废热锅炉的保护套管和高温废热锅炉的制作方法

本实用新型涉及石油化工行业锅炉容器设备领域，具体地，涉及一种废热锅炉的保护套管和高温废热锅炉。

背景技术：

废热锅炉是利用工业生产过程中的余热来生产蒸汽的锅炉。它属于一种高温、高压的换热器。废热锅炉较早是用来产生一些低压蒸汽，回收的热量有限，只是作为生产的一般辅助性设备。随着生产技术的发展，废热锅炉的参数逐渐提高，废热锅炉由生产低压蒸汽的工艺锅炉转变为生产高压蒸汽的动力锅炉。废热研究的新成果不断涌现研究的新成果不断涌现得在废热锅炉设计、制造、使用、安全管理等领域的研究的新成果不断涌现。

在现代工业中，废热锅炉的管程高温侧介质多为烟道气、工艺气体等，其温度较高，多在1000℃左右，有的甚至达到了1400℃，进口侧管板及换热管的隔热防护成为废热锅炉的技术关键。因为保护套管为该设备的关键零部件，其使用性能严重影响设备安全和使用寿命。针对高温工艺气体入口管箱的管板，纪要承受高压，又要承受换热管与壳层间的膨胀差产生的温差应力作用，同时高温工艺气体对其冲蚀严重，工作条件非常苛刻。

随着能源价格的持续走高，所以对废热锅炉的安全性和长周期运行的要求越来越高，因此非常需要一种性能更好、成本低廉、能够长周期运行的复合保护套管。传统的废热锅炉管板用陶瓷保护套管结构采用陶瓷保护套管加隔热衬里结构，这种结构通过保温钉或固定板固定衬里，衬里中嵌入陶瓷保护套管。这种结构复杂，陶瓷保护套管更换不方便，并且陶瓷保护套管拆卸时对衬里损毁严重，甚至需要进行保温钉拆卸，有可能会损坏管板结构，增加了设备检修费用，甚至由于管板结构有可能出现损伤问题，会出现设备检修后使用安全问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种废热锅炉的保护套管，该保护套管在保证隔热效果良好的情况下，整个隔热结构与管板间没有焊接连接，无整体隔热衬里结构，具有换拆卸方便、经济性好等优点。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种废热锅炉的保护套管，该保护套管包括扩径段和伸入段，所述扩径段的内腔尺寸大于所述伸入段的内腔尺寸，所述扩径段的外周形成有凹槽，所述扩径段与所述伸入段的连接处的外周形成有凹槽。

优选地，所述扩径段外周的凹槽的深度与所述扩径段的壁厚之比为0.8-1.5：1，所述凹槽的长度占所述扩径段的总长度的70-80％。

优选地，所述扩径段外周的凹槽沿着所述扩径段的外周贯通。

优选地，所述连接处外周的凹槽的深度为所述伸入段的壁厚的75-80％。

优选地，所述连接处外周的凹槽沿着所述连接处的外周贯通。

优选地，所述保护套管为陶瓷套管。

优选地，所述伸入段的内腔尺寸与所述扩径段的内腔尺寸之比为1：1.8-2.3。

优选地，所述扩径段的径向截面的形状为正多边形。

本实用新型还提供一种高温废热锅炉，该高温废热锅炉包括烟气入口管板、多个换热管和多个保护套管，所述烟气入口管板和所述换热管连接，所述烟气入口管板上有多个孔洞，其特征在于，所述保护套管为本实用新型提供的保护套管，每个所述保护套管的伸入段通过所述烟气入口管板上的孔洞插入相应的所述换热管中。

优选地，所述保护套管的伸入段与所述换热管之间设置有保温材料层。

优选地，多个保护套管的扩径段相互拼接在一起，且使相邻两个保护套管的扩径段外周的凹槽对应设置。

优选地，每个保护套管中的扩径段外周的凹槽以及每个保护套管中的所述连接处外周的凹槽内均填充有耐高温保护填料。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型提供的保护套管的扩径段的外周形成的凹槽可以填充隔热填料，保证了隔热密封性及良好隔热性能；

(2)本实用新型提供的保护套管与管板间无焊接连接，减少了在安装及更换时对管板的损伤；

(3)本实用新型提供的保护套管不需要设置整体的隔热衬里，减少了施工费用，避免了在保护套管更换时损坏及拆除部分甚至全部隔热衬里的情况，经济性优于传统结构。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型提供的保护套管的结构示意图主视图；

