一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器及其制作方法与流程

1.本发明涉及电加热器技术领域，具体涉及一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器及其制作方法。


背景技术：

2.以前大型合成氨(一般指年产30万吨及以上)多为引进装置及技术，氨合成催化剂升温还原多采用燃气加热炉供热，但近年来国产化技术的突飞猛进，大型合成氨技术及关键技术国产化趋势在大幅加快。由于燃气加热炉自身不足，越来越多的企业选择电加热代替燃气加热炉。但目前市场上的大功率电加热器(一般指4000kw及以上)一般采用单只电加热器运行，由于功率大，电流密度增加，对材质，结构，密封性能等都提出了更严格要求，处理不慎必然出现诸多运行问题，使企业遭受很多不必要的损失，也给电加热器市场的推广带来了巨大阻力。
3.原来生产规模较小，在高温高压下采用电加热管形式(小于1000kw)，现生产规模扩大，单台功率一般在2000kw-4500kw左右，采用原有模式，需用多台体积较大的容器串联。原电加热器占地面积大、制作成本大、升温速率慢、热损较高和高温情况下电加热管易损等缺点。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，以解决原电加热器占地面积大、制作成本大、升温速率慢、热损较高和高温情况下原有的电加热管易损等缺点。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，包括两相邻的电加热器本体，两相邻的电加热器本体底部之间设有将两相邻的电加热器本体内腔相连通的连接管，所述连接管底部设有出料管，所述电加热器本体顶部均设有防爆接线腔，电加热器本体内均设有电加热机构，所述电加热机构包括沿电加热器本体内腔长度方向延伸的支撑柱，所述支撑柱尾部设有定位环，支撑柱上设有三个以支撑柱轴心为圆心上下错落环绕分布的加热组件；
7.所述加热组件包括呈扇形结构或者锥形结构的支撑架，所述支撑架内侧端面呈与支撑柱外圆相契合的圆弧面，且支撑架上贯穿开设有若干用于支撑固定电炉丝的支撑槽，所述支撑槽与电炉丝相契合。
8.为了保证安装在长条矩形结构支撑槽内的电炉丝的散热效果，所述支撑槽呈长条矩形结构，且两相邻支撑槽之间的支撑架上贯穿开设有散热孔。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑槽呈圆形结构。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑架为氧化铝绝缘材料制成。
11.为了避免电加热器的电炉丝触碰到电加热器内腔壁，确保电炉丝的安全距离，所述定位环通过多个均匀分布的支撑杆与支撑柱固定连接。
12.为了避免电炉丝在升温时的弯曲，所述两相邻电炉丝两端安装有电炉丝增重块。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述加热组件远离定位环的一端设有导电杆。
14.本发明的另一种技术方案一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器的制作方法为，包括如下步骤：
15.s1、根据功率大小计算出直径及长度制作镍含量大于74％以上的电炉丝，电炉丝外表面光滑、无毛刺、无机械裂痕，同时电炉丝一体成型，电炉丝应校直不得扭曲；
16.s2、制作出氧化铝含量不低于95％的支撑架，经过耐热实验得到表面无裂纹的合格的成品；
17.s3、在直线度任意两米内不大于2毫米的不锈钢支撑柱外侧上安装氧化铝绝缘材质的支撑架与定位环，同时将电炉丝安装在支撑架内形成三个上下错落环绕分布的加热组件，并在加热组件上安装导电杆；
18.s4、将s3步骤制成的电加热器在电压2000伏的环境下耐压2分钟，完成耐压性能测试，将电加热器升温至800-900℃，保持10min并检查电炉丝接头是否因接触不良导致电阻增大发生过热现象，完成升温测试；
