CN1651819A - 电热管过热蒸汽锅炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电热管过热蒸汽锅炉,包括产生饱和蒸汽的锅炉本体和产生过热蒸汽的过热器,锅炉本体和过热器中的加热元件设置为单端单出线型电热管;电热管采用Y形连接,电热管外壳和锅炉本体外壳作为中性点并可靠接地;所述的过热器中的电加热管设置为可从上或下部插入;过热器内设有能使蒸汽在其形成的通道内流动并被加热的折流板。锅炉本体内的水加热用电加热管可横向或垂直布置。本发明克服了传统电热锅炉不能产生过热蒸汽的缺点,具有结构简单、制造维修方便、无污染的特点,可在食品、卫生、化工等行业需要过热蒸汽的工艺中使用。

Description

电热管过热蒸汽锅炉
技术领域
本发明涉及电加热锅炉技术领域,特别是电阻式电热管过热蒸汽锅炉。
背景技术
电热锅炉自诞生至今已有50多年的历史,60年代后期在欧美获得较大的发展。电加热锅炉在国内的研制和推广应用则是近五、六年的事情。
电加热锅炉不仅电能利用率高,自动化程度高,使用管理方便,还具有占地面面积小、启动快、无固体燃料和炉渣处理、无污染排放的优点。从环保的角度看,电加热锅炉是最干净的。如将电加热锅炉系统做成蓄热系统,还具有对电网“移峰填谷”均衡电网负荷的作用。所以近年来电加热锅炉在一些环保要求高,尤其是“寸土寸金”的大中城市中得到了推广使用。
电加热锅炉按其加热元件可分为电阻式和电极式。电阻式电加热锅炉使用的电热元件就是我们常见的电加热管。电极式电加热锅炉则将通有低压(600V以下)或高压(15000V)的电极直接插入锅炉水中,电流通过电极和水时,就产生热水和蒸汽。这种锅炉在我国已用于核电站作为机组起动时的备用汽源锅炉。目前国内生产的电加热锅炉均为电阻式电加热锅炉,全部采用电阻式电热元件。为此,我国JB/T10393-2002《电加热锅炉技术条件》标准中的条款也都是针对采用电阻式电热元件的电加热锅炉而制定的。当前国内外无论采用何种电加热元件的电加热锅炉都没有能够产生过热蒸汽的电加热锅炉,全都是供热水(95℃以下)和饱和蒸汽的电加热锅炉。由于锅炉产生的饱和蒸汽温度与工作压力对应,要使饱和蒸汽温度超过200℃,工作压力就要超过1.75Mpa(ts=205.73℃),这就在很大程度上限制了电加热锅炉的使用。另外,由于常见的电阻式电加热管大都采用U型,所以组装、检修、换管都极不方便。
发明内容
为克服电加热锅炉不能产生过热蒸汽的局限性和组装、检修不方便的缺陷,本发明提供一种单端单出线电热管过热蒸汽锅炉。
本发明是采用以下技术方案实现的:
该电热管过热蒸汽锅炉,包括产生饱和蒸汽的锅炉本体和产生过热蒸汽的过热器,其中,锅炉本体和过热器中的加热元件设置为单端单出线型的电热管,电热管采用Y形连接,电热管外壳和锅炉本体外壳作为中性点并可靠接地。
所述的电热管通过螺纹与锅炉本体和过热器筒体连接,直接插入锅炉本体和过热器筒体中。
所说的电热管三个为一组,将A、B、C三相分别与三根电加热管的引出端子连接。
所述的电热管为已有单端单出线型电热管,其结构包括金属管、螺旋形发热体、结晶氧化镁粉填充体、引出端子和密封组件;在金属管的中心沿轴向设有螺旋形铁铬铝或镍铬合金丝为发热体,在发热丝与金属管中间的空隙部分,由具有良好导热性和电绝缘性的结晶氧化镁粉作为填充体;发热体电热丝的一端与该电热管的引出端子联接,另一端直接与金属管体焊在一起;电热管的密封组件采用传统的螺纹联接。
所述的过热器中的电加热管设置为可从上或下部插入;过热器内设有能使蒸汽在其形成的通道内流动并被加热的折流板。锅炉本体内的水加热用电加热管可横向或垂直布置。
所述的锅炉本体和过热器可采用立式或卧式布置。
所述的电加热管直径为16-20mm,管壁表面热负荷用于加热过热蒸汽时为2.3-2.5w/cm2,加热热水的钢管为8-10w/cm2