图2是本实用新型提供的高温废热锅炉中保护套管设置的示意图主视图；

图3是本实用新型提供的高温废热锅炉中保护套管设置的示意图左视图。

附图标记说明

1、扩径段 2、扩径段外周凹槽

3、扩径段与伸入段连接处凹槽 4、伸入段

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

本实用新型提供一种废热锅炉的保护套管，如图1所示，该保护套管包括扩径段1和伸入段4，所述扩径段1的内腔尺寸大于所述伸入段4的内腔尺寸，所述扩径段1的外周形成有凹槽2，所述扩径段1与所述伸入段4的连接处的外周形成有凹槽3。

根据本实用新型，如图1和图2所示，所述保护套管在废热锅炉中安装时扩径段1的外周形成的凹槽2内需要填充隔热填料，当所述扩径段1外周的凹槽2的深度与所述扩径段1的壁厚之比为0.8-1.5：1，所述凹槽2的长度占所述扩径段1的总长度的70-80％时，所述扩径段1的外周形成的凹槽2内的隔热填料的填充量可以有效地隔绝高温烟气与烟气入口管板金属直接对流接触，以及避免高温烟气从相邻两个保护套管的扩径段1中间的间隙通过。

在优选情况下，为了使所述保护套管在废热锅炉中安装时，相邻两个保护套管的扩径段1之间的间隙能最大限度地被隔热填料填满，进一步避免高温烟气从相邻两个保护套管的扩径段1中间的间隙通过，所述扩径段1外周的凹槽2沿着所述扩径段1的外周贯通。

根据本实用新型，所述保护套管在废热锅炉中安装时，每个保护套管的伸入段4插入烟气入口管板上对应设置的孔洞，所述连接处外周的凹槽3内需要填充隔热填料，当所述连接处外周的凹槽3的深度为所述伸入段4的壁厚的75-80％时，所述连接处外周的凹槽3内的隔热填料的填充量可以有效地隔绝高温烟气与烟气入口管板金属直接对流接触。

在优选情况下，所述保护套管在废热锅炉中安装时，为了最大限度地避免保护套管的伸入段4和烟气入口管板上相对应的孔洞边缘的直接接触，所述连接处外周的凹槽3沿着所述连接处的外周贯通，这样可以使所述连接处外周的凹槽3沿着所述连接处的外周填满隔热填料，有效隔绝高温烟气与烟气入口管板金属的直接对流接触。

根据本实用新型，为了更好地适应高温烟气并且防止高温烟气的冲蚀，增加保护套管的隔热性和耐磨损性，所述保护套管优选为陶瓷套管。

根据本实用新型，为了使所述保护套管可以有效地补偿换热管和烟气入口管板金属之间的热膨胀差所产生的应力，综合强度和经济性因素，所述伸入段4的内腔尺寸与所述扩径段1的内腔尺寸之比优选为1：1.8-2.3，进一步优选为1：2.0-2.2。

根据本实用新型，为了使所述保护套管在废热锅炉中安装时，相邻两个保护套管的扩径段1之间的间隙能最大限度地被隔热填料填满，进一步避免高温烟气从相邻两个保护套管的扩径段1中间的间隙通过，所述扩径段1的径向截面的形状为正多边形。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述扩径段1的径向截面的形状为正六边形。当所述保护套管在废热锅炉中安装时，每个保护套管的扩径段1与相邻的保护套管的扩径段1紧密拼合，紧密拼合的多个保护套管的主视图如图2所示，相邻的两个保护套管的扩径段1上的凹槽2对应设置，且相邻的两个保护套管的扩径段1上的凹槽2的拼合处产生的间隙中填充有隔热填料。紧密拼合的多个保护套管的径向截面的左视图如图3所示，其中，中心的保护套管的扩径段1的每个侧面与其他6个保护套管的扩径段1的一个侧面完全紧密拼合，外周的6个保护套管的扩径段1的侧面两两完全紧密拼合，且外周的6个保护套管的扩径段1的径向截面面心与中心的保护套管的扩径段1的径向截面面心的距离相等，外周的每相邻的两个保护套管的扩径段1的径向截面面心距离相等。

