CN115149030A - 一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置 - Google Patents

一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，包括：壳体装置，保温装置、热源装置、输送装、保护装置、控制装置，与现有技术相比，本发明可向炉腔内通入惰性气体，为加热多种特殊气体提供安全性支持，并设有炉内热电偶监控炉腔的温度，可保护加热盘由于过热而失效；应用硅酸铝纤维毯、氧化铝纤维毯、莫来砖在炉体构成保温装置，降低加热炉的热量损失；应用双圈式盘管，是可实际加热面积增加，使加热效率升高；应用不锈钢310S无缝管，减少由于加热介质管产生的杂质，保证加热气体有较高的洁净度，应用出口温度传感器、质量流量控制器、发热丝联动调控，保证加热气体的温度精确，降低气体温度波动范围。

Description

一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置
技术领域
本发明涉及气体加热技术领域，特别涉及了一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置。
背景技术
目前，在固体燃料电池的电堆测试中，需要对反应气体加热大约至700℃。市场上现有的气体加热设备，主要通过以下四种方式对气体进行加热：(1)将加热丝固定在介质换热管上，换热管将自身的热量传导给流通的气体，从而实现对气体的加热；(2)将气体输入置于高温中的密闭腔体内，利用腔体内的发热体对气体加热；(3)采用导热油循环加热方式，热油作为热源，将热源传递给腔体，腔体再传热给气体，利用了热传导，通过间壁进行热量交换，(4)扇叶式加热，将气体通入鼓风通道，扇叶作为热源将热传导给流通的气体。
上述气体加热的方式，(1)加热效率低，气体加热至700°时，热量损失很大；(2)气体加热温度的控制不准确，气体温度波动范围大；(3)气体加热温度过程中容易引入杂质，影响加热气体的洁净度；(4)应用单一，只应用于加热惰性气体和空气，加热特殊气体，存在安全隐患。
因此，如何能够对精确控制加热温度，降低加热设备的热量损失，保证加热设备运行时的安全性，保持被加热气体的洁净度不变，是目前要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供加热效率高、控温精确、安全、可加热多种气体的一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，旨在解决上述背景技术中所提出的技术问题。
本发明专利所采用的技术方案是：一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，包括：壳体装置，保温装置、热源装置、输送装、保护装置、控制装置；
所述壳体装置，包括炉体、密封胶、炉体盖板、把手、万向轮，所述炉体，是由锈钢316材料焊接而成，底部设置有万向轮，炉体上缘与炉体盖板之间设置有密封胶，所述炉体外侧壁面设置安装有把手；
所述保温装置，包括隔热层、耐火层，所述隔热层设置在炉体和耐火层之间，包括底部隔热层、侧面隔热层、顶部隔热层，所述底部隔热层设置硅酸铝纤维毯和氧化铝纤维毯，所述硅酸铝纤维毯呈圆柱体状，柔性可压缩，设置有通孔A所述通孔与惰性气体输出管道配合，配合时，通孔发生形变，致使其内壁面与运输管外壁面紧密接触；所诉氧化铝纤维毯呈圆柱体状，柔性可压缩，设置有通孔B4，所述通孔B与惰性气体输出管道配合，配合时，通孔B发生形变，致使其内壁面与运输管外壁面紧密接触，所述侧面隔热层设置硅酸铝纤维毯、氧化铝纤维毯和氧化铝纤维异型件，所述顶部隔热层设有硅酸铝纤维毯和氧化铝纤维毯；
所述保护装置，设置有惰性气体输入管道、常温球阀、惰性气体输出管道、高温针型阀和炉内热电偶，所述惰性气体输入管道，采用不锈310S无缝管，与惰性气体进孔配合，接口处焊接密封，所述常温球阀，设置在惰性气体输入管道外端，用于开关输送惰性气体，所述惰性气体输出管道，采用不锈310S无缝管，与惰性气体出孔配合，接口处焊接密封，所述高温针型阀，设置在惰性气体输出管道外端，用于开关输送炉体内部的惰性气体；
