CN102235740A

CN102235740A - 感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法

Info

Publication number: CN102235740A
Application number: CN2010101808493A
Authority: CN
Inventors: 赵放
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-04
Publication date: 2011-11-09

Abstract

本发明提供了涉及化工油田及各行业在管道中加热的各种腐蚀性液体、气体流体介质的感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法，其既对感应线圈和交流加热控制电源执行元件会产生大量热能而进行冷却降温措施保证其正常工作温度和提高寿命又利用了循环传热部件将原散失到环境其产生大量的热量提高了介质温度。用螺旋翅片和吸热盘管结构、耐腐蚀和高磁导率高压复合管制成的方法解决了加热流程短、介质吸收热量时间短、导致加热器出口介质的温度不均匀现象、材质内壁会受到各种化学腐蚀、破坏强度影响其使用寿命。显著提高了加热流动介质的质量和热效率，适用各种中高温耐腐蚀气体、液体使用。

Description

感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法

技术领域

本发明要求保护涉及化工油田及各行业在管道中需要加热的各种流体介质的感应电加热器。

背景技术

随着工业迅速的发展需要节能降耗与保减排和节约能资源，改革低劣产能和低效率的加热方法、淘汰落后工艺技术与设备是我们的宗旨。由于一次能源燃烧加热方式(油炉、煤炉、天燃气炉等)的综合热效率约只有20～30％左右并会污染环境和对人类带来危害，虽然电阻加电热方式是二次能源加热方式(如电阻炉、电加热锅炉、电热管集束加热器、短路加热器、电阻式加热器、电热带、加热电缆等)，已解决了环境污染问题和大大提高了其综合热效率，但其综合热效率也只有约30～50％左右。因此淘汰或改良落后的加热方法及寻找更高先进效率的加热方法和途径就可以实现高效节能。由于电阻加电热方式有一部分以各种途径或各种方式的热量会散失到环境，影响其综合热效率。然而，目前在化工油田行业对各种流体介质已逐步采用高效的“惑应电加热器”取代电阻加电热方式，它在某些工业区域已得到了公认具有比电阻加电热方式约可以节电20～30％左右，即其综合热效率可以达到60～70％左右，它主要由“耐高温绝缘惑应线圈”、“铁磁性钢管”和“交流电源”组成，耐高温绝缘惑应线圈缠绕在铁磁性钢管上面使其中产生惑应涡流发生热量再传递给流动的介质使其升温，但它存在三个技术问题和缺陷：①由于交流加热控制电源具有较高的频率(如工频、超音频等)通过耐高温绝缘惑应线圈和其执行元件会产生大量热能，忽略利用感应线圈和交流加热控制电源执行元件的发热热能问题，为了保证其正常工作而进行冷却降温措施，它会散失到各种途径到环境，没有利用产生发热至少占8～15％总热量的比例，造成了能量浪费；②经检索以往和最近时期公布类同流体介质电磁加热器，如文献CN2913791y、CN2929438Y、CN1873340A、CN201234366Y、CN201011744Y都存在加热流程短、介质吸收热量时间短、导致加热器出口介质的温度不均匀现象；③各种性质不同介质流动经过的“铁磁性钢管”的材质内壁会受到各种化学腐蚀、强度破杯、电离失重、应力开裂等影响其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于解决现有存在的技术问题和缺陷，提供一种节能特高效率、充分利用有害发热热量又不散失到环境、能提高流体介质质量、适合各种中高温化学腐蚀气体和液体流动介质、使用方便的感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法。

本发明的发明目的是这样实现的：①对于原散失到环境的通液惑应线圈和交流加热控制电源的执行元件产生大量热量，用构成的传热泵、绝缘伴热管、通液惑应线圈、液管、液箱、的循环传热部件将其传热给螺旋盘管中的流动介质提高温度及其发热效率；②采用螺旋翅片和吸热盘管结构，大大增加了介质流动流程和加热时间；③容器的容器体、吸热盘管采用耐腐蚀和高磁导率高压复合管、涉及接触腐蚀性流动介质的所有零件采用专用不锈钢制成；④安装在进口管道中流量泵和传热泵、转速传惑器的转动动力是利用进入进口的流动介质的能量来驱动，当管道的流动介质就会推动其叶片转动使同轴的传热泵转动使循环***投入工作，同时转速传惑器发出控制信号，省略了原通液感应线圈和控制部分和执行元件的冷却水泵；⑤惑应加热控制器的惑应线圈采用通液结构，在传热泵将水或导热油形成循环管路以大大降低了工作温度提高寿命，保证了其可靠运行。

