CN109842967A - 一种u型中空电加热辐射管 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种U型中空电加热辐射管，其包括成对设置的中空加热管管体，将管体的一端部进行连接贯通成U型结构的连接部，与管体的另一端连接的连接管，部分连接管的外围设置有保温材料构成的保温段，连接管与保温段相接处设有将加热辐射管与锅炉固定的固定板；连接管的端部设有螺纹结构；连接管上分别设置有与电源的正、负极连接的电极连接端子；中空加热管体与连接管的连接处以及连接部与中空加热管体的连接处采用环缝满焊焊接连接。本发明的电加热辐射管，直接采用电热合金制成中空加热管，材料的重量只有原先的20%左右，显著降低了材料成本，加热所需的能耗显著降低；温控精度高；使用寿命长，加热功率高。
Description
技术领域
本发明涉及工业电加热技术领域，特备涉及一种U型中空管电加热辐射管。
背景技术
在目前的工业电加热技术领域，比如，工业锅炉加热领域，一般都是使用U型构造的电加热棒，U型套管内部放置一根或多根加热电阻丝，电阻丝利用支撑骨架固定在套管内部，这种电加热管的制造工艺比较成熟，虽然工艺步骤较多但相对比较容易，制作方便，因此被大量采用，但是这种电加热管也存在诸多问题：
（1）采用套管+内置电阻丝的结构，造成电加热管的材料用量及质量很大，一组加热管的重量在50-60公斤，材料成本比较高；由于电加热管的质量大，加热所需的能耗也比较高；
（2）这种内置电阻丝结构的电加热管，是由内部的电阻丝先发热，传导到套管，再有套管向炉内散热，电加热管和环境温度之间存在温度梯度，比如，如果所需的环境温度是900℃，套管内的电阻丝实际的温度在950-1000℃，电阻丝受到的高温氧化影响比较大，缩短了电阻丝的使用寿命，也就是影响了电加热管的使用寿命，增大了客户的维护成本；
（3）这种结构的电加热管套管壁厚较厚，表面负荷大，而且内部不能形成有效空气流通通道，散热比较慢，使用时内部温度过高，容易引起内部膨胀造成加热辐射管的破裂；冷却时要不是随炉冷，显然冷却时间比较长，如果要加快冷却过程，要不就需要在炉子的旁边另设一个冷却设备或冷却管，在使用完成后使用冷却设备对电加热管进行冷却，增加了额外的设备投入；
（4）由于内部的加热电阻丝、壁厚较厚的套管和环境温度之间存在温度梯度，由于热惯性的影响，电加热管的温控区域比较大，比如，实际所需的炉内温度是900℃，而为了达到所需的炉温，电阻丝在逐步加热时的实际温度要达到950-1000℃，而炉内温度也会逐步上升到超过900℃，在炉内温度过高时，需要调低电阻丝的加热温度，但是，由于热惯性，温度的降低总是逐步进行的；反之，当炉内温度变低需要提高电阻丝的加热温度时亦然；因此，炉内的实际温度很难比较稳定的维持在900℃上下，加热管的厚度和材料质量越大，热惯性影响越大，温控精度就越小（温控范围比较大，一般为±30℃）。
因此，目前在工业电加热领域普遍使用的套管式的电加热棒，材料用量大成本高，能耗大，表面负荷大散热不易，与国家倡导的绿色工业生产理念不相符；而且温控精度也不是很优秀，不能满足越来越高的客户使用需求。
发明内容
针对现有技术中U型电加热棒存在的缺陷，本发明的目的是提供一种U型中空电加热辐射管，可以显著降低电热合金的用量，提高温控精度，降低能耗且可以快速冷却。
为达到本发明的目的，本发明的一种U型中空电加热辐射管包括成对设置的中空加热管管体，将管体的一端部进行连接贯通成U型结构的连接部，与管体的另一端连接的连接管，部分连接管的外围设置有保温材料构成的保温段，连接管与保温段相接处设有将加热辐射管与锅炉固定的固定板；所述的连接管的端部设有螺纹结构；所述的连接管上分别设置有与电源的正、负极连接的电极连接端子；所述的中空加热管体与连接管的连接处以及连接部与中空加热管体的连接处采用环缝满焊焊接连接。
优选的，所述的中空加热管体的材料为Cr20Ni80A。
再优选的，所述的中空加热管体的壁厚为2.5-3.5mm。
再优选的，所述的中空加热管体的壁厚为2.8-3.2mm。
再优选的，所述的中空加热管体的直径为60-65mm。
再优选的，所述的中空加热管体的直径为62-63.5mm。
再优选的，所述的连接管与加热管体的连接处采用连接套管连接，连接套管的两端分别与连接管以及加热管体采用环缝满焊的焊接方式连接。
本发明的有益效果是，所述的电加热辐射管，直接采用电热合金制成中空加热管，材料的重量只有原先的20%左右，显著降低了材料成本，加热所需的能耗显著降低；电加热辐射管由电热合金制成的中空加热管体直接通电加热，电加热管和环境温度之间不存在温度梯度，温控精度高；另外，电加热辐射管可以直接联通空气冷却管进行快速冷却，减少了电热合金中空加热管体的高温氧化效果，延长电加热辐射管的使用寿命；加热辐射管的加热功率显著提升。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：
图1所示为本发明的一实施例的U型中空管电加热辐射管的立体结构示意图；
图2所示为图1的U型中空管电加热辐射管的主视结构示意图；
图3所示为本发明的另一实施例的U型中空管电加热辐射管的结构示意图。
具体实施方式