本发明产品也可将锅炉做成多个单元并联使用,以扩大过热蒸汽产量。
本发明产品仅使用本体部分时,可作为普通饱和蒸汽锅炉使用。过热器部分也可单独作为蒸汽加热器使用。
本发明为产生过热蒸汽,将锅炉设计为产生饱和蒸汽的本体和产生过热蒸汽的过热器两大部分。产生饱和蒸汽的本体其结构与普通的电加热锅炉相似,但将过去使用的U型电热管或单端双出线的电热管换成了单端单出线电热管。电热管通过螺纹与锅炉本体的筒体连接,直接插入锅炉本体的筒体中。过热器与常见的列管换热器结构类似,电热管同样通过螺纹与过热器筒体连接,直接插入过热器筒体中。饱和蒸汽通过管座引进过热器筒体内,按照折流板分隔出的流道,在电热管外做“S”型流动,直至加热到需要的过热蒸汽温度。
由于每根电加热管内加热丝的另一端均与管子焊接,三个加热管的另一端实际上连在一起形成了Y形接法,锅炉外壳也成了中性点,通电后即可工作,加热水或饱和蒸汽。正因为锅炉外壳成为中性点,所以采用该种电热元件加热方式的锅炉本体必须良好接地,应按变压器接地的要求进行计算和安装。
本发明的电热管可以很容易地通过螺纹固定在锅炉本体上或拆下。一旦锅炉个别电热管损坏,即使锅炉本体内充满了水,只要把本体上的所有阀门关闭,换管时锅水也不会流出,更换电热管十分方便。与传统的电加热锅炉相比,最大的创新在于:一、增加了电加热管组成的过热器,可产生过热蒸汽;二、使用了单端单出线电加热管,每根管子只有一个引出端与相线连接。采用Y形连接,锅筒即为中性点,并采取可靠的方式接地。
本发明的积极效果是:首先,突破了现有电加热蒸汽锅炉不能产生过热蒸汽的局限性,大大拓宽了电加热蒸汽锅炉的应用范围,避免了因单独上过热蒸汽设备而发生过多的投资;其次,因本发明设备紧凑合理,占地面积小,也节省了寸土寸金的土地;另外,由于采用了单端单出线电热管,避免了U型电热管或单端双出线电热管锅炉制造、接线复杂,维修工作量大的缺点。本发明产品具有适用范围广、制造简单的特点。热效率可达97%以上,无污染,可在国家规定的一类地区使用,可用于食品、卫生、化工等行业需要过热蒸汽的工艺中。
附图说明
图1为本发明电热锅炉的立式结构示意图;
图2为本发明中电加热管部分的示意图;
图3为本发明电热锅炉的卧式结构示意图;
图4为图3的A-A面剖示图。
其中:1.锅炉本体,2.热水电加热管,3.本体水位测量及控制仪,4.本体压力测量及控制表,5.汽水分离器,6.本体安全阀,7.饱和蒸汽输送管,8.过热器电加热管,9.过热器折流板,10.过热器本体,11.过热器压力测量及控制表,12.过热器温度测量及控制仪表,13.过热器安全阀,14.过热器出口,15.过热器支座,16.疏水阀,17.本体支座,18.本体排污阀,19.接地装置,20.金属管,21.螺旋形发热体,22.结晶氧化镁粉填充体,23.引出端子,24.密封组件。其中3、4、6、11、12、13、16、18是国家相关规程中要求必须设置的阀门和安全仪表。
具体实施方式
实施例1:结构如图1和图2所示,其中,图1示出的是蒸发量为1T/H,工作压力为8Kgf/cm2,过热蒸汽温度为450℃的电加热过热蒸汽锅炉简图,立式布置。锅炉分为包括产生饱和蒸汽的锅炉本体1和产生过热蒸汽的过热器10两部分,锅炉本体1和过热器10中的电热管2、8均为单端单出线型电热管,采用Y形连接,电热管外壳20和锅炉本体1和过热器10的外壳作为中性点并可靠接地。锅炉本体1的筒体直径900mm,壁厚10mm;其两端焊有椭圆形封头。锅炉本体1为立式结构布置,其下部为水空间,上部为汽空间。90根热功率8.5KW的单端单出线电热管2通过螺纹联接在本体1上并将加热端插入水中,呈横向布置。过热器10直径700mm,壁厚8mm,采用立式布置。其上端焊有椭圆形封头,上部焊有法兰并通过管板与法兰连接实现密封。