本实用新型还提供了一种高温废热锅炉，该高温废热锅炉包括烟气入口管板、多个换热管和多个保护套管，所述烟气入口管板和所述换热管连接，所述烟气入口管板上有多个孔洞，该高温废热锅炉中的保护套管为本实用新型提供的保护套管，其中，每个所述保护套管的伸入段(4)通过所述烟气入口管板上的孔洞插入相应的所述换热管中。

根据本实用新型，优选地，为了保证隔热效果，所述保护套管的伸入段4与所述换热管之间设置有保温材料层。所述保温材料层的材料没有特别的限定，通常可以选用耐高温陶瓷纸等材料。

根据本实用新型，为了使所述保护套管在废热锅炉中安装时，相邻两个保护套管的扩径段1之间的间隙能最大限度地被隔热填料填满，进一步避免高温烟气从相邻两个保护套管的扩径段1中间的间隙通过，多个保护套管的扩径段1相互拼接在一起，且使相邻两个保护套管的扩径段1外周的凹槽2对应设置。

根据本实用新型，每个保护套管中的扩径段1外周的凹槽2以及每个保护套管中的所述连接处外周的凹槽3内均填充有耐高温保护填料，这样可以有效地隔绝高温烟气与烟气入口管板金属直接对流接触、避免高温烟气从相邻两个保护套管的扩径段1中间的间隙通过、以及避免保护套管的伸入段4和烟气入口管板上相对应的孔洞边缘的直接接触。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

本实用新型提供的一种高温废热锅炉包括烟气入口管板、506个换热管和506个陶瓷保护套管，其中，烟气入口管板和换热管连接，烟气入口管板上有506个孔洞，相邻的保护套管和换热管在高温废热锅炉中的设置方式的主视图和左视图如图2和图3所示，每个所述保护套管的伸入段4通过所述烟气入口管板上的孔洞插入相应的所述换热管中。如图1和图3所示，每个保护套管包括扩径段1和伸入段4，所述扩径段1的内腔尺寸为66mm，所述伸入段4的内腔尺寸为33mm，所述扩径段1的外周形成有凹槽2，所述扩径段1与所述伸入段4的连接处的外周形成有凹槽3。其中，扩径段1的径向截面形状为正六边形，扩径段1的外周形成的凹槽2的深度为7mm，扩径段1与所述伸入段4的连接处的外周的凹槽3的深度为3mm，扩径段1的壁厚为6mm，伸入段4的壁厚为4mm。由本实用新型提供的保护套管在本实用新型提供的废热锅炉中安装时，每个保护套管的扩径段1与相邻的保护套管的扩径段1紧密拼合，相邻的两个保护套管的扩径段1上的凹槽2对应设置，且相邻的两个保护套管的扩径段1上的凹槽2的拼合处产生的间隙中填充有高温陶瓷材料和树脂所构成的隔热填料。紧密拼合的多个保护套管的径向截面的左视图如图3所示，其中，中心的保护套管的扩径段1的每个侧面与其他6个保护套管的扩径段1的一个侧面完全紧密拼合，外周的6个保护套管的扩径段1的侧面两两完全紧密拼合，且外周的6个保护套管的扩径段1的径向截面面心与中心的保护套管的扩径段1的径向截面面心的距离相等，外周的每相邻的两个保护套管的扩径段1的径向截面面心距离相等。如图2所示，保护套管的伸入段4和换热管之间留有2mm的间隙，间隙内填充耐高温陶瓷纸，并且耐高温陶瓷纸缠绕在保护套管的伸入段4管壁外。

通过本实用新型所述的技术方案，保护套管与烟气入口管板及保护套管凹槽内隔热填料结合紧密，阻热效果良好，可以有效地隔绝高温废热锅炉中高温烟气与烟气入口管板金属直接对流接触，减少高温烟气对烟气入口管板金属的热量传递，降低烟气入口管板金属由于气体热对流造成的热应力数值。保证管板结构热应力满足标准要求，并且保护套管扩径段的外周形成的凹槽和扩径段与所述伸入段的连接处的外周的凹槽中填充隔热填料，烟气入口管板不必焊接保温钉，减少了工作量，避免了烟气入口管板上焊接结构的存在，使本实用新型提供的保护套管更换方便，不会出现普通隔热结构在拆卸套管时需先拆除衬里的情况，减少了施工费用，经济性优于传统结构。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。