本实用新型涉及热能回收技术领域，具体而言，涉及一种管板防护装置及管壳式余热锅炉。
背景技术：
管壳式余热锅炉作为一种重要的热能回收装置，已广泛应用于石油化工、电力、环保等行业。其中，管板是管壳式余热锅炉的关键部件，特别是高温工艺气入口端的管板，由于管板两侧承受较大的压力和温度载荷，所以管板不仅要满足在压力作用下的强度要求，还必须满足因壳体与管束热膨胀差引起的热应力及管板自身的热应力要求，因此，高温工艺气入口端处的管板与换热管接头处的热防护结构成为管壳式余热锅炉设计的关键。
通常，热防护结构为在管板置于高温工艺气入口端的一侧设置高温隔热衬里，并向该管板处的换热管内插入一根保护套管，即该保护套管穿设于高温隔热衬里且插设于换热管的内部。然而，由于保护套管插设于换热管内，所以保护套管的内径小于换热管的内径，高温工艺气在输送至换热管之前需要克服因内径变化产生的阻力和压力降，进而导致换热效率降低。
技术实现要素：
鉴于此，本实用新型提出了一种管板防护装置，旨在解决现有技术中高温工艺气入口端处的管板与换热管接头处的热防护结构易产生阻力和压力降的问题。本实用新型还提出了一种具有该管板防护装置的管壳式余热锅炉。
一个方面，本实用新型提出了一种管板防护装置，该装置包括：防护管和过渡机构；其中，过渡机构设置于防护管与管板处的换热管之间，用于使防护管与换热管相连通；防护管的内径与换热管的内径相等。
进一步地，上述管板防护装置中，过渡机构包括：过渡管和限位机构；其中，过渡管的第一端与换热管相连接，过渡管的第二端与防护管的第一端相接触，过渡管的内径、防护管的内径和换热管的内径均相等；限位机构设置于过渡管的第二端，用于防止防护管与过渡管相脱离。
进一步地，上述管板防护装置中，过渡管的内壁开设有环形的凹槽，凹槽从过渡管的第二端的端面开始并向第一端处延伸，以形成限位机构；防护管的第一端插设于凹槽内。
进一步地，上述管板防护装置中，防护管的第一端与凹槽之间设置有密封件。
进一步地，上述管板防护装置中，凹槽的侧壁与底壁之间为平滑过渡。
进一步地，上述管板防护装置中，防护管的第二端向外弯折形成环形的翻边。
进一步地，上述管板防护装置中，防护管具有预设长度；和/或，防护管为陶瓷管。
进一步地，上述管板防护装置还包括：隔热层；其中，隔热层包设于防护管和过渡机构的外部。
本实用新型中，通过设置过渡机构使得防护管和换热管相连通，并保证防护管的内径和换热管的内径相等，这样，防护管内的流体能够稳定输送至换热管，避免了现有技术中内径变化而产生的阻力和压力降，有效地提高了换热效率，解决了现有技术中高温工艺气入口端处的管板与换热管接头处的热防护结构易产生阻力和压力降的问题。
另一方面，本实用新型还提出了一种管壳式余热锅炉，该管壳式余热锅炉包括：筒体、设置于筒体内的管板、换热管和上述任一种管板防护装置；其中，换热管穿设于管板，并且，换热管通过管板防护装置中的过渡机构与防护管相连通。
进一步地，上述管壳式余热锅炉中，换热管为至少两个；过渡机构的数量和防护管的数量均与换热管的数量相同，每个换热管均通过一个过渡机构与一个防护管相连通。
本实用新型中，管板防护装置中的过渡机构使得防护管和换热管相连通，防护管内的流体能够稳定输送至换热管，避免了现有技术中内径变化而产生的阻力和压力降，确保了管壳式余热锅炉的正常工作，有效地提高了换热效率。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本实用新型实施例提供的管板防护装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
管板防护装置实施例：
