(xiàn)有的無機熱管空氣 預熱器所存在的無機熱管中部與隔板的焊接連接比較困難、連接之處易于發(fā)生泄漏，以及 在空氣入口部位無機熱管在與隔板的連接之處容易發(fā)生露點腐蝕等問題。為解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是一種無機熱管空氣預熱器，設有 箱體，箱體上設有空氣入口、空氣出口、煙氣入口和煙氣出口，箱體內(nèi)設有無機熱管，無機熱 管內(nèi)設有工質(zhì)，其特征在于所述的無機熱管設有內(nèi)管和外管，內(nèi)管設于外管內(nèi)，內(nèi)管的外 表面與外管的內(nèi)表面之間形成環(huán)形空間，環(huán)形空間的兩端封閉，無機熱管的工質(zhì)設于環(huán)形 空間內(nèi)，工質(zhì)為無機傳熱介質(zhì)，由防腐層、活性層和導熱介質(zhì)粉末組成，防腐層和活性層分 別自內(nèi)管的外表面和外管的內(nèi)表面依次設置，導熱介質(zhì)粉末設于內(nèi)管上活性層的外表面與 外管上活性層的內(nèi)表面之間所形成的環(huán)形空間內(nèi)，所述無機熱管空氣預熱器的箱體內(nèi)靠近 空氣入口和空氣出口分別設有前隔板和后隔板，無機熱管中外管的兩端分別與前隔板和后 隔板相連，內(nèi)管的兩端分別與空氣入口和空氣出口相通。采用本實用新型，具有如下的有益效果(1)本實用新型無機熱管空氣預熱器，不 使用隔板將箱體內(nèi)部分成空氣側(cè)空腔和煙氣側(cè)空腔。無機熱管位于前隔板和后隔板之間的 整個外管的外表面，都處于煙氣通道中。由于無機熱管中部不與隔板焊接連接，所以不存在 焊接困難問題以及連接之處易于發(fā)生泄漏的問題。無機熱管中外管的兩端分別與前隔板和 后隔板相連，在這個位置比較容易進行焊接，不易發(fā)生泄漏，保證將煙氣和空氣完全隔離。 (2)本實用新型所用的無機熱管，是一種夾套式無機熱管。在空氣預熱器的操作過程中，空 氣從內(nèi)管的一端進入，從另一端流出。外管的外表面與高溫煙氣相接觸，吸收高溫煙氣的熱 量，傳遞給內(nèi)管的外表面與外管的內(nèi)表面之間所形成的環(huán)形空間內(nèi)的無機傳熱介質(zhì)。無機傳熱介質(zhì)進行無相變傳熱，利用無機元素分子震蕩、摩擦的作用，將熱量快速激發(fā)，并呈波 狀迅速地由外管傳遞到內(nèi)管，內(nèi)管再將管內(nèi)的空氣加熱。在煙氣通道內(nèi)的煙氣流場中，本實 用新型無機熱管的整體均溫特性良好，其外管外表面沿軸向的溫度基本一致。所以在空氣 入口部位，無機熱管中的外管與前隔板相連的一端不會形成局部冷區(qū)使溫度過低，在連接 之處不容易發(fā)生露點腐蝕并造成泄漏。(3)本實用新型所用的無機熱管，同時具有現(xiàn)有無 機熱管所具有的傳熱效率高、工作溫度范圍廣、不易產(chǎn)生高溫爆管、安全可靠性高等優(yōu)點。 本實用新型的無機熱管空氣預熱器，總體來說具有易于制造、抗露點腐蝕性好、不易發(fā)生泄 漏、煙氣余熱利用率高、安全可靠性高、結(jié)構緊湊等特點。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。附圖和具體實 施方式并不限制本實用新型要求保護的范圍。

圖1是本實用新型無機熱管空氣預熱器的剖視圖。圖2是本實用新型無機熱管空氣預熱器所用單根無機熱管的放大剖視圖。圖1至圖2中，相同附圖標記表示相同的技術特征。
具體實施方式
參見圖1所示本實用新型的無機熱管空氣預熱器(簡稱為空氣預熱器)。它設有 箱體，箱體上設有空氣入口 8、空氣出口 9、煙氣入口 10和煙氣出口 11。箱體通常由槽鋼和 鋼板焊接而成。箱體內(nèi)設有多根無機熱管，無機熱管內(nèi)設有工質(zhì)。參見圖2以及圖1，所述的無機熱管設有內(nèi)管1和外管2，內(nèi)管1設于外管2內(nèi)。內(nèi) 管1的外表面與外管2的內(nèi)表面之間形成環(huán)形空間，環(huán)形空間的兩端封閉。圖2所示，是在 環(huán)形空間的兩端分別設置端蓋3，將該環(huán)形空間的兩端封閉。無機熱管的工質(zhì)設于環(huán)形空間 內(nèi)；工質(zhì)為無機傳熱介質(zhì)，由防腐層5、活性層6和導熱介質(zhì)粉末7組成。