專利名稱：陶瓷換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于工業爐，特別是鋼鐵工業初軋均熱爐的陶瓷換熱器。
與金屬換熱器相比，陶瓷換熱器具有耐高溫、可將氣體介質預熱到較高溫度、可獲得較高熱效率等優點。但陶瓷換熱器是由陶瓷換熱管與各種接頭盤磚、耐火磚組合砌筑而成，由于大量砌縫的存在，陶瓷換熱器漏氣率均很高，一般剛砌好的陶瓷換熱器漏氣率可達20％以上，使用半年之后，漏氣率達30％以上，所以陶瓷換熱器的使用壽命只有1－2年。使用陶瓷換熱器的均熱爐，常常因陶瓷換熱器的漏氣率太大，無法維持正常生產而不得不停爐檢修重砌，因此漏氣率高是陶瓷換熱器壽命低的根本原因，也是影響均熱爐使用壽命的主要原因。
多年來人們已對改善陶瓷換熱器漏氣率作出了很多的改進，其要領全在于如何解決砌縫漏氣問題。例如，1981年冶金部武漢冶金建筑研究所研制成功離心成型陶瓷長管，將原用387mm長的短管增長至800－1600mm，從而減少了大量的接頭縫。又例如，實用新型專利“陶質換熱器的傳熱管組合件”(專利號90206446.0)中提出將“傳熱管組合件接合處形成縱剖面為“ ”(厚壁傳熱管組合件)和“ ”(薄壁傳熱管組合件)形的環狀砌縫”，從形式上看這樣做減少了砌縫。但是該方案僅僅只考慮了砌縫，而陶瓷換熱器在整體組合時，特別是對薄壁長管而言，這樣改進的砌縫，僅僅只有一個凸臺承受盤磚上層管件的全部重力、施工砌筑操作平臺、施工人員和材料的總重，其受力情況如何，如何砌筑均未給出說明。我們認為這一方案實施存在困難。再例如，實用新型專利“一種陶瓷換熱器(專利號91216504.9)中提出“耐火陶瓷換熱管和耐火材料接頭是通過粘接和高溫燒結成一整體，耐火材料接頭上采用“U”型密封槽的結構。”這一方案著眼于砌縫密封性的提高，別開該方案制作和燒成所引起的經濟上的不合理不說，該方案存在兩個問題一是粘結后再燒成與砌筑粘結后在高溫煙氣作用下燒結并無本質上的區別，灰縫泥漿的飽滿與否改進不大，仍存在漏氣的可能。二是采用“U”型密封槽的結構，“U”型密封槽看來尚可提高密封性。但是，該“U”型密封槽在兩個管子的接合處形成了一個縮口臺階，這將明顯地增加管內氣流的阻力，況且從管內通過的均是溫度高達1000℃以上的煙氣，管內這一人為設置的臺階正好成為煙氣中熔渣的掛靠之所，日積月累，掛渣將阻死整個管道，所以這一方案明顯存在缺陷，由于設計的不合理，派生出的掛渣問題是一個嚴重的難以解決的問題。
本實用新型的目的是提供一種高氣密性的陶瓷換熱器，它能杜絕漏氣根源，最大限度地降低漏氣率，使換熱效率達到最佳，可使陶瓷換熱器使用壽命成倍延長。
本實用新型的方案是，將組成陶瓷換熱器的主要部件換熱管與接頭盤磚整體一次離心成型制成管盤整體耐火陶瓷換熱管件，管件長可為380－1600mm。從根本上杜絕了管盤分開時的漏氣根源－粘結縫。
本實用新型陶瓷換熱器根據結構的不同，管盤整體耐火陶瓷換熱管件的接頭盤端可以制成方型的、八邊型的，其他多邊型的以及用于邊角處的各種異型形狀，這將原來的多種異型磚減少到了幾種，使換熱器結構簡單化。其接頭縫可以設計成階梯式密封型或平接頭，并加深了砌縫，由原來的17mm左右增加到32mm左右，形狀設計成喇叭型杯口，以有利于砌縫的密封。
本實用新型提出，管盤整體耐火陶瓷換熱管件可采用涂釉密封，以降低管件本身的漏氣率。經測試，在管內靜壓力為1.6KPa時，上釉管測不出漏氣，而未上釉管漏氣為1.98m3／m2.h；在靜壓力為8.4KPa時，上釉管漏氣為1.46m3／m2.h，而未上釉管漏氣則高達8.4m3／m2.h。
為提高換熱效率，要讓在陶瓷換熱器的管群外流動的氣體介質有足夠的流動行程，在換熱器設計中借助于增加分隔氣流的隔盤磚來實現，特別在換熱器使用長管換熱元件時，需要在長管中間增設一個或一個以上的隔盤磚來加大氣流行程，為了固定隔盤磚，本實用新型提出在長管上制作出耐火圈箍(或稱凸臺牛腿)，可以制成一道圈箍，也可以是數道圈箍，這樣在一根長管上可砌一層或數層隔盤磚，從而滿足了行程的要求，提高換熱效率。根據結構，其圈箍可制成不連續的三點式或四點式的圈箍。
本實用新型還提出，為防止頂層和底層兩種氣體串漏，在頂、底兩層用一層高強澆注料將暴露的盤磚砌縫加以密封，亦防止在生產使用中在熱應力作用下盤磚之間可能產生的開裂漏氣。底、頂兩層澆注料厚30－100mm，換熱器四周與墻之間填以10mm厚的耐火纖維氈，以保證與周墻的密封。