参见图1，图1为本实用新型实施例提供的管板防护装置的结构示意图。如图所示，管板防护装置包括：防护管1和过渡机构3。其中，过渡机构3设置于防护管1与管板4处的换热管5之间，过渡机构3用于使防护管1与换热管5相连通。并且，防护管1的内径与换热管5的内径相等。防护管1用于向换热管5内输送高温流体。
具体实施时，管板防护装置可以应用于管壳式余热锅炉。本领域技术人员应该理解，管壳式余热锅炉的筒体内设置有两个管板，以将筒体分隔成气体入口腔、换热腔和气体出口腔，换热管5置于换热腔内，换热管5的两端一一对应地穿设于两个管板，换热管5的其中一端与气体入口腔相连通，另一端与气体出口腔相连通。换热管5用于接收气体入口腔内输送的气体，并将气体输送至气体出口腔。
在本实施例中，管板防护机构设置于气体入口腔内，气体入口腔内的气体通过防护管1输送至换热管5内，在防护管1与换热管5的内径相同的情况下，过渡机构3保证防护管1与换热管5保持连通状态，避免防护管1与换热管5相分离。
防护管1内输送的流体具有一定的高温，当应用于管壳式余热锅炉时，管壳式余热锅炉的气体入口腔内输送的气体具有预设高温，所以，为了避免高温气体对换热管5的损坏。优选的，防护管1具有预设长度；和/或，防护管1为陶瓷管。防护管1的长度能够有效延长高温流体在输送至换热管5之前的路径，从而降低流体的温度，避免流体的温度过高导致换热管5的损坏，延长换热管5的使用寿命。防护管1为陶瓷材质也能够有效降低流体的温度，进而保护换热管5。具体实施时，可以单独是防护管1具有预设长度；也可以单独是，防护管1为陶瓷管；还可以是，防护管1具有预设长度，并且，防护管1为陶瓷管。具体实施时，预设长度可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。
具体实施时，换热管5与管板4之间为密封连接，优选的为密封焊连接。并且，换热管5置于管板4的外部，即换热管5超出管板0～1mm。这样一来，便于形成焊脚，增加强度，但换热管5的长度不宜过长，避免换热管5的端部受到高温辐射而烧坏。
可以看出，本实施例中，通过设置过渡机构3使得防护管1和换热管5相连通，并保证防护管1的内径和换热管5的内径相等，这样，防护管1内的流体能够稳定输送至换热管5，避免了现有技术中内径变化而产生的阻力和压力降，有效地提高了换热效率，解决了现有技术中高温工艺气入口端处的管板与换热管接头处的热防护结构易产生阻力和压力降的问题。
继续参见图1，上述实施例中，过渡机构3可以包括：过渡管31和限位机构。其中，过渡管31的第一端(图1所示的右端)与换热管5相连接，这里的连接可以为固定连接，也可以为可拆卸连接，本实施例对此不做任何限制。优选的，过渡管31的第一端与换热管5焊接连接。
过渡管31的第二端(图1所示的左端)与防护管1的第一端(图1所示的右端)相接触，限位机构设置于过渡管31的第二端，限位机构用于防止防护管1与过渡管31相脱离。过渡管31的内径、防护管1的内径和换热管5的内径均相等。具体地，过渡管31与防护管1之间仅仅接触并未直接连接，而是通过限位机构使得防护管1与过渡管31之间保持接触状态。防护管1、过渡管31和换热管5的中心线重合，内径一致。
优选的，过渡管31的材质为cr25ni20的耐热钢。
可以看出，本实施例中，防护管1与过渡管31之间仅仅接触并通过限位机构来防止防护管1与过渡管31相脱离，这样，高温流体在防护管1内流动时由于防护管1的端部与过渡管31之间无连接，能够使得防护管1可在一定范围内进行自由伸缩，缓解防护管1与换热管5由于温差产生的热应力，避免热应力导致的防护管1的损坏。并且，过渡管31、防护管1和换热管5的内径均相等，保证了流体稳定地输送，避免内径变化产生的压力降和阻力。