防腐層5和活性 層6分別自內(nèi)管1的外表面和外管2的內(nèi)表面依次設置，導熱介質(zhì)粉末7設于內(nèi)管1上活 性層6的外表面與外管2上活性層6的內(nèi)表面之間所形成的環(huán)形空間內(nèi)(本實用新型無機 熱管在工作時，導熱介質(zhì)粉末7分散并充滿于該環(huán)形空間；圖2即是按此狀態(tài)繪制導熱介質(zhì) 粉末7)。參見圖1，本實用新型無機熱管空氣預熱器的箱體內(nèi)靠近空氣入口 8和空氣出口 9 分別設有前隔板12和后隔板13。無機熱管中外管2的兩端分別與前隔板12和后隔板13 相連，一般采用焊接連接。內(nèi)管1的兩端分別與空氣入口 8和空氣出口 9相通。在前隔板 12和后隔板13上，無機熱管通常采用正三角形排列?？諝馊肟?8-無機熱管中內(nèi)管1的內(nèi)部-空氣出口 9，組成空氣預熱器的空氣通道； 煙氣入口 10-箱體內(nèi)前隔板12和后隔板13之間的空間-煙氣出口 11，組成空氣預熱器的 煙氣通道。參見圖2，在本實用新型所用的無機熱管中，防腐層5可以防止內(nèi)管1的外表面和 外管2的內(nèi)表面形成氧化物，活性層6可以防止內(nèi)管1和外管2的材料產(chǎn)生氫氧元素，導 熱介質(zhì)粉末7具有良好的吸熱、傳熱特性。防腐層5和活性層6的厚度一般均為0. 008 0. 012毫米，導熱介質(zhì)粉末7的用量為微量。[0015]防腐層5的材料，一般為過氧化鈉、氧化鈉、氧化鈹、氧化硼、倍半氧化錳、重鉻酸 鋁、重鉻酸鈣、重鉻酸根之中的一種，或是一種以上組成的混合物?；钚詫?的材料，一般為氧化鈷、倍半氧化錳、氧化鈹、氧化銠、氧化銅、氧化硼、
β _鈦、鉻酸鍶、碳酸鍶、重鉻酸鉀、重鉻酸鈣、重鉻酸錳、重鉻酸鋁、重鉻酸根之中的一種，或 是一種以上組成的混合物。導熱介質(zhì)粉末7的材料一般為變性氧化銠、變性氧化鐳、過氧化鈉、氧化鈹、氧化
硼、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、重鉻酸銀、鉻酸鍶、單晶硅、β _鈦、重鉻酸根之中的一種，或是一種 以上組成的混合物。防腐層5、活性層6和導熱介質(zhì)粉末7的材料，是現(xiàn)有無機熱管所常用的無機傳熱 介質(zhì)。圖2以及圖1所示本實用新型無機熱管的制造過程如下。首先將內(nèi)管1的外表面 和外管2的內(nèi)表面進行表面處理，再將內(nèi)管1套裝于外管2內(nèi)。之后，在內(nèi)管1和外管2的 兩端分別焊接上端蓋3，將內(nèi)管1的外表面與外管2的內(nèi)表面之間所形成的環(huán)形空間的兩端 封閉。端蓋3為圓環(huán)形，其中心孔與內(nèi)管1的管孔相對應。外管2的管壁上設有開孔。將防腐層5和活性層6的材料分別配成溶液。先將防腐層5材料的溶液經(jīng)外管2 管壁上的開孔注入內(nèi)管1的外表面與外管2的內(nèi)表面之間所形成的環(huán)形空間，并整體旋轉(zhuǎn) 內(nèi)管1和外管2，使防腐層5材料的溶液分布于內(nèi)管1的外表面和外管2的內(nèi)表面上；待該 溶液形成薄膜以后，即形成防腐層5。然后，再將活性層6材料的溶液經(jīng)外管2管壁上的開 孔注入內(nèi)管1上防腐層5的外表面與外管2上防腐層5的內(nèi)表面之間所形成的環(huán)形空間， 并整體旋轉(zhuǎn)內(nèi)管1和外管2，使活性層6材料的溶液分布于內(nèi)管1上防腐層5的外表面和 外管2上防腐層5的內(nèi)表面上；待該溶液形成薄膜以后，即形成活性層6。最后，將微量的 導熱介質(zhì)粉末7經(jīng)外管2管壁上的開孔裝入內(nèi)管1上活性層6的外表面與外管2上活性層 6的內(nèi)表面之間所形成的環(huán)形空間內(nèi)，接著經(jīng)外管2管壁上的開孔對該環(huán)形空間抽真空，并 用堵頭4將外管2管壁上的開孔堵塞、將該開孔與堵頭4之間密封焊接。至此，就完成了本 實用新型無機熱管的制造。內(nèi)管1和外管2的長度最好是相等，這樣便于其兩端與端蓋3之間進行焊接，如圖 2以及圖1所示。