[发明专利]热交换管和用于制造热交换管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热力学领域。它涉及热交换管，包括穿流的带有多个 设置在外壁上的冷却肋的管，它还涉及一种用于制造这种热交换管的 方法。

技术背景和现有技术

热交换管特别是用于发电厂、垃圾燃烧设备、热电厂和具有能量 回收机构的工业设备中的空气冷却的冷凝器。这些已知的空气冷却的 冷凝器-下面还仅仅称为冷凝器-的功能类似于水冷却的冷凝器，也 就是说，这些冷凝器将汽轮机的其能量无法再得到利用的蒸汽液化， 并将相应的冷凝水回馈到闭合的水-蒸汽回路中。与冷却塔相反，通 过空气冷却机构(通风机)从冷凝器的蒸汽中取得热能。因此，在没 有任何冷却水的情况下冷凝器也能应付得了。如今，由于日益严重的 水短缺和对批准发电厂或工业设备的高要求或官方规定，对所谓的 “干式冷却的冷凝器”的需求越来越大。在此，对水消耗的生态关注 和对流动水的加热起着重要的作用。

已知的是，用于冷凝器的热交换管被制成A形结构。DE 690 33 556 T2为此说明了如此制得的热交换管和一种制造方法。在此例如使用设 有肋的圆管、设有肋的椭圆管或设有肋的扁平管。在给由钢构成的任 意已指出的几何尺寸的管设有肋时，首先给这些管螺旋状地开槽，接 下来装上扁平的铝皮。另一方法规定，机械地将带有铝皮的管卷绕成 螺旋形。

特别是在给由钢构成的椭圆管设有肋时，插上扁平的设有间隔保 持件的钢肋，接下来与椭圆管共同地在外侧面和表面镀锌和连接。

如今，设有肋的扁平管的制造方式如下：首先使得由钢构成的镀 有铝层的扁平管成型，将其焊接，然后在焊缝处镀上铝层，接下来使 得由镀有焊料的铝合金构成的肋成型，将其涂敷上焊剂，并在两侧将 成型的肋固定到扁平管上，然后在具有大约600℃的受控的空气的炉 中将该肋硬焊到扁平管上。相比于设有肋的圆管或椭圆管，扁平管享 有如下优点，即它们耐冻透且具有在深处的空气侧的压力损失。

空气冷却的冷凝器的另一重要的方面是寿命长。冷凝器的寿命必 须长于30年，部分冷凝器的寿命甚至长于40年或者更长。因为这种 冷凝器受到环形影响，所以它们必须非常耐腐蚀。此外，冷凝器的内 壁也受到污染，这种污染由穿流冷凝器的流体的污物引起。在此，这 些污物在投入工作时就已经存在，或者它们由于在发电厂的整个水- 蒸汽回路中的氧化或腐蚀而产生。

用于冷凝器的扁平管的内壁公知地由未受保护的结构钢构成，其 没有耐氧化性和耐腐蚀性。但空气冷却的冷凝器的内表面与发电厂的 水-蒸汽回路中的锅炉一起形成随着距离增大的面，该面受到来自过 程的流体。这必定导致因工作引起的对水-蒸汽-化学物的高程度的调 节，以及调节至碱性的pH值，以便保护热交换管免于大规模氧化、 腐蚀或者甚至锈透。

这在投入工作之前还意为着，必须采用耗费时间且成本高昂的方 法来清洁和冲洗冷凝器，且在此所使用的消电离的水必须扔掉。同样， 在维修之后和再次投入工作之前必须使用相同的方法，其中“用过的” 水同样要被扔掉。工作方面和生态方面在此有待改善。

此外，在发电厂的持续工作期间，需要滤出所产生的生锈颗粒和 需要昂贵的抛光设备。在正常工作的静止状态下，产生点状腐蚀和锈 透的危险。即使在输送至安装地点时和在安装冷凝器时，未受保护的 热交换管表面需要通过覆层、保护气体和/或干燥设备得到保护。

在制造被单侧镀有铝层的板皮时，在成型和焊接成扁平管之后， 必须沿着焊缝镀上铝层。为此，通常通过火焰喷涂将铝镀成30mm宽 的条带。该附加的生产步骤会导致在通过焊接所产生的脆的铁-铝中 间层中产生污物或出现材料缺陷。此外，喷涂的铝层的粗糙性在随后 的对管与冷却肋的硬焊时会导致损害焊接质量，这又影响到整个设备 的热效率。质量受限的焊接也会是冷却肋剥落的原因。

同样公知的是，在铝和铁之间的连接部分比较脆，因此对由工作 引起的热应力/机械应力的灵敏度比较高；此点适用于在输送或安装 时的冲击载荷和/或扭转载荷。铁-铝中间层的断裂韧性和延展性较 小，且对气孔、喷砂剂、氧化物和夹杂物的缺陷敏感度较高。这种低 的铁-铝中间层耐缺陷性(Defekttoleranz)使得制造和质检成本高 昂。

对发明的简短说明

本发明的目的是，提出一种热交换管和一种用于制造热交换管的 方法，由此克服已知的热交换管的缺点及其制造方法的缺点。