参照图1所示的本发明的U型中空管电加热辐射管的结构示意图，所述的电加热辐射管包括成对设置的中空加热管管体10，将管体10的一端部进行连接贯通成U型结构的连接部12，与管体10的另一端连接的连接管14（电极引出管），部分连接管14的外围设置有保温材料构成的保温段20，连接管14与保温段20相接处设有将加热辐射管与锅炉固定的固定板22；所述的连接管14的端部设有螺纹结构142，方便与冷却管连接；所述的连接管14上分别设置有电极连接端子16，与电源的正、负极连接；所述的中空加热管体10与连接管14的连接处18以及连接部12与中空加热管体10的连接处28采用环缝满焊焊接连接；所述的连接管14与固定板22的结合部设有密封件21，所述的密封件21优选的选用陶瓷密封件；所述的连接部12将两个中空管体10的端部导通实现加热时的电导通以及冷却时的冷却风流通回路。
在一优选的实施方式中，所述的中空加热管体10的材料为镍基高温合金Cr20Ni80A；在另一优选的实施方式中，所述的中空加热管体10的壁厚为2.5-3.5mm。本发明的中空加热管体10是采用高温电热合金直接通过制管工艺卷管成型，再通过等离子焊接形成密封的管体，当壁厚较厚时，制管比较困难，不容易形成规则的管型，而且，壁厚过大时，材料成本以及能耗会增加；壁厚太薄会影响加热辐射管的强度，容易发生变形，本发明在经过实际试验的基础上，将加热管体的壁厚限制在2.5-3.5mm，既可以保证加热的需求，同时兼顾了管件加工的成型率、材料成本以及能耗；在一更加优选的实施方式中，加热管体的壁厚限制在2.8-3.2mm；另外，兼顾高温电热合金板的制管工艺及加热功率，所述的中空加热管体的直径设计为60-65mm，在一更加优选的实施方式中，加热管体的壁厚限制在62-63.5mm。
参照图2所示，所述的连接管14与加热管体10的连接部位18采用环缝满焊焊接连接固定；在另一优选的实施方式中，参见图3，所述的连接管14与加热管体10的连接处采用连接套管18’连接，连接套管18’的两端分别与连接管14以及加热管体10采用环缝满焊的焊接方式连接。
本发明的电加热辐射管的开口端部设有螺纹结构142，可以与通气管方便连接和拆卸，当加热炉工作结束后，直接通入冷空气进行快速冷却，与传统的电辐射加热管随炉冷的冷却方式相比，可以极大的缩短冷却时间，也即减少电加热辐射管的高温时段，降低高温氧化效果，延长电加热辐射管的使用寿命。
本发明的电加热辐射管直接采用电热合金制成中空加热管，管件的壁厚在3mm左右，相比原先的采用套管+内置电阻丝的结构，材料的重量只有原先的20%左右，显著降低了材料成本，大幅减少的材料使用量，也带来加热所需的能耗的显著降低；电加热辐射管由电热合金制成的中空加热管体直接通电加热，管体的温度和实际炉温基本一样，电加热管和环境温度之间不存在温度梯度，与现有的电阻丝内置式的电加热辐射管相比，无需将中空加热管体加热到一个比较高的温度来实现所需的炉温，中空加热管受到的高温氧化影响比较小，延长了加热辐射管的使用寿命，降低了客户的维护成本；而且，由于电加热管和环境温度（炉温）之间不存在明显的温度梯度，控制好电加热管的温度和加温精度也就保证了炉温的控制精度，温控精度比较高，可以达到±5℃；相比原先的内置式的电阻丝加热形式，改进后的辐射管采用加热面积更大的管体直接加热，加热的功率显著提高，单只辐射管的功率可以达到17KW左右，辐射管的加热温度可以达到1000℃；另外，电加热辐射管可以直接连通空气冷却管进行快速冷却，表面负荷显著降低（1.8W/cm2左右），散热快，减小了电热合金中空加热管体的高温氧化效果。
本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
Claims (7)
1.一种U型中空电加热辐射管，其特征在于，所述的电加热辐射管包括成对设置的中空加热管管体，将管体的一端部进行连接贯通成U型结构的连接部，与管体的另一端连接的连接管，部分连接管的外围设置有保温材料构成的保温段，连接管与保温段相接处设有将加热辐射管与锅炉固定的固定板；所述的连接管的端部设有螺纹结构；所述的连接管上分别设置有与电源的正、负极连接的电极连接端子；所述的中空加热管体与连接管的连接处以及连接部与中空加热管体的连接处采用环缝满焊焊接连接。
2.如权利要求1所述的一种U型中空电加热辐射管，其特征在于，所述的中空加热管体的材料为Cr20Ni80A。
3.如权利要求1或2所述的一种U型中空电加热辐射管，其特征在于，所述的中空加热管体的壁厚为2.5-3.5mm。
4.如权利要求3所述的一种U型中空电加热辐射管，其特征在于，所述的中空加热管体的壁厚为2.8-3.2mm。
5.如权利要求4所述的一种U型中空电加热辐射管，其特征在于，所述的中空加热管体的直径为60-65mm。
6.如权利要求5所述的一种U型中空电加热辐射管，其特征在于，所述的中空加热管体的直径为62-63.5mm。
7.如权利要求1所述的一种U型中空电加热辐射管，其特征在于，所述的连接管与加热管体的连接处采用连接套管连接，连接套管的两端分别与连接管以及加热管体采用环缝满焊的焊接方式连接。
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