本发明与现有技术和类同产品相比具有显著效益和优点：1.利用原散失到环境的热能增加了流动介质工艺温度，明显提高了加热效率；2.大大增加了加热时间解决了加热器出口介质的温度不均匀现象，提高加热流动介质的质量；3.适用各种耐腐蚀中高温气体和液体，使用范围广泛；4.无需原通液感应线圈和控制部分和执行元件的冷却泵的驱动电能。

附图说明

附图1为本发明实施例螺旋流道部件示意图。

附图2为本发明实施例容器及通液线圈部件示意图。

附图3为本发明实施例吸盘管热部件示意图。

附图4为本发明实施例部件分解和安装以及循环传热原理示意图。

附图5为本发明实施例交流加热控制电源部件示意图。

附图6为本发明实施例电热原理图。

附图7为本发明实施例循环传热示意图。

附图8为本发明实施外观示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例一：根据图1～图7所示，本发明的感应螺旋式低碳流体电加热器的制造及其方法用于来对“氟化氢R124”化工介质从常温到工艺达到均匀工作温度320℃进行加热，其主要技术参数为电热功率需要112kw、管道直径为DN76、流量为1580kg/h、操作压力1.2MPa包括以下

a.结构：配套相应所有的进口法兰1、流量泵2、流量泵法兰3、芯轴4、螺旋翅片5、测温传惑器6、出口法兰7、芯轴法兰8、芯轴法兰保温层9、容器体10、容器法兰11、容器连接法兰12、定位导向器13、耐高温绝缘层14、通液感应线圈15、交流电源连接点16、主法兰17、吸热盘管18、盘管进口法兰19、盘管出口法兰20、排污口法兰21、闷盖22、绝缘伴热管23、支撑脚24、传热泵25、绝缘液管26、液体27、放空口28、液箱29、液箱保温层30、、交流加热控制电源(控制部分和执行元件)31、转速传惑器32、动缆33、控缆34构成，其中由五个部件组成：①螺旋流道部件由进口法兰1、流量泵2、流量泵法兰3、芯轴4、螺旋翅片5、测温传惑器6、出口法兰7、芯轴法兰8、芯轴法兰保温层9构成；②容器及通液线圈部件由容器体10、容器法兰11、容器连接法兰12、定位导向器13、耐高温绝缘层14、通液感应线圈15、交流电源连接点16；③吸热盘管部件由主法兰17、吸热盘管18、盘管进口法兰19、盘管出口法兰20、排污口法兰21、闷盖22、绝缘伴热管23、支撑脚24构成；④循环传热部件由传热泵25、绝缘液管26、液体27、放空口28、液箱29、液箱保温层30、构成；⑤交流加热控制电源部件由交流加热控制电源(控制部分和执行元件)31、转速传惑器32、动缆33、控制电缆34构成。

b.主要材质的要求：其所有法兰、管道、和凡涉及接触腐蚀性“氟化氢”长期工作状态的所有零件为Incone600不锈钢，容器的容器体10、吸热盘管18的材质为复合管(内璧为Incone600不锈钢，外璧为高磁导率10号碳钢管)，所有的金属和非金属均要求具有更高一级的耐温等级、耐化学腐蚀性和一定强度。通液惑应线圈15由电工纯铜管制成。绝缘伴热管23和绝缘液管26为FEP氟塑料制成。芯轴法兰保温层9、耐高温绝缘保温层14、液箱保温层30由玻璃棉制成。芯轴法兰8、进口法兰1、出口法兰7、流量泵法兰3、容器法兰11、主法兰17、盘管进口法兰19、盘管出口法兰20、排污口法兰21、闷盖22均为专用不锈钢制成。

