专利名称：一种陶瓷换热器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及高温工业炉用的陶瓷换热器，它能有效地防止压力较高的被预热介质(空气或煤气)漏入压力较低的预热介质(烟气)，是一种高气密性陶瓷换热器，用于钢铁企业的均热炉和大型连续加热炉，有色冶金系统的竖罐炼锌蒸馏炉和塔式锌精馏炉，回收烟气余热，预热空气或煤气，它可以有效地提高炉温，增加产量，节约燃料。
目前的陶瓷换热器，多半是由陶瓷圆管或方孔块型砖砌筑而成的。如均热炉上的陶瓷换热器，都用陶瓷圆管立砌而成(详见冶金工业出版社1979年5月出版的《钢铁厂工业炉设计参考资料》)，每两根陶瓷管之间都用接头相连接，接头外形为八边形，内孔与陶瓷管内孔相一致，接缝密封面为“L”型，水平密封面为圆环面，其宽度与陶瓷管壁厚相一致，一般为15～25毫米，铅直密封面深度(陶瓷管插入接头的深度)为20～25毫米，其缺点是水平密封面较小(受内孔直径的限制，不宜加大，否则会增加烟气阻力)，在砌筑中泥浆不能饱满，特别是接头与其下面的陶瓷管的连接处(通常叫做下接缝)的砌筑是很困难的，下接缝的泥浆往往是很不饱满的，这就使接缝密封性能差，当压力较高的空气通过时，极容易从接缝处漏入压力较低的烟气。由于陶瓷换热器是由很多陶瓷管和接头砌成的，存在着大量不严密的接缝，所以它的气密性很差。这种换热器的漏气率通常为30％左右，炉役后期为50％～60％。由于空气大量漏失，对炉子热工工作造成一系列不利影响。虽然大多数炉子鼓风机的风量远远大于燃烧用风量，但大量空气经换热器漏掉子，因而实际进入燃烧器的空气量严重不足，这就被迫不得不减少供入炉子的燃料量，这也就限制了炉子最大热负荷的提高，从而限制了生产率的提高。空气大量漏入烟气，使烟气流路的阻力增大，烟囱抽力降低，致使炉压升高。空气大量漏损，使热负荷不足，燃料不完全燃烧，空气预热温度降低，因而使实际炉温降低，辐射传热大大减弱。这些都最终导致产量的降低和燃耗的增高。空气量不足到使生产无法维持时，必须停炉大修，因此，漏气是使陶瓷换热器寿命短的根本原因。
为了克服现有陶瓷换热器的缺点，提高其密封性能，降低漏气率，达到节约燃料和提高产量的目的，特发明本实用新型的一种陶瓷换热器。
附
图1为带密封接头的耐火陶瓷换热长管结构图。
附图2为带密封接头耐火陶瓷换热长管的接续砌筑方法图。
附图3为用本实用新型的陶瓷换热管组成的换热器实例图。
本实用新型的特征在于将陶瓷换热器中的基本元件－－换热管，与接续用的接头制成一个整体，并在接头上采用“U”型密封槽的结构，见附
图1。在制造中分别成型密封接头［1］和耐火陶瓷换热长管［2］。密封接头是用压力机压制而成的，接头内孔直径为换热管内孔直径减20毫米，当换热管内径为120毫米时，接头内孔直径为100毫米，接头外廓尺寸按工艺要求设计，按目前均热炉的条件，接头可设计为正方形，尺寸为213×213毫米，接头高度为90毫米较为合适，接头与换热管粘接面的深度为25毫米，“U”型槽的外圆直径为换热管外径加10毫米，当换热管外径为152毫米时，“U”型槽外圆直径为162毫米，外圆面深度为40毫米，“U”型槽的内圆直径为换热管内径减6毫米，如换热管内径为120毫米时，“U”型槽的内圆直径为114毫米，内圆面深度13毫米，“U”型槽的制造脱模斜度为125。耐火陶瓷换热长管是用离心浇铸机靠离心力浇铸而成的，所以可以制成长管，换热管的长度为400～1600毫米，壁厚为12～25毫米，换热管外径为120～160毫米，换热管内径为100～130毫米，密封接头和换热管的材质可为高铝质的或碳化硅质的耐火材料，两者可用相同材质，也可使密封接头用较低级的材质，如粘土质耐火材料，这样可以降低成本。密封接头和耐火陶瓷换热长管经自然干燥后，将它们用耐高温泥浆粘接在一起。粘接用的泥浆可以是高强度磷酸盐泥浆，也可以是其它含有高温粘接剂的高性能泥浆，泥浆含水量在25％左右比较合适。为了保证密封接头和换热管的同心度和垂直度，需制作一个台具和一个底盘，台具由底座和与之垂直的带圆弧形的直立板组成，圆弧的形状与换热管的外圆相一致，圆弧中心点到台具直立板的距离，等于密封接头中心到接头边缘的距离，台具可以用水泥制作。