96根直径20mm、长度2000mm、热功率3KW的单端单出电热管8通过过热器上部管板的螺孔插入过热器10内并固定在管板上。锅炉本体和过热器电热管2、8的金属管20均采用18-8型不锈钢管制造;由图2示出,在金属管20的中心沿轴向设有螺旋形铁铬铝合金丝发热体21,在发热丝21与金属管20中间的空隙部分,由结晶氧化镁粉填充体22填充;密封组件24采用螺纹联接;发热体电热丝21的一端与电热管的引出端子23联接,另一端直接与金属管体20焊在一起。单端单出线电热管2、8接线时,总数的三分之一与电源A相相线连接,三分之一与电源B相相线连接,三分之一与电源C相相线连接。为使锅炉在投入使用时不致因负荷过大而对供电线路产生冲击,并使锅炉具有良好的调控能力,无论本体电热管2还是过热器电热管8在接线时均被分成若干组,每组电热管根数均为3的倍数并通过控制器控制投入,使各组电热管具有循环投用,顺序退出的功能。
锅炉运行时,锅水先在锅炉本体1中被加热成饱和蒸汽,然后进入过热器本体10中被加热成过热蒸汽。热水电加热管2加热锅炉本体1中的锅水,使之成为带有一定压力的饱和蒸汽,饱和蒸汽经汽水分离器5分离后通过饱和蒸汽输送管7进入过热器本体10内。过热器本体10内装有过热器电加热管8和折流板9。进入过热器10的饱和蒸汽沿折流板9形成的“S”型通道流动,并被过热器电加热管8逐渐加热,最后变为过热蒸汽通过过热器出口14送往用户。图中3、4、6、11、12、13、16、18是国家相关规程中要求必须设置的阀门和安全仪表。锅炉本体1与过热器10加热源均为单端单出线电加热管,电加热管直径取17mm,管壁表面热负荷用于加热过热蒸汽时取2.3w/cm2,加热热水的钢管可取8.5w/cm2。由于单端单出线电加热管必须采取Y形连接,所以其工作电压为220V。锅炉本体1和过热器本体10采用20g钢板制造,本锅炉产生450℃的过热蒸汽。
实施例2:如图3和图4所示,锅炉本体和过热器为卧式布置。其中,锅炉本体1的筒体两端焊有平板形封头。锅炉本体1下部为水空间,上部为汽空间。90根热功率8.5KW的单端单出线电热管2通过螺纹联接在本体1一端的平板形封头上,电热管采用横向布置。过热器10直径700mm,壁厚8mm,其一端焊有平板形封头,另一端焊有法兰并通过管板与法兰连接实现密封。96根直径20mm、长度2000mm、热功率3KW的单端单出电热管8通过过热器上部管板的螺孔插入过热器10内并固定在管板上。其他同实施例1。

Claims (6)

1、一种电热管过热蒸汽锅炉,包括产生饱和蒸汽的锅炉本体和产生过热蒸汽的过热器,其特征在于,锅炉本体和过热器中的加热元件设置为单端单出线型的电热管,电热管采用Y形连接,电热管外壳和锅炉本体外壳作为中性点并可靠接地。
2、根据权利要求1所述的电热管过热蒸汽锅炉,其特征在于,所说的电热管通过螺纹与锅炉本体和过热器筒体连接,直接插入锅炉本体和过热器筒体中。
3、根据权利要求1或2所述的电热管过热蒸汽锅炉,其特征在于,所说的电热管三个为一组,将A、B、C三相分别与三根电加热管的引出端子连接。
4、根据权利要求1或2或3所述的电热管过热蒸汽锅炉,其特征在于,所说的电热管的结构包括金属管、螺旋形发热体、结晶氧化镁粉填充体、引出端子和密封组件;在金属管的中心沿轴向设有螺旋形铁铬铝或镍铬合金丝为发热体,在发热丝与金属管中间的空隙部分,由具有良好导热性和电绝缘性的结晶氧化镁粉作为填充体;发热体电热丝的一端与该电热管的引出端子联接,另一端直接与金属管体焊在一起;电热管的密封组件采用螺纹联接。
5、根据权利要求1或2所述的电热管过热蒸汽锅炉,其特征在于,过热器内设有能使蒸汽在其形成的通道内流动并被加热的折流板。
6、根据权利要求1所述的电热管过热蒸汽锅炉,其特征在于,锅炉本体和过热器采用立式或卧式布置。
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