c.加工方法：对金属或非金属材料具有的平面、园柱面进行机械金加工、剪切、圻湾、卷板、弯管、焊接、整形等工艺，其没有精度的元件和零件进行浇铸、压铸等工艺。

d..装配方法：感应螺旋式低碳流体电加热器的装配是由五个部件即上述①～⑤个部件按图4分别安装后按程序进行总装。螺旋流道部件按图1组装由螺旋翅片5每一圈之间的间距相等均匀缠绕在芯轴4上面进行焊接，芯轴4的轴心线与芯轴法兰8轴心线对准并焊接牢固一体，在芯轴法兰8上面装上进口法兰1及其管道、同轴上安装的流量泵2和传热泵25及转速传惑器32，<注：传热泵25、流量泵2、转速传惑器32为同轴或同步的结构>，再安装出口法兰7和管道及测温传惑器6。容器部件按图2组装由容器体10、容器法兰11、容器连接法兰12、定位导向器13焊接成一体，耐高温绝缘保温层14包覆在容器的外面，通液惑应线圈15均匀缠绕在耐高温绝缘保温层14外面。吸热盘管部件按图3组装由吸热盘管18、盘管进口法兰19、盘管出口法兰20、排污口法兰21、闷盖22、支撑脚22焊接、安装成一体，绝缘伴热管23紧帖固定在吸热盘管18壁内径的内侧。循环传热部件按图4组装首先定位和固定传热泵25、液箱29、绝缘伴热管23和交流加热控制电源31，再连接各绝缘液管26和绝缘伴热管23到通液感应线圈31及各个部件，最后覆盖液箱保温层30，装上放空口28，注入液体27。交流加热控制电源部件31按图5组装是在上述部件安装毕再连接交流加热控制电源31从动缆33到交流电源连接点16，控缆34连接到测温传惑器6和转速传惑器32。根据图6所示，说明本发明除了电源电能到交流加热控制电源31外无需使用其它电能和其它动力，而且充分利用了循环传热其执行元件、通液惑应线圈产生的大量热能为提高流动介质温度、电磁涡流加热和循环加热达到了螺旋流动介质加热高效升温，几乎没有任向损耗，效率极高。图7所示，利用了进入管道流动介质的流动能量驱驱动了流量泵2和同轴的传热泵25，由传热泵25液体27热媒带走了吸纳通液感应线圈15的热量和吸纳交流加热控制电源31的执行元件的热量，通过绝缘伴热管23、液箱29、提高了吸热盘管18中流动介质的温度。

e.调试方法：在上述部件安装毕接入管道中两端的法兰，检查管道介质进口规定的流量，确定通往交流加热控制电源31的输出控制电压和测温传惑器6和转速传惑器32的控制信号正确，利用流动介质的能量推动了流量泵2、传热泵25、同轴工作并转速传惑器32发出给交流加热控制电源31启动运行控制信号，然后通电模似或试启动运行，发现其热量全部集中在吸热盘管18中流动的“氟化氢R124”，最后管道介质出口达到均匀现象工作320℃温度，加热设备几乎没有发热现象。

感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法与其它类同产品结构及其制造方法相比具有显著区别，其特征在于(1)利用通液惑应线圈15和交流加热控制电源(执行元件)31发热热量能增加介质温度、又不会散热到环境的循环传热部件及其方法；(2)有增加介质流动流程和加热时间的螺旋翅片5结构和吸热盘18结构；(3)惑应加热容器的容器体10有加热耐腐蚀、高导磁率、高压气体和液体介质的复合管；(4)有降低工作温的通液惑应线圈15；(5)有传热泵25、流量泵2、转速传惑器32同轴或同步的结构；(6)利用流动介质的能量推动流量泵2、传热泵25工作并转速传惑器32发出控制信号。

根据图7所示，说明本发明不需要电力源利用管道介质流动能量驱动了流量泵2、传热泵25、绝缘伴热管23、液箱29、液体27、吸纳通液惑应线圈15的热量为传给吸热盘管18、吸纳交流加热控制电源31的执行元件的热量为传给吸热盘管实行了循环传热。

