CN103062896A - 电加热装置 - Google Patents

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曾炟
黄小华
顾宏扬
刘松
朱瑜俊
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Abstract

本发明提供的电加热装置，由若干台辐射式加热炉串联或者并联组成，安放在下沉式基坑中，加热炉包括炉筒、炉顶盖、炉底座等，炉筒外侧有真空夹套，内侧有绝缘保温层，绝热保温层上安装有加热元件，所述加热元件通过接线柱与电控柜连接，炉筒壁安装有测温装置；炉内有螺旋管，所述螺旋管进出口设置于炉筒侧面，通过支撑固定于炉内；所述螺旋管进出口通过可拆式HALF填料密封结构进行密封；所述加热元件主要以辐射传热把能量传递给螺旋管，工艺介质从螺旋管进口进入，在炉内被加热后，从螺旋管出口送出。本装置有惰性气体保护、安全泄放阀、浮盖等多重安全防爆设计，能加热高温、高压、高危、高纯流体工艺介质，能耗低、寿命长。

Description

电加热装置
技术领域
本发明涉及流体加热领域，特别涉及一种用于加热高温、高压、高危、高纯流体介质的辐射式螺旋管电加热装置。
背景技术
随着工业技术的进步发展，在化工、热电厂、新能源、矿山冶炼等领域都急需能加热高温、高压、高危、高纯流体介质的加热装置。
当前用于该类工况的加热器有法兰集束式加热器、钟罩对流式加热炉等，虽经过不断技术改进，但还是存在使用寿命不长，故障频率高等问题。
例如在冷氢化工艺系统中，工艺介质为易燃易爆的氢气或者中度毒性的四氯化硅，需把介质加热到近600℃，压力2~4MPa，所以加热方式及设备是整个工艺流程的关键，不仅要保证把反应气体加热到规定的温度，还需要保证长期稳定安全运行。实际运行表明，目前在用的加热器都无法真正满足使用要求。
在某些化工及电子行业，不仅加热温度高，对工艺气体的纯度要求也很高，所以普通的电炉或者加热器无法满足高纯气体的加热要求，市场急需即能保证加热温度，又能保证纯度的加热装置。
本专利申请的辐射式螺旋管电加热装置采用加热元件通过辐射传热对炉内螺旋管进行加热，传导给螺旋管内的流体工艺介质，从而达到需要的出口温度，采用这种加热方式可以用于加热高温、高压、高危、高纯的流体工艺介质，达到安全防爆，降低能耗，保证介质纯度、长期稳定运行等目的。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种能加热高温、高压、高危、高纯流体介质、安全防爆、能耗低、使用寿命长的电加热装置。
为了实现以上目的，本发明公开了一种电加热装置，其中包括若干台串联或者并联的加热炉，安放于下沉式基坑中，所述加热炉包括炉筒和炉顶盖，所述炉筒上安装有测温装置与加热元件，所述加热元件加热到以辐射为主的高温，通过辐射传热给换热管；所述加热元件通过接线柱与电控柜连接，通过测温装置将温度信号传输给电控柜，通过电控柜根据炉内温度变化对加热元件功率进行控制；炉内包括换热管，所述换热管通过换热管支撑固定于炉内；所述加热炉侧壁设置换热管进口与换热管出口，工艺介质从换热管进口进入，在炉内被加热后，从换热管出口送出。所述换热管进出口采用可拆式HALF填料密封装置进行密封，不仅可吊出换热管进行检修，又可起到良好的密封作用。
作为本发明的一种优选方案，所述加热炉筒外壁设置有真空夹套，通过真空泵抽真空，真空夹套可阻止热量散发，节约能耗。 
作为本发明的一种优选方案，所述电加热炉内壁设置有绝缘保温层，绝缘保温层可阻止热量散发，节约能耗。
作为本发明的一种优选方案，所述换热管为螺旋形，这样可有效扩大受热面积及受热介质的流动距离。
作为本发明的一种优选方案，所述加热炉底部开有惰性气体进口，炉体顶部开有惰性气体出口。炉腔内通入惰性气体进行保护，从底部进口通入，从顶部出口放空，这样即使换热管内工艺介质有泄漏，也不会在炉内造成燃烧或者爆炸。
作为本发明的一种优选方案，所述换热管内侧设有加热元件，加热元件均匀分布为圆筒状，所述换热管通过支撑固定于炉底座上。
