高温热辐射型防爆加热器及控制系统技术方案

本发明专利技术涉及高温热辐射型防爆加热器及控制系统，属于电加热设备技术领域。本发明专利技术的结构包括立式压力管道，所述立式压力管道的表面具有柔性缠绕的金属管状电热元件，所述金属管状电热元件形成防爆接线腔室,所述立式压力管道的介质进、出口以及上、下表面均安置温度监测器,所述温度监测器与控制柜电连接。本发明专利技术的有益效果是：满足工艺气体的特性和防爆区域爆炸性环境要求的限制，将金属管状电热元件表面温度控制在允许的易燃易爆工况条件下不闪爆，其升温速度快、防爆区域安全性能高、散热均匀性好、加热效率高且成本低。具有安全系数高，性能稳定，使用寿命较长，应用范围很广等特点。应用范围很广等特点。应用范围很广等特点。

【技术实现步骤摘要】
高温热辐射型防爆加热器及控制系统


[0001]本专利技术涉及高温热辐射型防爆加热器及控制系统，属于电加热设备


技术介绍

[0002]随着工业的飞速发展，应用领域的不断扩大，如今的市场特别是化工、环保尾气热处理行业对高温可燃性工业气体辅助升温加热设备需求随之加大，特别是对防爆区域设备安全性能要求不断提升，科技创新产品层出不穷。原先采用金属管状电热元件插入压力容器工艺管道对工艺介质进行直接加热，在确保设备及工艺在具备易燃易爆安全条件的工况下，工艺气体温度一般都不超过300℃，即使将电热管材料换成（310S、Incoloy800等）也达不到用户工艺升温要求，且最大缺陷就是因为工艺气体的特性和防爆区域爆炸性环境要求的限制，需要将金属管状电热元件表面温度控制在允许的易燃易爆工况条件下不闪爆，风险很大，一旦失爆，后果不堪设想。如果单独采用电热管设计制造一套电加热器设备与工艺压力管道对接，金属管状电热元件数量必须增多，设备外形体积加大，且加热元件材质需要引进国外进口耐高温原材料配件（Alloy625镍铬合金无缝钢管、日本进口达泰豪高纯度氧化镁粉、进口康奈尔镍铬合金丝），采购周期长，制造成本太高，没有市场竞争优势，工艺升温效果也很难保证。为应对日益积累的用户需求，具备易燃易爆安全条件工况下保证工艺温度达到500～600℃以上高温可燃性气体加热难度在不断加大，与其相匹配的设备研发在国内属于空白。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种高温热辐射型防爆电加热器及控制系统，确保管道内可燃性工艺气体出口温度达到600℃左右。
[0004]基于上述目的，本专利技术的高温热辐射型防爆加热器的结构包括立式压力管道，所述立式压力管道的表面具有柔性缠绕的金属管状电热元件，所述金属管状电热元件连接防爆接线底板形成防爆接线腔室,所述立式压力管道的介质进、出口以及上、下表面均安置温度监测器。
[0005]上述结构中的所述金属管状电热元件的管径为6mm，材质为TP310S或Incoloy800。金属管状电热元件之间的间距为2
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3mm。所述金属管状电热元件穿过防爆接线腔底板焊接组装构成防爆接线腔室。所述金属管状电热元件的表面设有温度监测器。所述防超温监测元件电连接控制系统。上述结构中的温度监测器为防爆电热偶。
[0006]因为工艺气体的特性和防爆区域爆炸性环境要求的限制，需要将金属管状电热元件表面温度控制在允许的易燃易爆工况条件下不闪爆，风险很大，金属管状电热元件数量就要增多，设备外形体积加大，且加热元件材质需要引进国外进口耐高温原材料配件（Alloy625镍铬合金无缝钢管、日本进口达泰豪高纯度氧化镁粉、进口康奈尔镍铬合金丝），采购周期长，制造成本太高，没有市场竞争优势，工艺升温效果也很难保证。本专利技术通过对工艺压力管道（材质TP321）外围圆周上面紧密缠绕金属管状电热元件（管径φ6mm,材质
TP310S或Incoloy800等），确保管道内可燃性工艺气体出口温度能够达到600℃左右,彻底解决了以前化工、炼油、环保尾气的工艺管道外高热效升温的有效处理。
[0007]本专利技术进一步提供用于高温热辐射型防爆加热器的控制系统，包括控制柜，所述控制柜内设有温度控制单元，就地/远程切换单元以及仪表衔接单元；所述温度控制单元分为调节加热器温度单元——可控硅电力调整器，调节功率输出大小，电阻信号反馈给温控仪表，用于控制并改变加热器的工艺操作温度；加热器过热保护单元——与安置在加热器内的防超温监测元件连接，用于加热器超过设定温度时报警，切断加热器工作；加热器进口温度监测单元——与安置在加热器进口处的测温元件连接，用于显示和检测加热器进口温度；加热器出口温度调节单元——与安置在加热器出口的测温元件连接，用于将出口温度信号与设定的工艺温度比较，控制加热器功率;所述就地/远程切换单元包括安置在控制柜的就地/远程切换开关和DCS调节温度选择开关；所述仪表衔接单元包括控制柜至DCS信号，加热器至控制柜信号和DCS至控制柜信号。
[0008]上述控制系统还包括过流保护单元——设三个快熔（A、B、C三相）;冷却单元——强制风冷，可控硅调功散热装置安装有散热风扇，三相不平衡小于2%。
[0009]所述出口温度控制单元接收加热器出口温度信号与其设定所需的工艺温度进行比较，输出一个4
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20mA PID调控信号给电力调整器，做到0
