CN101150894A - 一种用于气体加热的管式电加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种管式电加热器，包括加热管(1)、包覆于加热管外壁的绝热绝缘层(2)和加热管(1)连接的磁性调压器(3)，其中磁性调压器(3)为3个或3n(n＝2，3...)个。本发明的管式电加热器加热的温度范围可达到200℃～1500℃。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机及有机气体高温气相化学反应加热的管式电加热器，尤其涉及一种温度在200～1500℃高温气体反应加热的管式电加热器。
背景技术
在200℃以上的气体加热、高温气相化学反应加热方式有很多种，常见的有石油、天然气、电加热等。但燃料加热方式存在设备投资高，环境污染、易燃物的管理运输安全等问题，而电加热方式由于其投资小，无污染、电网较为发达而广泛的应用于各种气体加热中。但传统的电加热方式用于气体加热时，多采用在加热管或加热装置外缠绕电阻丝、电阻带、加热线圈等。由于是间接加热方式，热损高，电能利用率较低，且存在电阻丝、加热线圈短路造成加热装置烧坏、触电的危险，因此在加热温度较高的场合应用有一定缺陷。
发明内容
针对上述背景技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种电能利用率高、加热安全、可以用于高温气体反应的管式电加热器。
本发明的一种用于气体加热的管式电加热器，包括包括位于中心的加热管、包覆于加热管外壁的绝热绝缘层、和加热管连接的磁性调压器，其中，所述的磁性调压器为3个或3n(n＝2，3...)个。在加热功率较小时(如小于60Kw)，只采用一个磁性调压器即可。
本发明所述的加热管为直管、弯管、排管或盘管，加热管供加热气体直接接触。
本发明所述的加热管采用金属材料。
本发明所述的管式电加热器还包括在加热管的出口或沿其轴向设置温度传感器。温度传感器的个数根据实际情况而定，用于检测各段加热温度。
本发明所述的温度传感器个数最少为n个，最好为3n个，更多个数则不限，其中的n是和磁性调压器中的n的值是相对应的。
采用3个磁性调压器为金属加热管提供三个单相电流，可根据加热气体所需出口温度，对各个单相磁性调压器功率进行同时控制，可保证三相供电平衡，提高电能利用效率。采用3n(n＝2，3...)个的磁性调压器时也可采用三个单相的磁性调压器为一组进行各段温度分别控制，以达到用于高温气体反应需控制各段温度的要求。
分段温度控制具体为：本发明在采用3n个(n＝2，3，...)磁性调压器时，采用n个点温度分别对一组(三个)单相磁性调压器的加热功率进行控制，如采用6个磁性调压器时，设两个温度点，前一个温度点控制前一组(前三个)磁性调压器的输出功率，后一个温度点控制后一组(后三个)磁性调压器输出功率，这样在三相平衡的情况下，电能利用率最高。在分段温度控制要求更严格的场合可设置3n个温度点，每个温度点控制一个磁性调压器的输出功率以达到用于高温气体反应需控制各段温度的要求，但是这样的缺点是电流三相不平衡，电流利用率稍低。
本发明所述的管式电加热器用于各种无机气体、有机气体的加热，也可应用于功率需求在几千瓦至数千千瓦的气体加热器、高温气体反应器。所述的无机气体可以是氮气、空气、氧气、水蒸汽、一氧化碳、六氟化硫等。所述的有机气体可以是烷烃、卤代烷烃、烯烃、卤代烯烃、炔烃、芳烃、卤代芳烃、其他杂环化合物有机气体等。
本发明所述的管式电加热器的有益效果：
本发明的管式电加热器采用直接加热方式，利用加热管本身作为发热电阻元件，热损低，电能利用率大大提高，电能利用率高达80％以上。特别适合于高温气相化学反应(如裂解反应)需严格控制温度区间的电加热装置，而且可以达到用于高温气体需控制各段温度的要求，加热温度可控制在100℃～1500℃加热管材质能承受的温度范围内，特别是在200℃～1500℃普通加热方式不易达到的温度范围内，加热较为安全，加热管进出口处于零电位，与其他设备连接时不需要绝缘。
附图说明
图1为本发明使用6个磁性调压器用于高温气体裂解反应的管式电加热器示意图。
