CN104748379B - 一种移热式电阻箱 - Google Patents
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Abstract
一种移热式电阻箱，涉及电加热设备，由上箱体、风管阵列、下箱体和电阻丝组成，上箱体与下箱体相通，上箱体的内空间构成热交换区，风管阵列设置在热交换区中，在上箱体的左侧有前风室，在上箱体的右侧有后风室，前风室通过风管阵列的管内空间连通到后风室；下箱体的内空间构成移热区，电阻丝设置在移热区中，在下箱体内空间的前端有前导电支架，前导电支架安装在进线组件的内端，在下箱体内空间的后端有后导电支架，后导电支架安装在出线组件的内端，电阻丝的两端通过安装件连接在前导电支架和后导电支架上。本发明用于处置生活垃圾的大功率等离子体设备中，使电网电压稳定和等离子体喷枪工作稳定；利用导热油移走电阻丝的热量，回收热能用于垃圾烘干。
Description
技术领域
本发明涉及电加热设备，特别是涉及到一种等离子体加热设备。
背景技术
当前，等离子技术已得到广泛的应用，工业上应用于等离子点火、等离子喷涂、金属冶炼、等离子加热制造纳米材料、切割、垃圾焚烧和废物处理等。近几年来，利用等离子体处理危险有害的废弃物和生活垃圾的技术发展很快，等离子体的处理方式和一般的焚烧方式大不一样，等离子体是在电离层或放电现象下所形成的一种状态，伴随着放电现象将会生成了激发原子、激发分子、离解原子、游离原子团、原子或分子离子群的活性化学物以及它们与其它的化学物碰撞而引起的反应。在等离子体发生器中，放电作用使得工作气体分子失去外层电子而形成离子状态，经相互碰撞而产生高温，温度可达几万度以上。
利用等离子体设备把水蒸汽加热分解为氢、氧的活性化学物后，作为气化剂喷入气化炉，与有机质垃圾进行化学反应，所进行的是放热反应，可以为气化炉提供原料烘干和热解所需的热量，从而使气化炉不需输入空气或氧气，使生活垃圾转化的合成气品质好，达到化工原料的要求，实现无污染及能源化处置生活垃圾。或利用等离子体喷枪把水蒸汽加热分解后再喷入气化炉内与煤炭进行造气反应，使煤炭的气化率几乎达到100%，节省煤炭资源消耗，并且生产的合成气中氢气的分数比例高，废气的含量低，实现减排温室气体。
在生活垃圾处置领域或煤气化领域使用的等离子体设备，一般功率都很大，使用时，引起电网电压的波动，影响到电网电压的稳定性，使得等离子体设备工作不稳定。因此，在大功率等离子体设备中使用限流电阻来避免出现过大的冲击电流，有利于电网电压的稳定及使等离子体设备工作稳定。
发明内容
本发明的目的是要为大功率等离子体设备提供一种移热式电阻箱，在等离子体设备工作时，避免出现过大电流冲击，使电网电压稳定和等离子体设备工作稳定，并且实现余热回收利用，以减少资源消耗和减排温室气体。
本发明的一种移热式电阻箱，包括箱体和电阻丝，其特征是电阻箱由上箱体（2）、风管阵列（1）、下箱体（9）、电阻丝（10）、进线组件（13）和出线组件（4）组成，其中，上箱体（2）与下箱体（9）相通，上箱体（2）的内空间构成热交换区（Ⅰ），风管阵列（1）设置在热交换区（Ⅰ）中，风管阵列（1）由多根风管排列而成，各风管的两端从上箱体（2）两边的壁体穿出，在上箱体（2）的左侧有前风室（Ⅴ），在上箱体（2）的右侧有后风室（Ⅳ），前风室（Ⅴ）通过风管阵列（1）的管内空间连通到后风室（Ⅳ）；下箱体（9）的内空间构成移热区（Ⅱ），电阻丝（10）设置在移热区（Ⅱ）中，在下箱体（9）前端的壁体上有进线圆孔，进线组件（13）安装在进线圆孔中，在下箱体（9）后端的壁体上有出线圆孔，出线组件（4）安装在出线圆孔中，在下箱体（9）内空间的前端有前导电支架（11），前导电支架（11）安装在进线组件（13）的内端，在下箱体（9）内空间的后端有后导电支架（7），后导电支架（7）安装在出线组件（4）的内端，电阻丝（10）的两端通过安装件连接在前导电支架（11）和后导电支架（7）上。