根据图8所示，反映了本发明外观正面概况。

实施例二：根据图1～图7所示，本发明的感应螺旋式低碳流体电加热器的制造及其方法用于来对“碳4”化工介质从常温到工艺达到工作温度570℃进行加热，其主要技术参数为电热功率需要280kw、管道直径为DN80、流量为2100NM³/h，工作压力为0.35Mpa，其所有法兰、管道、和凡涉及接触腐蚀性“碳4”长期工作状态的所有零件为Incone800不锈钢，容器体10、吸热盘管18的材质为复合管(内璧为Incone800不锈钢，外璧为高磁导率碳钢)，其余材质与上述的结构、方法相同。

以上结合附图作出的实施例，仅为便于理解和说明本发明，而并非是对本发明的限制和限定，对于感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法都可以作出各种不相同形式，有关领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以出多种变型和变化。本发明的保护范围由各权利要求限定的包括落入各权利要求范围的各种变型和变化，以及它们的等同物。

Claims

1.一种感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法，其特征是：配套相应所有的进口法兰(1)、流量泵(2)、流量泵法兰(3)、芯轴(4)、螺旋翅片(5)、测温传惑器(6)、出口法兰(7)、芯轴法兰(8)、芯轴法兰保温层(9)、容器体(10)、容器法兰(11)、容器连接法兰(12)、定位导向器(13)、耐高温绝缘层(14)、通液感应线圈(15)、交流电源连接点(16)、主法兰17()、吸热盘管(18)、盘管进口法兰(19)、盘管出口法兰(20)、排污口法兰(21)、闷盖(22)、绝缘伴热管(23)、支撑脚(24)、传热泵(25)、绝缘液管(26)、液体(27)、放空口(28)、液箱(29)、液箱保温层(30)、交流加热控制电源(控制部分和执行元件)(31)、转速传惑器(32)、动缆(33)、控缆(34)构成，其中由五个部件组成：①螺旋流道部件由进口法兰(1)、流量泵(2)、流量泵法兰(3)、芯轴(4)、螺旋翅片(5)、测温传惑器(6)、出口法兰(7)、芯轴法兰(8)、芯轴法兰保温层(9)构成；②容器及通液线圈部件由容器体(10)、容器法兰(11)、容器连接法兰(12)、定位导向器(13)、耐高温绝缘层(14)、通液感应线圈(15)、交流电源连接点(16)；③吸热盘管部件由主法兰(17)、吸热盘管(18)、盘管进口法(19)、盘管出口法兰(20)、排污口法兰(21)、闷盖(22)、绝缘伴热管(23)、支撑脚(24)构成；④循环传热部件由传热泵(25)、绝缘液管(26)、液体(27)、放空口(28)、液箱(29)、液箱保温层(30)构成；⑤交流加热控制电源部件由交流加热控制电源(控制部分和执行元件)(31)、转速传惑器(32)、动缆(33)、控制电缆(34)构成，对于原散失到环境的通液惑应线圈和交流加热控制电源的执行元件产生大量热量，用构成的传热泵、绝缘伴热管、通液惑应线圈、液管、液箱、的循环传热部件将其传热给螺旋盘管中的流动介质提高温度及其发热效率。

2.根据权利要求1所述的感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法，其特征是具有增加介质流动流程和加热时间的螺旋翅片(5)结构和吸热盘(18)结构。

3.根据权利要求1所述的感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法，其特征是容器的容器体(10)、吸热盘管(18)由外壁为高磁导率碳钢、内壁为适合耐腐蚀气体和液体介质专用不锈钢的复合管制成。

4.根据权利要求1所述的感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法，其特征是有降低工作温的通液惑应线圈(15)。

5.根据权利要求1所述的感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法，其特征是有流量泵(2)、传热泵(25)、转速传惑器(32)同轴或同步的结构。

6.根据权利要求1所述的感应螺旋式低碳流体电加热器及其制造方法，其特征是有发出给交流加热控制电源(31)启动运行控制信号的转速传惑器(32)。