作为本发明的一种优选方案，所述加热炉顶部设有安全泄放阀，当炉内有泄漏导致压力超过设定压力时，安全泄放阀开启泄压，通过较长管道把高温气体冷却下来，同时排放到远离装置的区域，提高了装置的安全性。
作为本发明的一种优选方案，所述加热炉顶部设有浮盖，当炉内有泄漏导致压力急剧上升时，浮盖的顶盖就会被托起泄压，加大泄放量。
作为本发明的一种优选方案，所述加热炉底部设有高强度绝缘保温层，不仅起到绝缘和保温作用，还能承受较高的压力和重量。
作为本发明的一种优选方案，所述加热炉采用多台串联的方式连接，实现对气体梯级加热。
作为本发明的一种优选方案，所述加热炉采用多台并联的方式连接，可实现大流量介质加热。
作为本发明的一种优选方案，所述加热装置可置于下沉式基坑内，不仅节约空间，即使发生事故，影响范围也有限。
本发明的原理，辐射式螺旋管电加热装置的加热元件通电到较高温度发热后，主要通过辐射传热加热螺旋管，工艺介质在加热螺旋管内被加热，根据温度反馈情况对加热功率进行调节。
本发明在炉顶与炉底分别开有惰性气体出口、惰性气体进口，工艺介质从螺旋管进口进入，在炉内被加热后，从螺旋管出口送出，炉腔内通入惰性气体进行保护，这样即使螺旋管内工艺介质有泄漏，也不会造成立刻燃烧或者爆炸，同时保护加热元件不被氧化或还原，延长加热元件使用寿命。
本发明的加热元件温度很高，传热以辐射为主，使炉内的加热更加均匀。加热炉顶部的安全泄放阀、浮盖的设计，使炉子具有多重安全防护能力。
为了工艺介质被加热后达到反应所需温度，并提高加热炉使用寿命，可采用多台辐射式螺旋管电加热装置串联、并联的方式，实现对大流量介质的梯级加热。
本发明辐射式螺旋管电加热装置加热均匀、节能防爆、稳定可靠、降低能耗、能保证介质纯度、能有效延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明辐射式螺旋管电加热装置（下沉式基坑内）的剖视图。
图2为本发明辐射式螺旋管电加热装置（下沉式基坑内）的俯视图。
图3为本发明辐射式螺旋管电加热炉的结构示意图。
Figure 201310050293X100002DEST_PATH_IMAGE001
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明辐射式螺旋管电加热装置做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明辐射式螺旋管电加热装置包括炉筒3，炉筒3外侧设置有真空夹套4，内侧设置有绝缘保温层6，阻止热量散发，节约能耗；真空夹套4上有抽真空口2，通过管道与真空泵21连接，通过真空泵21抽真空；绝缘保温层6上安装有加热元件7，加热元件7通过接线柱15与炉外电控柜20连接；炉筒3上安装的测温装置5穿过绝缘保温层6，伸入炉内，用以检测炉内的温度，检测到的温度信号传输给炉外的电控柜20，电控柜20根据炉内温度变化对加热元件7进行功率控制。
炉内设置有螺旋管8，并通过螺旋管支撑13放置在炉底座1上，工艺介质从炉筒3侧面螺旋管进入，在炉内被加热后，从炉筒3侧面螺旋管出口送出。螺旋管进出口通过可拆式HALF填料密封装置14进行密封，炉底座1设有高强度绝缘保温层16；炉底座1设惰性气体进口19，炉顶盖10设惰性气体出口12，炉内通入惰性气体进行保护。炉顶盖10设置有安全泄放阀9，当炉内有泄漏导致压力超过设定压力时，安全泄放阀9开启泄压，通过较长管道把高温气体冷却下来，同时排放到远离装置的区域，提高了装置的安全性。炉顶盖10设置有浮盖11，当炉内有大量泄漏导致压力急剧上升时，浮盖的顶盖就会被托起泄压，加大泄放量。
实际运行时，辐射式螺旋管电加热装置的加热元件7通电发热后，通过辐射传热，加热螺旋管8，工艺介质在炉内螺旋管8内被加热，当螺旋管8出口温度低于设定温度时，加热元件7就会调整加热功率，直到炉内温度达到设定温度。为了工艺介质被加热后达到反应所需温度，并提高加热装置使用寿命，可采用多台辐射式螺旋管电加热装置串联的方式，实现对气体梯级加热，如遇到大流量介质加热要求，可采用并联方式。加热装置可置于下沉式基坑内，不仅节约空间，即使发生事故，影响范围也有限。