本发明中，电阻丝（10）为多根设置，多根电阻丝（10）排列在下箱体（9）内的下部；在上箱体（2）的顶部壁体上有进油口（15）和排气口（16）；在电阻箱的外围有膨胀罐（19），膨胀罐（19）的内空间构成膨胀室（Ⅲ），上箱体（2）内的热交换区（Ⅰ）通过进油口（15）连通到膨胀室（Ⅲ）的下部，在膨胀室（Ⅲ）的顶部壁体上有呼吸管（20）接出；排气口（16）上有排气管（18）接出；在上箱体（2）左侧的前风室（Ⅴ）有进风接口（26）接入；在上箱体（2）右侧的后风室（Ⅳ）有出风接口（22）接出；在上箱体（2）的下沿口外侧壁体上有连接法兰（25），在下箱体（9）的上沿口外侧壁体上有安装法兰（24），连接法兰（25）和安装法兰（24）进行配合连接，在连接法兰（25）与安装法兰（24）之间有密封垫（3）；进线组件（13）和出线组件（4）分别通过绝缘过线件（12）与下箱体（9）的金属壁体进行隔离，进线组件（13）或出线组件（4）与绝缘过线件（12）之间有密封环（6）进行密封，绝缘过线件（12）与下箱体（9）的金属壁体之间有密封圈（5）进行密封；进线组件（13）的外端有进线接口，出线组件（4）的外端有出线接口；在电阻箱的外壁上安装保温层（14）。
本发明在生活垃圾气化处置系统中应用。生活垃圾由于水分高，为了降低气化成本，需把生活垃圾进行热风干燥预处理，应用本发明的移热式电阻箱移出的热量生产的热风对生活垃圾进行风干处理，可以减少煤炭资源消耗和节省电能。使用时，把移热式电阻箱的电阻丝（10）以串联方式连接在等离子体喷枪与工作电源之间，把前风室（Ⅴ）的进风接口（26）和后风室（Ⅳ）的出风接口（22）以串联方式连接在垃圾烘干系统的热风供应管路上，启动风机，使循环风匀速通过风管阵列（1）的各个管内空间。然后通过膨胀罐（19）的加油口把移热区（Ⅱ）和热交换区（Ⅰ）加满导热油，使移热区（Ⅱ）中的电阻丝（10）沉浸在导热油中，导热油的油位在膨胀室1/3的位置。等离子体设备工作时，工作电源通过电阻箱内的电阻丝（10）向等离子体喷枪供电，电阻丝（10）起到限流作用，防止等离子体喷枪产生过大的冲击电流，避免电网电压波动并使等离子体喷枪能稳定工作。在等离子体喷枪工作时，电流通过电阻丝（10）时会使电阻丝（10）发热而产生热量，如不能把热量及时移去，会造成电阻丝升温过高而加速老化，缩短使用寿命。本发明采取把电阻丝沉浸在导热油中的措施，通过导热油及时把电阻丝产生的热量移走，使电阻丝保持在相对恒定的低温水平，避免电阻丝老化，延长使用寿命。当电阻丝（10）周边的导热油吸收热量升温后，会因密度减小而进行上升运动，冷油会立即补充到电阻丝（10）的周边吸热，这样就使移热区（Ⅱ）和热交换区（Ⅰ）中的导热油形成循环，不断把电阻丝（10）产生的热量及时移走。移热区（Ⅱ）中的导热油吸收热量后，上升到热交换区（Ⅰ）中；热交换区（Ⅰ）中的导热油通过风管阵列（1）的管壁把热量传递给管内的空气，管内循环气流立即把热量带走，使电阻箱保持在相对恒定的低温水平，热交换区（Ⅰ）传递出的热量使空气被加热，形成热风，用于垃圾风干。本发明利用移热式电阻箱来吸收电阻丝（10）的热量，防止电阻丝升温过高而避免加速老化，同时回收热能用于垃圾烘干。根据焦耳定律计算，当电阻丝（10）的阻值为5欧姆、流过电阻丝（10）的电流为150安培时，电阻丝（10）每小时将产生405mj的热量，可把6750kg的空气从20℃加热到80℃。
电阻箱内的导热油在吸热升温时，会膨胀使体积增大，因此，本发明在电阻箱的外围设置膨胀罐（19），利用膨胀室（Ⅲ）的空间容积来吸纳膨胀增大的导热油，当电阻箱内的导热油降温体积变小，膨胀室（Ⅲ）中的导热油会返回到电阻箱中。
本发明中，所述的导热油又称“热载体油”，是一类用于间接传递热量的热稳定性较好的专用油品，具有抗热裂化和抗化学氧化的性能，在常压的条件下，可以获得很高的操作温度，低毒无味，不腐蚀设备；传热效率好，散热快，热稳定性很好；化学性质较稳定，不像轻质油那么容易着火燃烧，使用安全，因此，导热油是电阻丝理想的移热载体。
本发明的有益效果是：提供的一种移热式电阻箱，用于生活垃圾气化处置系统的大功率等离子体设备中，在等离子体设备工作时，避免出现过大电流冲击，使电网电压稳定和等离子体喷枪工作稳定；利用导热油移走电阻丝的热量，避免电阻丝老化，同时回收热能用于垃圾烘干，减少煤炭资源消耗和节省电能。
