專(zhuān)利名稱(chēng):一種陶瓷換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及高溫工業(yè)爐用的陶瓷換熱器,它能有效地防止壓力較高的被預(yù)熱介質(zhì)(空氣或煤氣)漏入壓力較低的預(yù)熱介質(zhì)(煙氣),是一種高氣密性陶瓷換熱器,用于鋼鐵企業(yè)的均熱爐和大型連續(xù)加熱爐,有色冶金系統(tǒng)的豎罐煉鋅蒸餾爐和塔式鋅精餾爐,回收煙氣余熱,預(yù)熱空氣或煤氣,它可以有效地提高爐溫,增加產(chǎn)量,節(jié)約燃料。
目前的陶瓷換熱器,多半是由陶瓷圓管或方孔塊型磚砌筑而成的。如均熱爐上的陶瓷換熱器,都用陶瓷圓管立砌而成(詳見(jiàn)冶金工業(yè)出版社1979年5月出版的《鋼鐵廠工業(yè)爐設(shè)計(jì)參考資料》),每?jī)筛沾晒苤g都用接頭相連接,接頭外形為八邊形,內(nèi)孔與陶瓷管內(nèi)孔相一致,接縫密封面為“L”型,水平密封面為圓環(huán)面,其寬度與陶瓷管壁厚相一致,一般為15~25毫米,鉛直密封面深度(陶瓷管插入接頭的深度)為20~25毫米,其缺點(diǎn)是水平密封面較小(受內(nèi)孔直徑的限制,不宜加大,否則會(huì)增加煙氣阻力),在砌筑中泥漿不能飽滿,特別是接頭與其下面的陶瓷管的連接處(通常叫做下接縫)的砌筑是很困難的,下接縫的泥漿往往是很不飽滿的,這就使接縫密封性能差,當(dāng)壓力較高的空氣通過(guò)時(shí),極容易從接縫處漏入壓力較低的煙氣。由于陶瓷換熱器是由很多陶瓷管和接頭砌成的,存在著大量不嚴(yán)密的接縫,所以它的氣密性很差。這種換熱器的漏氣率通常為30%左右,爐役后期為50%~60%。由于空氣大量漏失,對(duì)爐子熱工工作造成一系列不利影響。雖然大多數(shù)爐子鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃燒用風(fēng)量,但大量空氣經(jīng)換熱器漏掉子,因而實(shí)際進(jìn)入燃燒器的空氣量嚴(yán)重不足,這就被迫不得不減少供入爐子的燃料量,這也就限制了爐子最大熱負(fù)荷的提高,從而限制了生產(chǎn)率的提高。空氣大量漏入煙氣,使煙氣流路的阻力增大,煙囪抽力降低,致使?fàn)t壓升高??諝獯罅柯p,使熱負(fù)荷不足,燃料不完全燃燒,空氣預(yù)熱溫度降低,因而使實(shí)際爐溫降低,輻射傳熱大大減弱。這些都最終導(dǎo)致產(chǎn)量的降低和燃耗的增高??諝饬坎蛔愕绞股a(chǎn)無(wú)法維持時(shí),必須停爐大修,因此,漏氣是使陶瓷換熱器壽命短的根本原因。
為了克服現(xiàn)有陶瓷換熱器的缺點(diǎn),提高其密封性能,降低漏氣率,達(dá)到節(jié)約燃料和提高產(chǎn)量的目的,特發(fā)明本實(shí)用新型的一種陶瓷換熱器。
附
圖1為帶密封接頭的耐火陶瓷換熱長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)圖。
附圖2為帶密封接頭耐火陶瓷換熱長(zhǎng)管的接續(xù)砌筑方法圖。
附圖3為用本實(shí)用新型的陶瓷換熱管組成的換熱器實(shí)例圖。
本實(shí)用新型的特征在于將陶瓷換熱器中的基本元件--換熱管,與接續(xù)用的接頭制成一個(gè)整體,并在接頭上采用“U”型密封槽的結(jié)構(gòu),見(jiàn)附