图中：1、金属加热管；2、绝热绝缘层；3、磁性调压器；4、温度传感器。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1中所示为“门”型管式电加热器包括金属加热管1、包覆于金属加热管外侧的绝热绝缘层2、与金属加热管1连接的6个磁性调压器3、沿金属加热管1轴向设置的6个温度传感器4。本实施例中的金属加热管1为弯管，也可以根据需要设置为直管、排管或盘管。磁性调压器3也可以为3个或者3n(n＝3，4....)个，在加热功率较小时(如小于60Kw)，只采用一个磁性调压器即可。本领域常规使用的磁性调压器均可以用于本发明。温度传感器4的个数也可以根据需设置为n个，最好为3n个，更多个数则不限，其中的n是和磁性调压器3中的n相对应。
380V交流电源分别经6个磁性调压器3调压后，用图中所示接法将次级三相电流通于金属加热管1上，金属加热管1开始发热升温，当加热气体以一定的流速流过金属加热管1时，加热气体温度逐渐升高，前一组(前三个)磁性调压器3安装在金属加热管1的进口位置可控制加热气体的温度起到预热效果，后一组(后三个)磁性调压器3安装在金属加热管1出口的位置，用来控制最终出口的温度。当加热气体通过金属加热管1出口位置的时候，当加热气体温度高于所需的温度时，温度传感器4会将信号传递给后一组磁性调压器3，降低磁性调压器3的输出功率，来控制出口加热气体的温度，反之出口加热气体温度低时，增加磁性调压器3的输出功率，来控制出口加热气体的温度达到预定的要求。在温度要求更加严格的情况下，可以对每个磁性调压器3单独控制，从而控制加热气体的温度。根据加热功率的不同，前一组磁性调压器3与后一组磁性调压器3可使用不同功率、产生电压不同的次级电流。单组磁性调压器3与金属加热管1上相邻接点距离(即电阻)需相同。但采用多组磁性调压器3时，各相邻接点距离可不一致，具体由加热或反应所需功率决定。6个温度传感器4用于检测各段的加热温度。
本实施例采用6个磁性调压器3，设两个温度点，前一个温度点控制前一组(前三个)磁性调压器3输出功率，控制金属加热管1首段加热后的气体温度，后一个温度点控制后一组(后三个)磁性调压器3输出功率，控制加热气体最终的出口温度。
当采用3个磁性调压器3为金属加热管1提供三个单相电流，可根据加热气体所需出口温度，同时控制各个单相磁性调压器3的功率，可保证三相供电平衡，提高电能利用效率。
当采用3n(n＝3，4....)个磁性调压器3时，设n个温度点，前一个温度点控制前一组(前三个)磁性调压器3输出功率，来控制金属加热管1首段预热后的气体温度，中间的n-2(n＝3，4....)个温度点控制中间的n-2(n＝3，4....)组磁性调压器3的输出功率，用来控制加热气体的分段加热的温度，后一个温度点控制后一组(后三个)磁性调压器3的输出功率，控制加热气体最终出口的温度。
分段温度控制，在三相平衡的情况下，电能利用率最高，电能利用率达到80％以上。
本发明所述的管式电加热器用于各种无机气体、有机气体的加热，也可用于功率需求在几千瓦至数千千瓦的气体加热器、高温气体反应器。其中无机气体可以是氮气、空气、氧气、水蒸汽、一氧化碳、六氟化硫等，有机气体可以是烷烃、卤代烷烃、烯烃、卤代烯烃、炔烃、芳烃、卤代芳烃、其他杂环化合物有机气体。
Claims (5)
1.一种用于气体加热的管式电加热器，包括加热管(1)、包覆于加热管(1)外壁的绝热绝缘层(2)和加热管(1)连接的磁性调压器(3)，其特征在于，所述的磁性调压器(3)为3个或3n(n＝2，3...)个。
2.如权利要求1所述的管式电加热器，其特征在于，所述的加热管(1)为直管、弯管、排管或盘管。
3.如权利要求1或2所述的管式电加热器，其特征在于，所述的加热管(1)采用金属材料。
4.如权利要求1-3任一所述的管式电加热器，其特征在于，所述的管式电加热器还包括在加热管(1)的出口或沿其轴向设置温度传感器(4)。
5.如权利要求4所述的管式电加热器，其特征在于，所述的温度传感器(4)为3n个，其中的n是和磁性调压器个数中的n是相对应的。
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