附图说明
图1是本发明的一种移热式电阻箱结构图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图中：1.风管阵列，2.上箱体，3.密封垫，4.出线组件，5.密封圈，6.密封环，7.后导电支架，8.电阻丝的安装件，9.下箱体，10.电阻丝，11.前导电支架，12.绝缘过线件，13.进线组件，14.保温层，15.进油口，16.排气口，17.导热油，18.排气管，19.膨胀罐，20.呼吸管，21.加油口，22.出风接口，23.连接螺栓，24.安装法兰，25.连接法兰，26.进风接口，27.出线接口，28.进线接口，Ⅰ.热交换区，Ⅱ.移热区，Ⅲ.膨胀室，Ⅳ.后风室，Ⅴ.前风室。
具体实施方式
实施例1 图1所示的实施方式中，移热式电阻箱由上箱体（2）、风管阵列（1）、下箱体（9）、电阻丝（10）、进线组件（13）和出线组件（4）组成，其中，上箱体（2）与下箱体（9）相通，上箱体（2）的内空间构成热交换区（Ⅰ），风管阵列（1）设置在热交换区（Ⅰ）中，风管阵列（1）由多根风管排列而成，各风管的两端从上箱体（2）两边的壁体穿出，在上箱体（2）的左侧有前风室（Ⅴ），在上箱体（2）的右侧有后风室（Ⅳ），前风室（Ⅴ）通过风管阵列（1）的管内空间连通到后风室（Ⅳ），前风室（Ⅴ）有进风接口（26）接入，后风室（Ⅳ）有出风接口（22）接出；下箱体（9）的内空间构成移热区（Ⅱ），电阻丝（10）设置在移热区（Ⅱ）中，电阻丝（10）为多根设置，多根电阻丝（10）排列在下箱体（9）内的下部，在下箱体（9）前端的壁体上有进线圆孔，进线组件（13）安装在进线圆孔中，在下箱体（9）后端的壁体上有出线圆孔，出线组件（4）安装在出线圆孔中，进线组件（13）和出线组件（4）分别通过绝缘过线件（12）与下箱体（9）的金属壁体进行隔离，进线组件（13）或出线组件（4）与绝缘过线件（12）之间有密封环（6）进行密封，绝缘过线件（12）与下箱体（9）的金属壁体之间有密封圈（5）进行密封，进线组件（13）的外端有进线接口，出线组件（4）的外端有出线接口；在下箱体（9）内空间的前端有前导电支架（11），前导电支架（11）安装在进线组件（13）的内端，在下箱体（9）内空间的后端有后导电支架（7），后导电支架（7）安装在出线组件（4）的内端，电阻丝（10）的两端通过安装件连接在前导电支架（11）和后导电支架（7）上。本实施例中，在上箱体（2）的顶部壁体上有进油口（15）和排气口（16），排气口（16）上有排气管（18）接出；在电阻箱的外围有膨胀罐（19），膨胀罐（19）的内空间构成膨胀室（Ⅲ），上箱体（2）内的热交换区（Ⅰ）通过进油口（15）连通到膨胀室（Ⅲ）的下部，在膨胀室（Ⅲ）的顶部壁体上有呼吸管（20）接出，当电阻箱内的导热油在吸热升温膨胀使体积增大时，利用膨胀室（Ⅲ）的空间容积来吸纳膨胀增大的导热油，当电阻箱内的导热油降温体积变小，膨胀室（Ⅲ）中的导热油会返回到电阻箱中。本实施例在上箱体（2）的下沿口外侧壁体上有连接法兰（25），在下箱体（9）的上沿口外侧壁体上有安装法兰（24），连接法兰（25）和安装法兰（24）进行配合连接，在连接法兰（25）与安装法兰（24）之间有密封垫（3）；在电阻箱的外壁上安装保温层（14）。
本实施例在生活垃圾气化处置系统中应用，把移出的热量生产的热风对生活垃圾进行风干处理，以减少煤炭资源消耗和节省电能。使用时，把移热式电阻箱的电阻丝（10）以串联方式连接在等离子体喷枪与工作电源之间，把前风室（Ⅴ）的进风接口（26）和后风室（Ⅳ）的出风接口（22）以串联方式连接在垃圾烘干系统的热风供应管路上，启动风机，使循环风匀速通过风管阵列（1）的各个管内空间。然后通过膨胀罐（19）的加油口把移热区（Ⅱ）和热交换区（Ⅰ）加满导热油，使移热区（Ⅱ）中的电阻丝（10）沉浸在导热油中，导热油的油位在膨胀室1/3的位置。