本實用新型陶瓷換熱器的主要組件采用管盤整體耐火陶瓷換熱管件，完全屏棄了單純減少灰縫漏氣的作法，而采取了從結構上避開灰縫的方案，從根本上杜絕了管盤分開時兩種元件的砌筑灰縫，也不需要在砌縫結構上設計成特別復雜的形狀，就使管盤之間漏氣從根本上消除了50％以上，整個陶瓷換熱器的氣密性得到了很大的提高，同時，這樣一來，管盤之間的砌縫減少了1／2，陶瓷換熱器的施工和制作也簡單化了，施工和制作的簡化可使施工質量得到提高，也間接地提高了氣密性、降低了漏氣率。
由于管盤整體換熱管件采用涂釉密封，管件本身氣密性好，其接頭設計成階梯密封型或平接頭，又加深了砌縫，有利于砌縫的密封，因此換熱器整體的漏氣率隨之降低。
為保證被預熱氣體介質的流動行程而設置的隔盤磚，可使陶瓷換熱器的換熱效率達到最佳。
此外，用高強澆注料進行密封，既可將暴露的盤磚砌縫加以密封隔絕，又可防止生產使用過程中在熱應力作用下盤磚之間可能的開裂漏氣。頂、底兩層澆注成一整體的密封層，以及四周采用耐火纖維氈密封，可保證整個換熱器成為一個密封的整體，極大地提高了氣密性。
本實用新型的具體結構由以下的實施例及其附圖給出
圖1是本實用新型的實施例結構方案示意圖。
圖2是本實用新型的主要組件管盤整體耐火陶瓷換熱管件結構示意圖。
圖3是管件中間的不連續耐火圈箍。
圖4是方形接頭盤的管盤整體耐火陶瓷換熱管件俯視圖。
圖1為采用管盤整體耐火陶瓷換熱管件的四層立式結構的陶瓷換熱器結構示意圖，每層由若干排管件組成，每排又由若干根管件組成。被預熱氣體介質在管群外流動，經七行程流出換熱器，高溫煙氣從上至下經管內流至下煙道。第一層的整體換熱管件1的接頭盤端向上，管口端向下，安裝在底盤磚的園形杯口內，用特種高強泥漿粘結，并用高強澆注料密封，這樣直至第一層構筑完畢，底盤即形成一整體澆注層4。根據設計結構在需要安裝隔盤磚處，可預先將隔盤磚2從管口端套入整體管件1的耐火圈箍3之上，并用泥漿粘結。在以上各層中，將要安裝的整體管件的管口端與下層整體管件的接盤端的杯口用泥漿粘接，在需要安裝隔盤磚處的安裝方法與第一層的安裝方法相同。當安裝完最后一層時，在頂部用高強澆注料5進行密封，底、頂兩層澆注料厚30－100mm，換熱器與四周大墻之間填以10mm耐火纖維氈，防止兩種氣體沿與大墻的接觸縫處串漏。
權利要求1.一種陶瓷換熱器，是由耐火陶瓷換熱管、接頭盤磚、耐火磚組合砌筑而成，其特征在于耐火陶瓷換熱管與接頭盤磚是整體一次離心成型制成的管盤整體耐火陶瓷換熱管件，管件長為380-1600mm。
2.根據權利要求1所述的陶瓷換熱器，其特征是管盤耐火陶瓷換熱管件的接頭盤可以是方形、八邊形或其他多邊形，其接頭縫可以是階梯式密封型或平接頭。
3.根據權利要求1所述的陶瓷換熱器，其特征是管盤整體耐火陶瓷換熱管件是采用涂釉密封。
4.根據權利要求1所述的陶瓷換熱器，其特征在于管盤整體耐火陶瓷換熱管件的中部可以有與管件燒制成一整體的耐火圈箍，或稱凸臺牛腿，根據陶瓷換熱器的設計結構，這種用來固定分隔氣流行程的隔盤磚的圈箍可以是一道或多道，可以是不連續的三點式或四點式圈箍。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的陶瓷換熱器，其特征是在砌筑時采用澆注密封，底、頂兩層澆注料厚為30－100mm，陶瓷換熱器四周與墻之間填以10mm厚的耐火纖維氈。
專利摘要本實用新型是一種用于工業爐，特別是用于鋼鐵工業初軋均熱爐的陶瓷換熱器。其特征是采用管長為380—1600mm的管盤整體一次成型制作的耐火陶瓷換熱管件，該管件接頭盤是方形、八邊形或多邊形，接頭縫是階梯式或平接頭，管件中部設置有耐火圈箍，管件涂釉。該換熱器砌筑時頂底兩層采用澆注密封。由此構筑的陶瓷換熱器氣密性高、換熱效率高，漏氣率至少比原來降低50％以上，可成倍地延長換熱器使用壽命，從而延長爐子的使用壽命。
文檔編號F28D1/00GK2194497SQ9420143
公開日1995年4月12日 申請日期1994年1月15日 優先權日1994年1月15日
發明者熊正義 申請人:冶金工業部武漢冶金建筑研究所, 浙江省長興縣方中耐火陶瓷廠, 浙江省長興縣方中耐火電瓷廠