继续参见图1，上述实施例中，过渡管31的内壁开设有环形的凹槽，凹槽从过渡管31的第二端的端面开设并向第一端处延伸，以形成限位机构。防护管1的第一端插设于凹槽内。具体地，过渡管31具有预设厚度，该预设厚度大于防护管1的厚度，在过渡管31的内径与防护管1的内径相等的前提下，环形的凹槽从过渡管31的第二端的端面处向内延伸，凹槽的厚度与防护管1的厚度相匹配，则防护管1由过渡管31的第二端处插设于凹槽内，并且，防护管1的内径与过渡管31未设置凹槽处的内径相等，这样，防护管1插入凹槽后正好与过渡管31的内壁形成光滑的通道。这样，防护管1与过渡管31插接连接，防止了防护管1脱离过渡管31，还能保证防护管1的自由伸缩。
优选的，防护管1的第一端与凹槽之间设置有密封件6，防止流体的高温窜到换热管5处进而避免损坏换热管5，有效地保护换热管5。更为优选的，密封件6为陶瓷纤维纸，具体地，防护管1的第一端的外部缠绕陶瓷纤维纸，并插入至过渡管31的凹槽内。
具体实施时，凹槽的内径略大于防护管1的外径，以便于防护管1与凹槽之间设置密封件6。在本实施例中，凹槽的内径比防护管1的外径大2～4mm。凹槽的深度为30～50mm。
凹槽的侧壁是与防护管1的第一端处的外侧壁相接触的壁面，凹槽的底壁是与防护管1的第一端的端面相接触的壁面，凹槽的侧壁与底壁之间可以呈垂直状态。优选的，凹槽的侧壁与底壁之间为平滑过渡，则凹槽的侧壁与底壁之间的连接处为圆弧过渡，即凹槽靠近过渡管31第一端处的拐角处倒圆角，这样一来，不仅使得凹槽的侧壁与底壁之间更为圆滑，便于防护管1的插入，并且，有利于密封件6吸收防护管1传递的热变形。在本实施例中，凹槽的拐角处倒0～2mm圆角。
具体实施时，过渡管31的外径大于换热管5的外径，即过渡管31的预设厚度大于防护管1的厚度，便于过渡管31内设置凹槽，方便装配。在本实施例中，过渡管31的外径比换热管5的外径大5～10mm。
参见图1，上述各实施例中，防护管1的第二端(图1所示的左端)向外弯折形成环形的翻边11。具体地，翻边11与防护管1的本体呈垂直状态，翻边11与防护管1的本体之间为平滑过渡弯折。这样，便于防护管1的自由膨胀，保护防护管1。
参见图1，上述各实施例中，管板防护装置还可以包括：隔热层2。其中，隔热层2包设于防护管1和过渡机构3的外部，起到对防护管1和过渡机构3的热量进行隔离，也能起到一定的降低温度的作用。具体地，隔热层2的厚度与防护管1和过渡机构3的总体长度相匹配，则隔热层2将防护管1和过渡机构3进行覆盖。优选的，隔热层2为耐火衬里。在本实施例中，隔热层2设置于管壳式余热锅炉的气体入口腔内。
可以看出，本实施例中，防护管1内输送的是高温的流体，温度较高，隔热层2的设置能够有效地隔离防护管1的温度，进而进一步降低流体的温度，避免流体温度过高而损坏换热管5。
综上所述，本实施例中，通过设置过渡机构3使得防护管1和换热管5相连通，并保证防护管1的内径和换热管5的内径相等，这样，防护管1内的流体能够稳定输送至换热管5，避免了现有技术中内径变化而产生的阻力和压力降，有效地提高了换热效率。
管壳式余热锅炉实施例：
本实施例还提出了一种管壳式余热锅炉，该管壳式余热锅炉包括：筒体、管板4、换热管5和上述任一种的管板防护装置。其中，管板4、换热管5和管板防护装置均设置于筒体内。换热管5穿设于管板4，并且，换热管5通过管板防护装置中的过渡机构3与防护管1相连通。其中，管板防护装置的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。
本领域技术人员应该理解，筒体内设置有两个端板，以将筒体分隔成气体入口腔、换热腔和气体出口腔。换热管5置于换热腔内，换热管5的两端一一对应地穿设于两个端板，并且，换热管5的其中一端与气体入口腔相连通，另一端与气体出口腔相连通。换热管5用于接收气体入口腔内输送的气体，并将气体输送至气体出口腔。