底盘外形尺寸稍小于密封接头，底盘中心开孔，孔径稍大于密封接头圆孔直径，底盘可以用木材制作。粘接时，先将木制底盘放在台具的底座上，再将要粘接的接头放在底盘上，并使其一边紧靠台具的直立板，清除密封接头的粘接面处的灰尘，将泥浆涂抹在粘接面处，将换热管放入密封接头中，管子上部紧靠台具的圆弧处，靠管子的自重自然压密泥浆，最后从底盘的中心孔内清除管内多余泥浆，这样的粘接方法使管子和接头的同心度和垂直度很好。待接缝泥浆自然干燥后，在耐火材料烧成窑内高温烧结，烧成的工艺过程与同材质的耐火砖相同。这样就使密封接头和耐火陶瓷换热管制成一个整体。粘接和烧结时，接头在下管子在上，施工砌筑时又使管子在下接头在上，这样就消除了施工中很难砌筑，使用中很不严密的下接缝。
本实用新型的接头上设置了一个“U”型密封槽，砌筑时可以使泥浆存满密封槽，以解决上接缝的密封，其接续砌筑方法见附图2。施工时，首先清除密封槽中的杂物，把泥浆［3］抹在槽中，将上层换热管［2］插在下层密封接头［1］的“U”型密封槽中，靠管子自重自然压密泥浆。由于管子插入“U”型密封槽中，使泥浆形成“U”型密封面，并且泥浆饱满，上接缝密封性能大大提高。
根据附图3说明本实用新型的一个具体实施例及其优点。
本实用新型在换热器下部两层异型砖［4］和［6］之间夹一层硅酸铝耐火纤维毯［5］，靠管和砖的自重自然压密，消除了下部异型砖之间的接缝，减少了漏气。
本实用新型制成了带密封接头的耐火陶瓷换热长管，使得砌筑同样高度的换热器，比过去的短管减少接缝3／4，比长管减少接缝1／2。本实用新型在接头上设置了“U”型密封槽，将上一层管子砌在下一层管子所带接头的“U”型密封槽中，最下面的一层管子插砌在异型砖［6］所带的“U”型密封槽中。一方面接缝数量大大减少，特别是消除了很难砌筑的下接缝，一方面对上接缝采用密封槽密封，从而使漏气率大大降低。
本实用新型在换热器上部的管接头上压砌一层多晶莫莱石纤维垫［5］，垫上面压砌三层砖［4］，压密这层密封垫，消除了上部压砖之间的接缝，减少了漏气。
本实用新型设计了大型砂封结构，砂封墙砖用“U”型砖［7］，并将其与围墙［10］砌成一体。砂封刀［9］的加大，使换热器在热胀冷缩中，砂封刀都能有效地插入密封石英砂［8］中，砂封刀的接缝正好位于两个烟气入口孔之间的压砖处，不与烟气入口处有通路。在砂封刀上放一层多晶莫莱石纤维垫［5］，用耐火砖［4］压住，解决了砂封刀接缝的漏气。在预留的膨胀空隙处填充多晶莫莱石纤维密封棉［5］，并用耐火砖［4］堵住，进一步加强密封。这样的砂封结构密封性能很好。
本实用新型所设计的换热器施工方便，每层换热管砌筑完毕，四周用木楔楔紧，施工人员即可砌筑上一层，而不会踩动下层管砖，这是因为上接头与换热管制成一体的缘故。
实验测试表明，本实用新型可以将陶瓷换热器的漏气率降低到5％以下，空气阻力损失仅50Pa左右，它可以用来回收1000～1400℃的烟气余热，空气预热温度可达800℃，燃料节约率达40％以上。因此，本实用新型所设计的换热器具有投资低，施工方便，效益高等优点，具有广泛的推广应用价值。
权利要求1.一种由耐火陶瓷换热管、耐火材料接头、耐火砖砌成的陶瓷换热器，其特征在于耐火陶瓷换热管[2]和耐火材料接头[1]是通过粘接和高温烧结成一整体，耐火材料接头[1]上采用“U”型密封槽的结构。
专利摘要本实用新型为一种陶瓷换热器，其特征在于陶瓷换热管的接头和管身成一整体，接头处采用“U”型槽插入式密封结构，能有效地防止压力较高的被预热介质漏入压力较低的预热介质，可用于钢铁企业的均热炉和大型连续加热炉、有色冶金系统的竖罐炼锌蒸馏炉和塔式锌精馏炉等高温工业炉窑，回收1000-1400℃的烟气余热，空气预热温度可达800℃，燃料节约率为40％。
文档编号F28F1/00GK2096035SQ9121650
公开日1992年2月12日 申请日期1991年6月24日 优先权日1991年6月24日
发明者张耘 申请人:北京矿冶研究总院