圖1。在制造中分別成型密封接頭[1]和耐火陶瓷換熱長(zhǎng)管[2]。密封接頭是用壓力機(jī)壓制而成的,接頭內(nèi)孔直徑為換熱管內(nèi)孔直徑減20毫米,當(dāng)換熱管內(nèi)徑為120毫米時(shí),接頭內(nèi)孔直徑為100毫米,接頭外廓尺寸按工藝要求設(shè)計(jì),按目前均熱爐的條件,接頭可設(shè)計(jì)為正方形,尺寸為213×213毫米,接頭高度為90毫米較為合適,接頭與換熱管粘接面的深度為25毫米,“U”型槽的外圓直徑為換熱管外徑加10毫米,當(dāng)換熱管外徑為152毫米時(shí),“U”型槽外圓直徑為162毫米,外圓面深度為40毫米,“U”型槽的內(nèi)圓直徑為換熱管內(nèi)徑減6毫米,如換熱管內(nèi)徑為120毫米時(shí),“U”型槽的內(nèi)圓直徑為114毫米,內(nèi)圓面深度13毫米,“U”型槽的制造脫模斜度為125。耐火陶瓷換熱長(zhǎng)管是用離心澆鑄機(jī)靠離心力澆鑄而成的,所以可以制成長(zhǎng)管,換熱管的長(zhǎng)度為400~1600毫米,壁厚為12~25毫米,換熱管外徑為120~160毫米,換熱管內(nèi)徑為100~130毫米,密封接頭和換熱管的材質(zhì)可為高鋁質(zhì)的或碳化硅質(zhì)的耐火材料,兩者可用相同材質(zhì),也可使密封接頭用較低級(jí)的材質(zhì),如粘土質(zhì)耐火材料,這樣可以降低成本。密封接頭和耐火陶瓷換熱長(zhǎng)管經(jīng)自然干燥后,將它們用耐高溫泥漿粘接在一起。粘接用的泥漿可以是高強(qiáng)度磷酸鹽泥漿,也可以是其它含有高溫粘接劑的高性能泥漿,泥漿含水量在25%左右比較合適。為了保證密封接頭和換熱管的同心度和垂直度,需制作一個(gè)臺(tái)具和一個(gè)底盤(pán),臺(tái)具由底座和與之垂直的帶圓弧形的直立板組成,圓弧的形狀與換熱管的外圓相一致,圓弧中心點(diǎn)到臺(tái)具直立板的距離,等于密封接頭中心到接頭邊緣的距離,臺(tái)具可以用水泥制作。底盤(pán)外形尺寸稍小于密封接頭,底盤(pán)中心開(kāi)孔,孔徑稍大于密封接頭圓孔直徑,底盤(pán)可以用木材制作。粘接時(shí),先將木制底盤(pán)放在臺(tái)具的底座上,再將要粘接的接頭放在底盤(pán)上,并使其一邊緊靠臺(tái)具的直立板,清除密封接頭的粘接面處的灰塵,將泥漿涂抹在粘接面處,將換熱管放入密封接頭中,管子上部緊靠臺(tái)具的圓弧處,靠管子的自重自然壓密泥漿,最后從底盤(pán)的中心孔內(nèi)清除管內(nèi)多余泥漿,這樣的粘接方法使管子和接頭的同心度和垂直度很好。待接縫泥漿自然干燥后,在耐火材料燒成窯內(nèi)高溫?zé)Y(jié),燒成的工藝過(guò)程與同材質(zhì)的耐火磚相同。這樣就使密封接頭和耐火陶瓷換熱管制成一個(gè)整體。粘接和燒結(jié)時(shí),接頭在下管子在上,施工砌筑時(shí)又使管子在下接頭在上,這樣就消除了施工中很難砌筑,使用中很不嚴(yán)密的下接縫。
本實(shí)用新型的接頭上設(shè)置了一個(gè)“U”型密封槽,砌筑時(shí)可以使泥漿存滿密封槽,以解決上接縫的密封,其接續(xù)砌筑方法見(jiàn)附圖2。施工時(shí),首先清除密封槽中的雜物,把泥漿[3]抹在槽中,將上層換熱管[2]插在下層密封接頭[1]的“U”型密封槽中,靠管子自重自然壓密泥漿。由于管子插入“U”型密封槽中,使泥漿形成“U”型密封面,并且泥漿飽滿,上接縫密封性能大大提高。
根據(jù)附圖3說(shuō)明本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型在換熱器下部?jī)蓪赢愋痛u[4]和[6]之間夾一層硅酸鋁耐火纖維毯[5],靠管和磚的自重自然壓密,消除了下部異型磚之間的接縫,減少了漏氣。