參見圖2以及圖1，為強化傳熱效果，無機熱管在外管2的外表面上最好設有翅片 (例如螺旋翅片)。內(nèi)管1內(nèi)也可以設置擾流物(圖略)。下面結(jié)合圖1說明本實用新型無機熱管空氣預熱器的操作過程。空氣經(jīng)空氣入口 8進入空氣預熱器，從無機熱管中內(nèi)管1的一端進入內(nèi)管1。煙氣經(jīng)煙氣入口 10進入空氣 預熱器，在煙氣通道內(nèi)流動，流經(jīng)各根無機熱管。無機熱管中外管2的外表面及翅片與高溫 煙氣相接觸，吸收高溫煙氣的熱量，傳遞給內(nèi)管1的外表面與外管2的內(nèi)表面之間所形成的 環(huán)形空間內(nèi)的無機傳熱介質(zhì)。無機傳熱介質(zhì)進行無相變傳熱，利用無機元素分子震蕩、摩擦 的作用，將熱量快速激發(fā)，并呈波狀迅速地由外管2傳遞到內(nèi)管1，內(nèi)管1再將管內(nèi)的空氣加 熱。傳熱過程中，本實用新型無機熱管呈現(xiàn)出熱阻趨近于零的特性。預熱后的空氣從內(nèi)管 1的另一端流出，經(jīng)空氣出口 9流出空氣預熱器。釋放熱量后的煙氣經(jīng)煙氣出口 11流出空 氣預熱器。圖1所示的無機熱管空氣預熱器，無機熱管為單管程。根據(jù)實際需要，無機熱管還可以設計為多管程結(jié)構，讓空氣在內(nèi)管1中多次穿越煙氣通道與煙氣換熱。詳細說明和附 圖省略。 本實用新型可用于石油石化、熱能電力、鋼鐵和輕紡等行業(yè)中加熱爐的高溫煙氣 余熱回收過程。
權利要求1.一種無機熱管空氣預熱器，設有箱體，箱體上設有空氣入口(8)、空氣出口(9)、煙氣 入口(10)和煙氣出口(11)，箱體內(nèi)設有無機熱管，無機熱管內(nèi)設有工質(zhì)，其特征在于所述 的無機熱管設有內(nèi)管(1)和外管(2)，內(nèi)管(1)設于外管(2)內(nèi)，內(nèi)管(1)的外表面與外管 (2)的內(nèi)表面之間形成環(huán)形空間，環(huán)形空間的兩端封閉，無機熱管的工質(zhì)設于環(huán)形空間內(nèi)， 工質(zhì)為無機傳熱介質(zhì)，由防腐層(5)、活性層(6)和導熱介質(zhì)粉末(7)組成，防腐層(5)和活 性層(6)分別自內(nèi)管(1)的外表面和外管(2)的內(nèi)表面依次設置，導熱介質(zhì)粉末(7)設于 內(nèi)管(1)上活性層(6)的外表面與外管(2)上活性層(6)的內(nèi)表面之間所形成的環(huán)形空間 內(nèi)，所述無機熱管空氣預熱器的箱體內(nèi)靠近空氣入口(8)和空氣出口(9)分別設有前隔板 (12)和后隔板(13)，無機熱管中外管(2)的兩端分別與前隔板(12)和后隔板(13)相連， 內(nèi)管⑴的兩端分別與空氣入口⑶和空氣出口(9)相通。
2.根據(jù)權利要求1所述的無機熱管空氣預熱器，其特征在于無機熱管在外管(2)的 外表面上設有翅片。
專利摘要本實用新型公開了一種無機熱管空氣預熱器，以解決現(xiàn)有的無機熱管空氣預熱器所存在的無機熱管中部與隔板的焊接連接比較困難等問題。本實用新型設有箱體，箱體內(nèi)設有無機熱管。無機熱管設有內(nèi)管(1)和外管(2)，內(nèi)管的外表面與外管的內(nèi)表面之間形成環(huán)形空間，環(huán)形空間內(nèi)設有工質(zhì)。工質(zhì)為無機傳熱介質(zhì)，由防腐層、活性層和導熱介質(zhì)粉末組成。箱體內(nèi)靠近空氣入口(8)和空氣出口(9)分別設有前隔板(12)和后隔板(13)。無機熱管中外管的兩端分別與前隔板和后隔板相連，內(nèi)管的兩端分別與空氣入口和空氣出口相通。本實用新型可用于石油石化、熱能電力、鋼鐵和輕紡等行業(yè)中加熱爐的高溫煙氣余熱回收過程。
文檔編號F28F1/12GK201779686SQ20102050328
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月21日 優(yōu)先權日2010年8月21日
發(fā)明者龐晶晶, 李保鋒, 盛維武, 蔡連波, 趙曉青, 陳強 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石化集團洛陽石油化工工程公司