等离子体设备工作时，工作电源通过电阻箱内的电阻丝（10）向等离子体喷枪供电，电阻丝（10）起到限流作用，防止等离子体喷枪产生过大的冲击电流，避免电网电压波动并使等离子体喷枪能稳定工作。在等离子体喷枪工作时，电流通过电阻丝（10）时会使电阻丝（10）发热而产生热量，如不能把热量及时移去，会造成电阻丝升温过高而加速老化，缩短使用寿命。本发明采取把电阻丝沉浸在导热油中的措施，通过导热油及时把电阻丝产生的热量移走，使电阻丝保持在相对恒定的低温水平，避免电阻丝老化，延长使用寿命。当电阻丝（10）周边的导热油吸收热量升温后，会因密度减小而进行上升运动，冷油会立即补充到电阻丝（10）的周边吸热，这样就使移热区（Ⅱ）和热交换区（Ⅰ）中的导热油形成循环，不断把电阻丝（10）产生的热量及时移走。移热区（Ⅱ）中的导热油吸收热量后，上升到热交换区（Ⅰ）中；热交换区（Ⅰ）中的导热油通过风管阵列（1）的管壁把热量传递给管内的空气，管内循环气流立即把热量带走，使电阻箱保持在相对恒定的低温水平，热交换区（Ⅰ）传递出的热量使空气被加热，形成热风，用于垃圾风干。当电阻丝（10）的阻值为5欧姆、流过电阻丝（10）的电流为150安培时，电阻丝（10）每小时将产生405mj的热量，可把6750kg的空气从20℃加热到80℃。
Claims (7)
1.一种移热式电阻箱，包括箱体和电阻丝，其特征是电阻箱由上箱体（2）、风管阵列（1）、下箱体（9）、电阻丝（10）、进线组件（13）和出线组件（4）组成，其中，上箱体（2）与下箱体（9）相通，上箱体（2）的内空间构成热交换区（Ⅰ），风管阵列（1）设置在热交换区（Ⅰ）中，风管阵列（1）由多根风管排列而成，各风管的两端从上箱体（2）两边的壁体穿出，在上箱体（2）的左侧有前风室（Ⅴ），在上箱体（2）的右侧有后风室（Ⅳ），前风室（Ⅴ）通过风管阵列（1）的管内空间连通到后风室（Ⅳ）；下箱体（9）的内空间构成移热区（Ⅱ），电阻丝（10）设置在移热区（Ⅱ）中，在下箱体（9）前端的壁体上有进线圆孔，进线组件（13）安装在进线圆孔中，在下箱体（9）后端的壁体上有出线圆孔，出线组件（4）安装在出线圆孔中，在下箱体（9）内空间的前端有前导电支架（11），前导电支架（11）安装在进线组件（13）的内端，在下箱体（9）内空间的后端有后导电支架（7），后导电支架（7）安装在出线组件（4）的内端，电阻丝（10）的两端通过安装件连接在前导电支架（11）和后导电支架（7）上。
2.根据权利要求1所述的一种移热式电阻箱，其特征是电阻丝（10）为多根设置，多根电阻丝（10）排列在下箱体（9）内的下部。
3.根据权利要求1所述的一种移热式电阻箱，其特征是在上箱体（2）的顶部壁体上有进油口（15）和排气口（16）；在电阻箱的外围有膨胀罐（19），膨胀罐（19）的内空间构成膨胀室（Ⅲ），上箱体（2）内的热交换区（Ⅰ）通过进油口（15）连通到膨胀室（Ⅲ）的下部，在膨胀室（Ⅲ）的顶部壁体上有呼吸管（20）接出；排气口（16）上有排气管（18）接出。
4.根据权利要求1所述的一种移热式电阻箱，其特征是在上箱体（2）左侧的前风室（Ⅴ）有进风接口（26）接入；在上箱体（2）右侧的后风室（Ⅳ）有出风接口（22）接出。
5.根据权利要求1所述的一种移热式电阻箱，其特征是在上箱体（2）的下沿口外侧壁体上有连接法兰（25），在下箱体（9）的上沿口外侧壁体上有安装法兰（24），连接法兰（25）和安装法兰（24）进行配合连接，在连接法兰（25）与安装法兰（24）之间有密封垫（3）。
6.根据权利要求1所述的一种移热式电阻箱，其特征是进线组件（13）和出线组件（4）分别通过绝缘过线件（12）与下箱体（9）的金属壁体进行隔离，进线组件（13）或出线组件（4）与绝缘过线件（12）之间有密封环（6）进行密封，绝缘过线件（12）与下箱体（9）的金属壁体之间有密封圈（5）进行密封；进线组件（13）的外端有进线接口，出线组件（4）的外端有出线接口。
7.根据权利要求1所述的一种移热式电阻箱，其特征是在电阻箱的外壁上安装保温层（14）。
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