本實(shí)用新型制成了帶密封接頭的耐火陶瓷換熱長(zhǎng)管,使得砌筑同樣高度的換熱器,比過(guò)去的短管減少接縫3/4,比長(zhǎng)管減少接縫1/2。本實(shí)用新型在接頭上設(shè)置了“U”型密封槽,將上一層管子砌在下一層管子所帶接頭的“U”型密封槽中,最下面的一層管子插砌在異型磚[6]所帶的“U”型密封槽中。一方面接縫數(shù)量大大減少,特別是消除了很難砌筑的下接縫,一方面對(duì)上接縫采用密封槽密封,從而使漏氣率大大降低。
本實(shí)用新型在換熱器上部的管接頭上壓砌一層多晶莫萊石纖維墊[5],墊上面壓砌三層磚[4],壓密這層密封墊,消除了上部壓磚之間的接縫,減少了漏氣。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了大型砂封結(jié)構(gòu),砂封墻磚用“U”型磚[7],并將其與圍墻[10]砌成一體。砂封刀[9]的加大,使換熱器在熱脹冷縮中,砂封刀都能有效地插入密封石英砂[8]中,砂封刀的接縫正好位于兩個(gè)煙氣入口孔之間的壓磚處,不與煙氣入口處有通路。在砂封刀上放一層多晶莫萊石纖維墊[5],用耐火磚[4]壓住,解決了砂封刀接縫的漏氣。在預(yù)留的膨脹空隙處填充多晶莫萊石纖維密封棉[5],并用耐火磚[4]堵住,進(jìn)一步加強(qiáng)密封。這樣的砂封結(jié)構(gòu)密封性能很好。
本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的換熱器施工方便,每層換熱管砌筑完畢,四周用木楔楔緊,施工人員即可砌筑上一層,而不會(huì)踩動(dòng)下層管磚,這是因?yàn)樯辖宇^與換熱管制成一體的緣故。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明,本實(shí)用新型可以將陶瓷換熱器的漏氣率降低到5%以下,空氣阻力損失僅50Pa左右,它可以用來(lái)回收1000~1400℃的煙氣余熱,空氣預(yù)熱溫度可達(dá)800℃,燃料節(jié)約率達(dá)40%以上。因此,本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的換熱器具有投資低,施工方便,效益高等優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求1.一種由耐火陶瓷換熱管、耐火材料接頭、耐火磚砌成的陶瓷換熱器,其特征在于耐火陶瓷換熱管[2]和耐火材料接頭[1]是通過(guò)粘接和高溫?zé)Y(jié)成一整體,耐火材料接頭[1]上采用“U”型密封槽的結(jié)構(gòu)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為一種陶瓷換熱器,其特征在于陶瓷換熱管的接頭和管身成一整體,接頭處采用“U”型槽插入式密封結(jié)構(gòu),能有效地防止壓力較高的被預(yù)熱介質(zhì)漏入壓力較低的預(yù)熱介質(zhì),可用于鋼鐵企業(yè)的均熱爐和大型連續(xù)加熱爐、有色冶金系統(tǒng)的豎罐煉鋅蒸餾爐和塔式鋅精餾爐等高溫工業(yè)爐窯,回收1000-1400℃的煙氣余熱,空氣預(yù)熱溫度可達(dá)800℃,燃料節(jié)約率為40%。
文檔編號(hào)F28F1/00GK2096035SQ9121650
公開(kāi)日1992年2月12日 申請(qǐng)日期1991年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月24日
發(fā)明者張?jiān)?申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院