所述输送装置，设置有炉外输入管、腔体介质换热管、炉外输出管、质量流量控制器、温度传感器和压力传感器，所述炉外输入管设置炉体内部，测试炉腔内的温度，避免炉腔温度过高，所述炉外输入管，设置有温度传感器安装螺纹孔、压力传感器安装螺纹孔、质量流量控制器安装外螺纹，与腔体介质换热管采用焊接的连接方式，所述腔体介质换热管，采用310S无缝管，双圈盘旋，所述炉外输出管，设置有温度传感器安装螺纹孔、压力传感器安装螺纹孔、质量流量控制器安装外螺纹，与腔体介质换热管采用焊接的连接方式，所述质量流量控制器，设置在炉外输出管出口端和炉外输入管入口端，分别用于测量加热前气体的流量和加热后气体的流量，所述温度传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的温度传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的流量和加热后气体的温度，所述温度传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的温度传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的温度和加热后气体的温度，所述压力传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的压力传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的压力和加热后气体的压力，所述电控箱，通过控制质量流量控制器，控制加热气体流量；电控箱设定温度是出口温度传感器测量的温度，通过控制发热丝的发热功率来，以满足设定温度。
进一步的，所述万向轮安装螺柱，均匀焊接在炉体底部，以炉体轴线为中心，均分角度为90°。
进一步的，所述把手安装螺柱，均匀焊接在炉体侧面，以炉体轴线为中心，均分角度为90°；
进一步的，所述控制箱安装螺柱，焊接在炉体侧面；
进一步的，所述密封通孔，贯穿炉体上缘面并均匀分布，以炉体轴线为中心，均分角度为30°
进一步的，所述惰性气体进孔，设置在炉体底面中心；
进一步的，所述惰性气体出孔，设置在炉体侧面；
进一步的，所述密封胶，设置在炉体上缘面；该密封胶是硅胶密封胶，设有通孔1；所述通孔1与密封通孔同轴心；
进一步的，所述炉体盖板，设有紧固通孔，通过螺栓连接，与密封胶紧密接触，使炉体密封
进一步的，所述把手，与把手安装螺柱固定采用螺丝连接的方式；
进一步的，所述万向轮，设置在炉体底部，与万向轮安装螺柱固定采用螺栓连接的方式；
进一步的，所述发热丝安装槽，是砖层与层之间的槽，由砖支撑块支撑；
本发明的有益效果是：与现有技术相比，由于本发明的固体氧化物电堆测试的气体电加热炉应用保护装置，可向炉腔内通入惰性气体，为加热多种特殊气体提供安全性支持，并设有炉内热电偶监控炉腔的温度，可保护加热盘由于过热而失效；应用硅酸铝纤维毯、氧化铝纤维毯、莫来砖在炉体构成保温装置，降低加热炉的热量损失；应用双圈式盘管，是可实际加热面积增加，使加热效率升高；应用不锈钢310S无缝管，减少由于加热介质管产生的杂质，保证加热气体有较高的洁净度，应用出口温度传感器、质量流量控制器、发热丝联动调控，保证加热气体的温度精确，降低气体温度波动范围。经上述的应用可对被加热的气体精确控制加热温度，降低加热设备的热量损失，保证加热设备运行时的安全性，保持被加热气体的洁净度不变。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1是气体电加热炉的示意图。
图2是气体电加热炉俯视图。
图3是气体电加热炉结构剖视图。
图4是气体电加热炉的耐火砖与电热丝示布置图
图5是气体电加热炉输出管结构示意图。
图6是气体电加热炉控制系统示意图
在图1-图6中：
1.炉体 2.高温针型阀 3.把手 4.把手安装螺柱 5.炉体上缘 6.密封胶 7.炉体盖板 8.电控箱 9.控制箱安装螺柱 10.常温球阀 11.惰性气体输入管道 12.脚轮 13.入口热电偶 14.入口压力传感器 15.入口质量流量控制器 16.加强筋 17.炉内热电偶 18.出口质量流量控制器 19.出口压力传感器 20.出口热电偶 21.硅酸铝纤维毯底板 22.氧化铝纤维毯底板 23.莫来砖底板 24.硅酸铝纤维毯侧板 25.氧化铝纤维毯侧板 26.氧化铝纤维异型件 27.氧化铝纤维毯顶板 28.硅酸铝纤维毯顶板 29.莫来砖防火层 30.发热丝 31.腔体介质换热管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
实施例1
一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，包括：壳体装置，保温装置、热源装置、输送装、保护装置、控制装置；
所述壳体装置，包括炉体、密封胶、炉体盖板、把手、万向轮，所述炉体，是由锈钢316材料焊接而成，底部设置有万向轮，炉体上缘与炉体盖板之间设置有密封胶，所述炉体外侧壁面设置安装有把手；
