CN101170845A - 气体电加热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体加热技术领域，具体涉及一种气体电加热器。该气体电加热器，包括加热腔，由外套筒、内套筒和密封端盖，外套筒固定于密封端盖上，外套筒和内套筒将加热腔分隔成外加热腔和内加热腔；该内套筒内设置有固定于密封端盖上的电加热元件；外套筒设置进气口，内套筒设置出气口，其特征在于还包括2个以上固定于内套筒内壁的折流板，该折流板相对间隔排列。本发明所提供的气体电加热器便于在生产过程中，对高温、高压、有毒、有害、易燃、易爆的一种(或多种混合)“危险气体”的加热问题，使生产过程更安全。

Description

气体电加热器
技术领域
本发明涉及气体加热技术领域，具体涉及一种气体电加热器。
背景技术
在化工生产过程中，常有高温、高压、有毒、有害、易燃、易爆的一种或多种混合气体需要加热，特别是有些气体(或混合气体)在加热过程中温度控制要求高，气体加热要均匀、换热效果要好，加热器内电热元件不能有局部过热以免出现化学反应或气爆现象等，因而对整个气体电加热器的结构有特殊要求。
中国专利99247720.4公开了一种应用于油气田井口及计量站的防护隔爆式气体电加热器，主要由金属管状电热元件、隔爆接线盒、引入电缆和防护壳体等组成，其特点是金属管状电热元件由电热管螺塞固定在隔爆接线盒上，引入电缆由电缆压帽固定在隔爆接线盒的底部，引入电缆的两个接线头分别与金属管状电热元件和接地螺钉相连，接地螺钉固定在电热管螺塞的底部，在电缆压帽和隔爆接线盒的底部之间装有密封组合，隔爆接线盒由锁母固定在防护壳体的支撑板上，底部通风板、支撑板和上部通风板上均开有通风孔。
中国专利99242646.4公开了一种二氧化碳气体加热器，为克服铸钢行业中用较低温度的二氧化碳气体吹水玻璃砂型、砂芯，造成砂型、砂芯干强度低、易碎的缺点，该实用新型包括外壳，外壳上具有进气口和出气口。外壳内安装有电加热器。该实用新型能够将较低温度的二氧化碳气体加热至所需的温度，加热后的二氧化碳气体用于吹水玻璃砂型、砂芯，砂型、砂芯的干强度高，不易破碎。
中国专利00261388.3公开了一种空气/气体电加热器，包括加热腔，其由外壳体和设于一端的封头构成，加热腔的另一端设有密封端盖，该外壳体内设置有固定于密封端盖上的电加热元件，外壳体上还设置有进气口和出气口，加热腔内设置有将其分隔为内、外加热腔的内壳体，电加热元件设置于内加热腔内，进气口与外加热腔连通，出气口与内加热腔连通，内、外加热腔通过内加热腔入口连通构成二次加热回路。本实用新型体积小，热交换效率高，耗能低。
中国专利00215379.3公开了一种气体加热器，包括箱体和设置于箱体内的气管，所述的气管盘绕成2～5层，层与层之间均匀的设置热源。气管盘绕在一起增加了气体加热的时间，并且将气管盘绕分层，节约了空间，使气体在单位体积为运行的路径尽量加长；将热源放置在层与层之间，热效率大大提高，用电作为热源达到了环保的要求，并且采用热效率最高的加热方式节约了能源；若采用缠绕的形式制造，制造非常容易。
但现有的气体加热器仍存在气体加热不匀、换热效果不佳等缺陷而是使某些气体或者混合气体在电加热器内有局部过热现象出现，从而产生不必要的物质分解或化学反应，而影响正常的生产。
为此，需要对电加热器的结构进行重新设计改进，建造符合正常生产工艺(或试验)要求的电加热器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为解决电加热器对气体加热不均匀，气体换热效果不好，使电加热器内电热元件有局部过热现象出现，从而使某些气体产生不必要的物质分解或化学反应，而影响正常生产。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种气体电加热器，包括加热腔，由外套筒、内套筒和密封端盖，外套筒固定于密封端盖上，外套筒和内套筒将加热腔分隔成外加热腔和内加热腔；该内套筒内设置有固定于密封端盖上的电加热元件；外套筒设置进气口，内套筒设置出气口，其特征在于还包括2个以上固定于内套筒内壁的折流板，该折流板相对间隔排列。
本发明的原理利用折流板使气体折流而受热均匀，从而避免出现局部过热现象出现，从而使“某些(混合)气体”产生不必要的物质分解或化学反应，而影响正常生产。
在一实施方案里，所述的电加热元件包括电热丝套管和该套管内置有电热丝，该电热丝套管外径适当加粗，可有效降低电热元件表面负荷，使得电热元件表面负荷为1.18～2.2w/cm2。
在一实施方案里，所述的电热丝套管外缠绕翅型散热片，有利于气体换热。
在一实施方案里，所述的内套筒内径于外套筒外径之比为1∶1.2～1∶2.5，可增加气体流速，有利于带走电热丝套管表面热量使之表面温度降低。
在一实施方案里，所述的气体电加热器还包括置于内套管内的热电偶套管，该热电偶套管固定于密封端盖上，以监控加热内腔里的气温。
在一实施方案里，所述的气体电加热器还包括防爆电器箱，连接热电偶套管和电热丝套管，以便在于生产过程中，对高温、高压、有毒、有害、易燃、易爆的一种(或多种混合)“危险气体”的加热问题，使生产过程更安全。
附图说明
图1本发明的防爆型气体电加热器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量，除非特别说明。
参见附图
一种防爆型气体电加热器，包括加热腔11，由外套筒1、内套筒2和密封端盖10；外套筒1固定于密封端盖10上，外套筒1和内套筒2将加热腔11分隔成外加热腔11a和内加热腔11b；该内套筒2内设置有固定于密封端盖10上的热电偶套管5和翅片式U型电热丝套管3，翅片式U型电热丝套管3内置电热丝7；5个固定于内套筒2内壁的折流板4，该折流板4相对间隔排列；外套筒1设置进气口1a，内套筒2设置出气口2a；在密封端盖10外侧具有一防爆电器箱6，连接热电偶套管5和翅片式U型电热丝套管3。
整个电加热器制作的技术要求必须按照防爆电器技术要求执行，无泄露点；防爆电器箱6、热电偶套管5和翅片式U型电热丝套管3进行结构组合，把电气、仪表控制系统与“危险气体”有效隔开，使之生产更安全，是生产过程中的有效防爆措施。
生产过程中电加热器对气体加热不均匀，气体换热效果不好，使电加热器内电热元件有局部过热现象出现，从而使“某些(混合)气体”产生不必要的物质分解或化学反应而影响正常生产，采取的解决措施是：
1、U型电热丝套管3外径适当加粗，可有效降低电热元件表面负荷(选用控制表面负荷1.8～2.2w/cm2范围内)；
2、电热丝套管3外缠绕翅型散热片，有利于气体换热；
3、电加热器内装有一定数量的折流板4，有利于气体加热均匀；
4、电加热器内筒2直径适当缩小，可增加气体流速，有利于带走电热丝套管表面热量使之表面温度降低。
在实际操作电加热器时，可以按工艺操作需要，任意改变电加热器的设定温度，仪表控制系统也会自动调节所需温度；参见附图可知，需加热的气体是由电加热器下侧口进入内、外套筒的间隙进行气体预热，再由内套筒的上部进入电加热器内，使缠绕翅型散热片的电热丝套管3对气体加热，利用折流板4使气体折流而受热均匀，加热好的气体由电加热器底部流出。
以下通过实施例进一步说明。
实施例
在生产试验中，有二种以上组分的合成循环混合气体，经仪表操作控制进入功率30KW的防爆新型电加热器，其工况条件是：
(1)物料：合成循环气，主要成分：一氧化碳、氢气、甲烷等；
(2)物料流量：600～1000Nm3/h(操作流量)；
(3)气体进入温度：70～300℃(操作温度)；
(4)气体出口温度：280～400℃(操作温度)；
(5)压力：1.0～10MPa(操作压力)；
防爆新型气体电加热器在实际使用的效果正常，能达到设计的要求。
30KW的防爆新型电加热器的结构可参见附图“防爆新型气体电加热器示意图”，主要技术参数是：
1)有三组U型电热丝套管外径20mm，长约7.2m，电热元件表面负荷为2.18w/cm2；
2)电热丝套管3外缠绕翅型散热片，使原有的散热面积大幅度增加(选用的翅型散热片规格是外径36mm*内径20mm*厚0.8mm)；
3)电加热器内装有5块折流板4；
4)电加热器内套筒2内径109mm，外套筒外径159mm。
防爆新型气体电加热器通过以上的设计变化，确实解决了生产工艺上的二大问题：
1)以前电加热器由于对气体加热效果不好，使电加热器内电热元件有局部过热现象出现，使得“CO和H2气体”产生不必要的化学反应，而影响正常生产。
2)解决了电加热器防爆问题，使生产更安全。
总之，防爆新型气体电加热器对于“危险气体”和由于温度控制不好而产生不必要的物质分解或化学反应的“某些(混合)气体”是适用的，在实际使用时效果是好的。
本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只欲作为阐明本发明各个方面的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述和附图可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入所附权利要求书的范围之内。上文提及的每篇参考文献皆全文列入本文作为参考。