优选的，换热管5为至少两个，相应的，过渡机构3的数量和防护管1的数量均与换热管5的数量相同，各过渡机构3、各防护管1和各换热管5为一一对应，每个换热管5均通过一个过渡机构3与一个防护管1相连通。这样，多个换热管5的设置能够增加换热腔内的换热效果，并且，过渡机构3和防护管1的设置能够有效地保证流体稳定输送至换热管5内，无需变径，有效地保护换热管5，提高了换热效率。
可以看出，本实施例中，管板防护装置中的过渡机构3使得防护管1和换热管5相连通，防护管1内的流体能够稳定输送至换热管5，避免了现有技术中内径变化而产生的阻力和压力降，确保了管壳式余热锅炉的正常工作，有效地提高了换热效率。
需要说明的是，本实用新型中的管板防护装置及管壳式余热锅炉的原理相同，相关之处可以相互参照。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征：
1.一种管板防护装置，其特征在于，包括：防护管(1)和过渡机构(3)；其中，
所述过渡机构(3)设置于所述防护管(1)与管板(4)处的换热管(5)之间，用于使所述防护管(1)与所述换热管(5)相连通；
所述防护管(1)的内径与所述换热管(5)的内径相等。
2.根据权利要求1所述的管板防护装置，其特征在于，所述过渡机构(3)包括：过渡管(31)和限位机构；其中，
所述过渡管(31)的第一端与所述换热管(5)相连接，所述过渡管(31)的第二端与所述防护管(1)的第一端相接触，所述过渡管(31)的内径、所述防护管(1)的内径和所述换热管(5)的内径均相等；
所述限位机构设置于所述过渡管(31)的第二端，用于防止所述防护管(1)与所述过渡管(31)相脱离。
3.根据权利要求2所述的管板防护装置，其特征在于，
所述过渡管(31)的内壁开设有环形的凹槽，所述凹槽从所述过渡管(31)的第二端的端面开始并向第一端处延伸，以形成所述限位机构；
所述防护管(1)的第一端插设于所述凹槽内。
4.根据权利要求3所述的管板防护装置，其特征在于，所述防护管(1)的第一端与所述凹槽之间设置有密封件(6)。
5.根据权利要求3或4所述的管板防护装置，其特征在于，所述凹槽的侧壁与底壁之间为平滑过渡。
6.根据权利要求1所述的管板防护装置，其特征在于，所述防护管(1)的第二端向外弯折形成环形的翻边(11)。
7.根据权利要求1所述的管板防护装置，其特征在于，
所述防护管(1)具有预设长度；和/或，
所述防护管(1)为陶瓷管。
8.根据权利要求1所述的管板防护装置，其特征在于，还包括：隔热层(2)；其中，
所述隔热层(2)包设于所述防护管(1)和所述过渡机构(3)的外部。
9.一种管壳式余热锅炉，其特征在于，包括：筒体、设置于所述筒体内的管板(4)、换热管(5)和上述如权利要求1至8中任一项所述的管板防护装置；其中，
所述换热管(5)穿设于所述管板(4)，并且，所述换热管(5)通过所述管板防护装置中的过渡机构(3)与防护管(1)相连通。
10.根据权利要求9所述的管壳式余热锅炉，其特征在于，
所述换热管(5)为至少两个；
所述过渡机构(3)的数量和所述防护管(1)的数量均与所述换热管(5)的数量相同，每个所述换热管(5)均通过一个所述过渡机构(3)与一个所述防护管(1)相连通。
技术总结
本实用新型提供了一种管板防护装置及管壳式余热锅炉。其中，管板防护装置包括：防护管和过渡机构；其中，过渡机构设置于防护管与管板处的换热管之间，用于使防护管与换热管相连通；防护管的内径与换热管的内径相等。本实用新型中，通过设置过渡机构使得防护管和换热管相连通，并保证防护管的内径和换热管的内径相等，这样，防护管内的流体能够稳定输送至换热管，避免了现有技术中内径变化而产生的阻力和压力降，有效地提高了换热效率。
技术研发人员：董厚生;白秀军;王会升;周福勋;杜波
受保护的技术使用者：新奥科技发展有限公司
技术研发日：.03.28
技术公布日：.02.18