所述保温装置，包括隔热层、耐火层，所述隔热层设置在炉体和耐火层之间，包括底部隔热层、侧面隔热层、顶部隔热层，所述底部隔热层设置硅酸铝纤维毯和氧化铝纤维毯，所述硅酸铝纤维毯呈圆柱体状，柔性可压缩，设置有通孔A所述通孔与惰性气体输出管道配合，配合时，通孔发生形变，致使其内壁面与运输管外壁面紧密接触；所诉氧化铝纤维毯呈圆柱体状，柔性可压缩，设置有通孔B4，所述通孔B与惰性气体输出管道配合，配合时，通孔B发生形变，致使其内壁面与运输管外壁面紧密接触，所述侧面隔热层设置硅酸铝纤维毯、氧化铝纤维毯和氧化铝纤维异型件，所述顶部隔热层设有硅酸铝纤维毯和氧化铝纤维毯；
所述保护装置，设置有惰性气体输入管道、常温球阀、惰性气体输出管道、高温针型阀和炉内热电偶，所述惰性气体输入管道，采用不锈310S无缝管，与惰性气体进孔配合，接口处焊接密封，所述常温球阀，设置在惰性气体输入管道外端，用于开关输送惰性气体，所述惰性气体输出管道，采用不锈310S无缝管，与惰性气体出孔配合，接口处焊接密封，所述高温针型阀，设置在惰性气体输出管道外端，用于开关输送炉体内部的惰性气体；
所述输送装置，设置有炉外输入管、腔体介质换热管、炉外输出管、质量流量控制器、温度传感器和压力传感器，所述炉外输入管设置炉体内部，测试炉腔内的温度，避免炉腔温度过高，所述炉外输入管，设置有温度传感器安装螺纹孔、压力传感器安装螺纹孔、质量流量控制器安装外螺纹，与腔体介质换热管采用焊接的连接方式，所述腔体介质换热管，采用310S无缝管，双圈盘旋，所述炉外输出管，设置有温度传感器安装螺纹孔、压力传感器安装螺纹孔、质量流量控制器安装外螺纹，与腔体介质换热管采用焊接的连接方式，所述质量流量控制器，设置在炉外输出管出口端和炉外输入管入口端，分别用于测量加热前气体的流量和加热后气体的流量，所述温度传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的温度传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的流量和加热后气体的温度，所述温度传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的温度传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的温度和加热后气体的温度，所述压力传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的压力传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的压力和加热后气体的压力，所述电控箱，通过控制质量流量控制器，控制加热气体流量；电控箱设定温度是出口温度传感器测量的温度，通过控制发热丝的发热功率来，以满足设定温度。
进一步的，所述万向轮安装螺柱，均匀焊接在炉体底部，以炉体轴线为中心，均分角度为90°。
进一步的，所述把手安装螺柱，均匀焊接在炉体侧面，以炉体轴线为中心，均分角度为90°；
进一步的，所述控制箱安装螺柱，焊接在炉体侧面；
进一步的，所述密封通孔，贯穿炉体上缘面并均匀分布，以炉体轴线为中心，均分角度为30°
进一步的，所述惰性气体进孔，设置在炉体底面中心；
进一步的，所述惰性气体出孔，设置在炉体侧面；
进一步的，所述密封胶，设置在炉体上缘面；该密封胶是硅胶密封胶，设有通孔1；所述通孔1与密封通孔同轴心；
进一步的，所述炉体盖板，设有紧固通孔，通过螺栓连接，与密封胶紧密接触，使炉体密封
进一步的，所述把手，与把手安装螺柱固定采用螺丝连接的方式；
进一步的，所述万向轮，设置在炉体底部，与万向轮安装螺柱固定采用螺栓连接的方式；
进一步的，所述发热丝安装槽，是砖层与层之间的槽，由砖支撑块支撑；
实施例2
气体从炉外输入管进口端进入，经入口质量流量控制阀测量和控制流量、入口压力传感器测量压力、入口温度传感器测量温度后，进入腔体介质换热管，换热管将自身的热传递给流通的气体，是气体升温至设定的温度，换热后流出腔体介质换热管，从炉外输出管进口端流出，经入口质量流量控制阀测量和控制流量、入口压力传感器测量压力、入口压力传感器测量压力后，流出炉外输出管；加热气的精确控温，是由进口端和出口端的热电偶，炉体热电偶、发热丝，联动调控获得的，控制箱根据入口温度传感器测量温度和出口温度传感器测量温度，调控发热丝功率，炉内热电偶测量炉内温度，以为介质换热管损坏，从而控制出口加热温度；炉体的保温是由多层保温层组成，避免炉体热量损失。加热可燃气体时，需要提前向炉腔充入惰性气体，避免介质换热管因不可控因素发生泄漏使炉腔内发生燃烧。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，包括：壳体装置，保温装置、热源装置、输送装、保护装置、控制装置；