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100%无级调功，使加热器输出功率平滑而稳定；此外，温控仪表也可以将测得的出口温度变送4
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20mA信号去DCS，DCS根据工艺温度比较运算，输出PID调控信号给电力调整器，控制加热器功率；所述加热器过热保护单元为加热器电热管表面或炉膛超温保护，在加热器内中设置高精度过热保护测温点，内部测温元件为Pt100铂电阻或K型热电偶，测量加热器内部电热管表面或炉膛超温保护的温度信号输送至控制柜内的温度仪表上，实时检测加热器电热管表面或炉膛超温保护的温度,在温度仪表上显示和设定电加热器电热管表面或炉膛超温保护温度，当电加热器因某些原因电热管表面或炉膛出现超温时，温控表发出指令,切断该台加热器的工作，并同时发出报警;所述加热器进口温度监测单元是加热器的进口处设置的高精度测温点，测温元件为Pt100铂电阻或K型热电偶，信号输送至控制柜的温度仪表上，实时显示和检测加热器进口温度；所述控制柜设就地/远程开关，就地为控制柜进行启停，远程为DCS进行启停，开关在远程位置送远程允许信号给DCS，DCS在接收到此信号后再对加热器进行操作,设置有DCS调节温度的选择开关，用于切换仪表调节温度和DCS调节两种模式；所述控制柜至DCS信号为加热器工作信号无源、远程允许启停信号无源、加热器综合故障信号无源以及变送出口温度信号4
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20mA；所述加热器至控制柜信号为加热器入口温度信号、加热器出口温度信号和加热器炉膛温度信号;所述DCS至控制柜信号为启动电加热器信号无源、停止电加热器信号无源和PID调节信号4
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20mA。
[0010]使用时，将高温热辐射型防爆加热器插入压力容器工艺管道对工艺介质进行直接加热，并通过控制系统采用全可调的控制方式，增大介质调温的调整量，采用此种控制可延
长电气元件的使用寿命；加热器工作后，控制部分可灵活的改变操作温度，达到最佳的加热操作，使加热器输出温度均匀，升温稳定；温度跟踪精度高，反应快，热效率高，节约能量；加热器内设置电热元件过热保护，能有效避免超温干烧现象，延长电加热器的使用寿命。控制系统能根据控制信号调节出口温度，能长期稳定地工作。超温保护: 内设超温测温探头，当温度超过设定值时，切断加热器工作。本专利技术的有益效果是：满足工艺气体的特性和防爆区域爆炸性环境要求的限制，将金属管状电热元件表面温度控制在允许的易燃易爆工况条件下不闪爆，其升温速度快、防爆区域安全性能高、散热均匀性好、加热效率高且成本低。具有安全系数高，性能稳定，使用寿命较长，应用范围广等特点。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高温热辐射型防爆加热器，包括立式压力管道，其特征在于：所述立式压力管道的表面具有柔性缠绕的金属管状电热元件，所述金属管状电热元件连接防爆接线底板形成防爆接线腔室,所述立式压力管道的介质进、出口以及上、下表面均安置温度监测器，所述温度监测器与控制柜电连接。2.根据权利要求1所述高温热辐射型防爆加热器，其特征在于：所述金属管状电热元件的管径为6mm，材质为TP310S或Incoloy800。3.根据权利要求2所述高温热辐射型防爆加热器，其特征在于：金属管状电热元件之间的间距为2
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3mm。4.根据权利要求2所述高温热辐射型防爆加热器，其特征在于：所述金属管状电热元件穿过防爆接线腔底板焊接组装构成防爆接线腔室。5.根据权利要求2所述高温热辐射型防爆加热器，其特征在于：所述金属管状电热元件的表面设有温度监测器。6.根据权利要求5所述高温热辐射型防爆加热器，其特征在于：所述防超温监测元件电连接控制系统。7.根据权利要求1或5所述高温热辐射型防爆加热器，其特征在于：所述温度监测器为防爆电热偶。8.一种高温热辐射型防爆加热器的控制系统，其特征在于：包括控制柜，所述控制柜内设有温度控制单元，就地/远程切换单元以及仪表衔接单元；所述温度控制单元分为调节加热器温度单元——可控硅电力调整器调节功率，电阻信号反馈至系统，用于控制和改变加热器的操作温度；加热器过热保护单元——与安置在加热器内的防超温监测元件连接，用于加热器超过设定温度时报警，切断加热器工作；加热器进口温度监测单元——与安置在加热器进口处的测温元件连接，用于显示和检测加热器进口温度；加热器出口温度调节单元——与安置在加热器出口的测温元件连接，用于将出口温度信号与设定的工艺温度比较，控制加热器功率;所述就地/远程切换单元包括安置在控制柜的就地/远程切换开关和DCS调节温度选择开关；所述仪表衔接单元包括控制柜至DCS信号，加热器至控制柜信号和DCS至控制柜信号。9.根据权利要求8所述高温热辐射型防爆加热器的控制系统，其特征在于：还包括过流保护单元——设三个快熔为A...

【专利技术属性】
技术研发人员：王太峰，王太祥，季成富，
申请(专利权)人：镇江裕太防爆电加热器有限公司，
类型：发明
国别省市：