炭黑生产用新型高温空气预热器制造技术

在炉法炭黑生产工艺装置中预炭黑反应所需空气的高温空气预热器由外壳（５）、换热管束（６），空气入、出口接管（１１）、（８），烟气入、出口接管（２）、（１２），底座（１５）构成；本装置采用Ｕ型换热管束，换热管束（６）焊接固定在上端管板（７）上，上端管板（７）与壳体（５）上的法兰用螺栓连接，固定换热管的折流板（３）置于管间与管束成４５°夹角设置。烟气走壳程，空气走管程，降低了换热管束（６）在运行中热应力，具有结构简单，便于维修，造价低，使用寿命长等优点。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种新型的高温空气预热器，适合用于炉法炭黑生产流程中预热空气。在炭黑生产工艺中，利用炭黑生产中的高温烟气在空气预热器中与生成炭黑反应所需空气进行热交换，从而预热空气，达到提高炭黑质量和收率的目的。目前，炭黑生产用空气预热器国内均采用列管式换热器，空气走壳程，烟气走管程，换热管束固定在上下管板之间。由于在管束中各管之间存在着烟气流量和温度的差异，使各管的热膨胀量不等，再加之管与壳之间的不等量膨胀，使换热管束在运行中产生很大的温差应力。当使用一段时间后很容易发生进烟气端管板变形，管板与管的焊接部位断裂，空气渗漏现象，引起炭黑烟气在局部燃烧，造成设备的损坏，而且无法修补。国外为解决这一问题，采取了复杂的单管补偿方法和优质钢材，使该设备结构复杂，造价昂贵。为了克服上述的不足，本技术采用了与现行炭黑生产用的空气预热器的介质流程相反的方式，其主要技术特征是空气走管程，炭黑烟气走壳程，换热管采用单回程U型管束。一端固定，一端为自由端。在结构上U型换热管束(6)焊接固定在上端管板(7)上，上端管板(7)与壳体(5)上的法兰用螺栓连接，下端无管板，管束(6)可自由伸缩。固定换热管的折流板(3)置于管间与管束成45°夹角设置，使炭黑烟气成湍流状态横流过管束。增强传热速率，又避免了炭黑粉尘积落在折流板上而堵塞现象。外壳(5)内衬保温材料(13)。由于采用了这种特殊结构，从而解决了换热器存在的热应力问题和管与管间、管与壳间不等量热膨胀问题，同时换热管束受停开炉急冷急热的影响也较小；即使用普通碳钢材质的换热管束也可使空气温度预热到450℃；具备了结构简单，造价便宜，使用寿命长的优点。本专利技术是这样实现的外壳(5)内衬保温材料(13)，为正方形筒体，分四段，每段间通过法兰(4)用螺栓连接，用石绵板密封。换热管束(6)采用U型单回程形式，两管口端焊接固定在上端管板(7)上，管与管间用折流板(3)固定，空气入口接管(11)和空气出口接管(8)与集气箱(9)焊接，中间用隔板(10)隔开，隔板焊接于上端管板(7)上。烟气入口接管(2)和烟气出口接管(12)内衬耐火混凝土衬里层(1)，在设备下部设入孔(14)和底座(15)。本技术的具体结构由以下的实施例及其附图给出附图说明图1碳黑生产用新型高温空气预热器结构示意图(1)耐火混凝土衬里层，(2)烟气入口接管，(3)折流板，(4)法兰，(5)壳体，(6)换热管束，(7)上端管板，(8)空气出口接管，(9)空气集气箱，(10)隔板，(11)空气入口接管，(12)烟气出口接管，(13)保温材料衬里，(14)入孔，(15)底座。以下结合附图详细说明依据本技术提出的具体装置的细节及工作情况该高温空气预热器由壳体(5)、连接法兰(4)、换热管束(6)、上端管板(7)、烟气入口接管(2)、烟气出口接管(12)、空气入口接管(11)、空气出口接管(8)、入孔(14)，低座(15)构成。本技术的特征是壳体(5)内的换热管束(6)采用U型单回程结构，两管端口焊接固定在上端管板(7)上，上端管板(7)与壳体(5)上的法兰(4)用螺栓连接；管与管间用折流板(3)固定；1200×1200mm方形金属壳体，壁厚8mm，分为四段，除底座一段为3100mm外，其余三段均为2000mm，各段有法兰(4)用螺栓连接，用石绵板密封。壳体(5)内衬保温材料衬里(13)，保温衬里(13)为高铝砖和轻质高铝砖砌筑，厚160mm。壳体(5)内的换热管束(6)为φ38×3mm无缝钢管149根，管长9000mm，加工成单回程U型，焊接于上端管板(7)上，其管间距为50mm，正三角形布置；固定换热管的折流板(3)采用厚度为3mm的不锈钢板，分段焊接构成与管束成45°角布置，间距为1106mm，管束(6)下端与烟气入口接管(2)距离为2000mm，使烟气能均匀流过换热器管束(6)；上部集气箱(9)尺寸为1200×1200×400mm，空气入口接管(11)和空气出口接管(8)采用双向对称布置，中间用隔板(10)隔开，隔板(10)焊接于上管板(7)上，空气入口接管(11)为两个Dg300管，空气出口接管为两个Dg350管，烟气入口接管(2)尺寸为φ650mm，烟气出口接管(12)尺寸为φ600mm，内衬100～120mm厚耐火混凝土衬里层(1)。