Claims (7)

1.一种气体电加热器，包括加热腔，由外套筒、内套筒和密封端盖，外套筒固定于密封端盖上，外套筒和内套筒将加热腔分隔成外加热腔和内加热腔；该内套筒内设置有固定于密封端盖上的电加热元件；外套筒设置进气口，内套筒设置出气口，其特征在于还包括2个以上固定于内套筒内壁的折流板，该折流板相对间隔排列。
2.根据权利要求1所述的气体电加热器，其特征在于所述电加热元件包括电热丝套管和该套管内置有电热丝。
3.根据权利要求1所述的气体电加热器，其特征在于所述电热丝套管外径大小范围需使得电热元件表面负荷为1.18～2.2w/cm2。
4.根据权利要求2或3任何一项所述的气体电加热器，其特征在于所述电热丝套管外缠绕翅型散热片。
5.根据权利要求1所述的气体电加热器，其特征在于所述内套筒内径于外套筒外径之比为1∶1.2～1∶1.5。
6.根据权利要求1所述的气体电加热器，其特征在于还包括置于内套管内的热电偶套管，该热电偶套管固定于密封端盖上。
7.根据权利要求1所述的气体电加热器，其特征在于还包括在密封端盖外侧具有一防爆电器箱，连接热电偶套管和电热丝套管。
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