Claims (22)

1.电加热装置，由电加热炉组成，所述电加热炉包括炉筒、炉顶盖、炉底座、加热元件以及换热管，所述换热管，通过支撑固定于炉底座上。
2.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述炉筒外壁设置有真空夹套。
3.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述炉筒内壁设置有绝缘保温层，所述绝热保温层上安装所述加热元件。
4.根据权利要求1所述的辐射式螺旋管电加热炉，其特征在于： 所述电加热炉安放于下沉式基坑中。
5.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述炉底座开有惰性气体进口，炉顶盖开有惰性气体出口。
6.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述炉筒侧壁设置有螺旋管进口与螺旋管出口。
7.根据权利要求6所述的电加热炉，其特征在于：所述螺栓管进出口采用可拆式HALF填料密封装置进行密封。
8.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述炉顶盖设有安全泄放阀。
9.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述炉顶盖设有浮盖。
10.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述炉底座设有高强度绝缘保温层。
11.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述加热元件通过接线柱与电控柜电连接。
12.根据权利要求11所述的电加热炉，其特征在于：所述炉筒上安装有测温装置，所述测温装置与电控柜连接，并穿过炉筒深入炉内。
13.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述换热管为螺旋形。
14.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述加热炉多个串联，数量不少于3台。
15.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述加热炉多个并联，数量为偶数，且为对等设置。
16.根据权利要求1所述的电加热炉，其特征在于：所述加热炉串联后多组并联设置。
17.电加热装置的工作工艺步骤，包括若干台串联或者并联的加热炉，安放于下沉式基坑中，所述加热炉包括炉筒和炉顶盖，所述炉筒上安装有测温装置与加热元件，所述加热元件加热到以辐射为主的高温，通过辐射传热给换热管；所述加热元件通过接线柱与电控柜连接，通过测温装置将温度信号传输给电控柜，通过电控柜根据炉内温度变化对加热元件功率进行控制；炉内包括换热管，所述换热管通过换热管支撑固定于炉内；所述加热炉侧壁设置换热管进口与换热管出口，工艺介质从换热管进口进入，在炉内被加热后，从换热管出口送出。
18.根据权利要求17所述的电加热装置的工作工艺步骤，所述加热炉底部开有惰性气体进口，炉体顶部开有惰性气体出口，炉腔内通入惰性气体进行保护，从底部进口通入，从顶部出口放空。
19.根据权利要求18所述的电加热装置的工作工艺步骤，所述加热炉顶部设有安全泄放阀，当炉内有泄漏导致压力超过设定压力时，安全泄放阀开启泄压，通过较长管道把高温气体冷却下来，同时排放到远离装置的区域。
20.根据权利要求19所述的电加热装置的工作工艺步骤，所述加热炉顶部设有浮盖，当炉内有泄漏导致压力急剧上升时，浮盖的顶盖被托起泄压。
21.根据权利要求17所述的电加热装置的工作工艺步骤，所述加热炉采用多台串联的方式连接。
22.根据权利要求17所述的电加热装置的工艺步骤，所述加热炉采用多台并联的方式连接。
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