所述壳体装置，包括炉体、密封胶、炉体盖板、把手、万向轮，所述炉体，是由锈钢316材料焊接而成，底部设置有万向轮，炉体上缘与炉体盖板之间设置有密封胶，所述炉体外侧壁面设置安装有把手；
所述保温装置，包括隔热层、耐火层，所述隔热层设置在炉体和耐火层之间，包括底部隔热层、侧面隔热层、顶部隔热层，所述底部隔热层设置硅酸铝纤维毯和氧化铝纤维毯，所述硅酸铝纤维毯呈圆柱体状，柔性可压缩，设置有通孔A所述通孔与惰性气体输出管道配合，配合时，通孔发生形变，致使其内壁面与运输管外壁面紧密接触；所诉氧化铝纤维毯呈圆柱体状，柔性可压缩，设置有通孔B4，所述通孔B与惰性气体输出管道配合，配合时，通孔B发生形变，致使其内壁面与运输管外壁面紧密接触，所述侧面隔热层设置硅酸铝纤维毯、氧化铝纤维毯和氧化铝纤维异型件，所述顶部隔热层设有硅酸铝纤维毯和氧化铝纤维毯；
所述保护装置，设置有惰性气体输入管道、常温球阀、惰性气体输出管道、高温针型阀和炉内热电偶，所述惰性气体输入管道，采用不锈310S无缝管，与惰性气体进孔配合，接口处焊接密封，所述常温球阀，设置在惰性气体输入管道外端，用于开关输送惰性气体，所述惰性气体输出管道，采用不锈310S无缝管，与惰性气体出孔配合，接口处焊接密封，所述高温针型阀，设置在惰性气体输出管道外端，用于开关输送炉体内部的惰性气体；
所述输送装置，设置有炉外输入管、腔体介质换热管、炉外输出管、质量流量控制器、温度传感器和压力传感器，所述炉外输入管设置炉体内部，测试炉腔内的温度，避免炉腔温度过高，所述炉外输入管，设置有温度传感器安装螺纹孔、压力传感器安装螺纹孔、质量流量控制器安装外螺纹，与腔体介质换热管采用焊接的连接方式，所述腔体介质换热管，采用310S无缝管，双圈盘旋，所述炉外输出管，设置有温度传感器安装螺纹孔、压力传感器安装螺纹孔、质量流量控制器安装外螺纹，与腔体介质换热管采用焊接的连接方式，所述质量流量控制器，设置在炉外输出管出口端和炉外输入管入口端，分别用于测量加热前气体的流量和加热后气体的流量，所述温度传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的温度传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的流量和加热后气体的温度，所述温度传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的温度传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的温度和加热后气体的温度，所述压力传感器，设置在炉外输出管和炉外输入管的压力传感器安装螺纹孔上，分别用于测量加热前气体的压力和加热后气体的压力，所述电控箱，通过控制质量流量控制器，控制加热气体流量；电控箱设定温度是出口温度传感器测量的温度，通过控制发热丝的发热功率来，以满足设定温度。
2.根据权利要求1所述的一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，其特征在于，所述万向轮安装螺柱，均匀焊接在炉体底部，以炉体轴线为中心，均分角度为90°。
3.根据权利要求1所述的一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，其特征在于，所述把手安装螺柱，均匀焊接在炉体侧面，以炉体轴线为中心，均分角度为90°。
4.根据权利要求1所述的一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，其特征在于，所述控制箱安装螺柱，焊接在炉体侧面。
5.根据权利要求1所述的一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，其特征在于，所述密封通孔，贯穿炉体上缘面并均匀分布，以炉体轴线为中心，均分角度为30°。
6.根据权利要求1所述的一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，其特征在于，所述密封胶，设置在炉体上缘面；该密封胶是硅胶密封胶，设有通孔1；所述通孔1与密封通孔同轴心。
7.根据权利要求1所述的一种用于固体氧化物电堆测试的气体电加热装置，其特征在于，所述炉体盖板，设有紧固通孔，通过螺栓连接，与密封胶紧密接触，使炉体密封。
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