该空气预热器技术特征指标如下表 </tables>该高温空气预热器在运行时。炭黑高温烟气从入口接管(2)进入壳程，向上流动，与换热管束(6)中的空气进行热交换，然后从烟气出口接管(12)流出。由于折流板的设置与管束成45°角，大于炭黑的下滑角，可保证折流板上部无炭黑沉积。空气从空气入口接管(11)进入集气箱(9)，均匀分布进入换热管束(6)，空气在管内流动与管外的烟气进行热交换，实现预热空气的目的，然后从空气出口接管(8)流出。炭黑生产用空气预热是生产工艺设备中关键设备，如何立足于在我国现有的技术、材料等现有水平上设计出合理的适用于炭黑生产工艺要求的设备，本技术就较好地解决了这个问题。由于采用了合理的新型结构型式，使得炭黑生产用空气预热器在运行中，无换热管断裂和堵塞现象发生。运行稳定可靠。通过两年多的应用实践证明，该新型高温空气预热器与现行列管式空气预热器比较，具有结构简单，便于维修，造价低，使用寿命长等优点。权利要求1.用于炉法炭黑生产工艺流程中的炭黑生产用高温空气预热器，由壳体(5)、连接法兰(4)、换热管束(6)、上端管板(7)、烟气入口接管(2)、烟气出口接管(12)、空气入口接管(11)、空气出口接管(8)、人孔(14)，底座(15)构成。本技术的特征是壳体(5)内的换热管束(6)采用U型单回程结构，两管端口焊接固定在上端管板(7)上，上端管板(7)与壳体(5)上的法兰(4)用螺栓连接；管与管间用折流板(3)固定；壳体(5)内衬厚度为160mm的高铝砖和轻质高铝砖保温材料(13)；壳体(5)下端的烟气入口接管(2)和上部的烟气出口接管(12)内衬100～120mm厚耐火混凝土衬里层(1)；空气入口接管(11)和空气出口接管(8)与集气箱(9)焊接，中间用隔板(10)隔开，隔板焊接于上端管板(7)上。2.根据权利要求1所述的预热器其特征在于换热管束(6)为149根单回程U型无缝钢管，管规格为φ38×3mm，管间距为50mm，正三角形布置。3.根据权利要求1所述的预热器其特征在于换热管束(6)下端与烟气入口接管(2)距离为2000mm。4.根据权利要求1所述的预热器，其特征在于折流板(3)为厚度3mm的不锈钢板分段焊接组装成，其两端与换热管束(6)焊接，折流板(3)与换热管束(6)成45°角布置，间距为1106mm。专利摘要在炉法炭黑生产工艺装置中预炭黑反应所需空气的高温空气预热器由外壳(5)、换热管束(6)，空气入、出口接管(11)、(8)，烟气入、出口接管(2)、(12)，底座(15)构成；本装置采用U型换热管束，换热管束(6)焊接固定在上端管板(7)上，上端管板(7)与壳体(5)上的法兰用螺栓连接，固定换热管的折流板(3)置于管间与管束成45°夹角设置。烟气走壳程，空气走管程，降低了换热管束(6)在运行中热应力，具有结构简单，便于维修，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于炉法炭黑生产工艺流程中的炭黑生产用高温空气预热器，由壳体（５）、连接法兰（４）、换热管束（６）、上端管板（７）、烟气入口接管（２）、烟气出口接管（１２）、空气入口接管（１１）、空气出口接管（８）、人孔（１４），底座（１５）构成。本实用新型的特征是：壳体（５）内的换热管束（６）采用Ｕ型单回程结构，两管端口焊接固定在上端管板（７）上，上端管板（７）与壳体（５）上的法兰（４）用螺栓连接；管与管间用折流板（３）固定；壳体（５）内衬厚度为１６０ｍｍ的高铝砖和轻质高铝砖保温材料（１３）；壳体（５）下端的烟气入口接管（２）和上部的烟气出口接管（１２）内衬１００～１２０ｍｍ厚耐火混凝土衬里层（１）；空气入口接管（１１）和空气出口接管（８）与集气箱（９）焊接，中间用隔板（１０）隔开，隔板焊接于上端管板（７）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪亦方，
申请(专利权)人：鞍山市化工二厂，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]