19.s5、在s4步骤制成的电加热器顶部安装防爆接线腔，同时在两相邻电加热器底部安装连接管，使得两相邻电加热器内腔相连通完成双塔并联，通过连接管底部的出料管进行出料。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.本发明电加热器为裸露大功率、高温、高压电加热器，俗称：合成塔电加热器、氨合成电加热器、氨合成开工电炉(压力16mpa、温度500-700度、功率2000kw-4500kw、体积：直径小于380mm，加热长度小于11000mm)。它具有体积小、功率大、升温快、成本低、占地面积小等特点，适用于高压、高温状态下工作环境，具有升温速率快、传热性能好等优点，改变了原来由金属外壳来导热慢的缺点，主要用于催化剂的升温、还原和硫化，同时根据工艺条件，在生产中可以单台电加热器独立使用，也可开启、关闭管道阀门的从而切换出电加热器，从而协助生产维修。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图；
23.图2为本发明的电加热机构的结构示意图；
24.图3为本发明的圆形支撑槽的支撑架的结构示意图；
25.图4为本发明的长条矩形支撑槽的支撑架的结构示意图；
26.图5为本发明的防爆接线腔的结构示意图；
27.图中：1、电加热器本体；2、防爆接线腔；3、连接管；4、出料管；5、电加热机构；51、支撑架；511、支撑槽；512、散热孔；52、电炉丝；53、支撑柱；54、定位环；55、支撑杆；56、导电杆；57、电炉丝增重块。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
29.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.实施例
31.结合图1-2所示，一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，包括两相邻的电加热器本体1，两相邻的电加热器本体1底部之间设有将两相邻的电加热器本体1内腔相连通的连接管3，所述连接管3底部设有出料管4，所述电加热器本体1顶部均设有防爆接线腔2，电加热器本体1内均设有电加热机构，所述电加热机构包括沿电加热器本体1内腔长度方向延伸的支撑柱53，所述支撑柱53尾部设有定位环54，所述定位环54通过多个均匀分布的支撑杆55与支撑柱53固定连接，从而避免电加热器的电炉丝52触碰到电加热器本体1内腔壁，确保电炉丝52的安全距离，支撑柱上设有三个以支撑柱53轴心为圆心上下错落环绕分布的加热组件。
32.其中，所述加热组件远离定位环54的一端设有导电杆56。
33.如图2所示，所述加热组件包括呈扇形结构或者锥形结构的采用氧化铝绝缘材料制成的支撑架51，所述支撑架51内侧端面呈与支撑柱53外圆相契合的圆弧面，从而使得支撑架51与支撑柱53连接更贴合，同时支撑柱53与支撑架51之间采用螺纹连接，从而便于支撑架51的拆卸维修与安装，且支撑架51上贯穿开设有若干用于支撑固定电炉丝52的支撑槽511，所述支撑槽511与电炉丝52相契合，且两相邻电炉丝52两端安装有电炉丝增重块57，由于每根电炉丝52的延伸率不一样，通过电炉丝增重块57的设置，从而能够协调电炉丝52在升温时的弯曲。
34.如图3所示支撑槽511呈圆形结构，当支撑槽511呈圆形结构时，电炉丝52为与支撑槽511相契合的圆形结构，电炉丝52呈圆形结构的设置，从而使得电炉丝52能够均匀散热。
35.如图4所示支撑槽511呈长条矩形结构，当支撑槽511呈长条矩形结构时，电炉丝52为与支撑槽511相契合的长条矩形结构，且两相邻支撑槽511之间的支撑架51上贯穿开设有散热孔512，从而保证安装在长条矩形结构支撑槽511内的电炉丝52的散热效果。
36.如图5所示的防爆接线腔2，所述防爆接线腔2为矩形结构，防爆接线腔2内冲入氮气，保持防爆接线腔2内干燥、让接线排与氧气隔绝、冷却防爆接线腔2，电缆从防爆接线腔2顶部进线，同时防爆接线腔2通过若干防爆密封式紧固螺栓为可拆卸式结构，从而便于电缆安装与拆卸。
37.本发明的另一种技术方案一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器的制作方法为，包括如下步骤：
38.s1、根据功率大小计算出直径及长度制作镍含量大于74％以上的电炉丝，电炉丝外表面光滑、无毛刺、无机械裂痕，同时电炉丝一体成型，电炉丝应校直不得扭曲；
39.s2、制作出氧化铝含量不低于95％的支撑架，经过耐热实验得到表面无裂纹的合格的成品；
40.s3、在直线度任意两米内不大于2毫米的不锈钢支撑柱外侧上安装氧化铝绝缘材
质的支撑架与定位环，同时将电炉丝安装在支撑架内形成三个上下错落环绕分布的加热组件，并在加热组件上安装导电杆；
41.s4、将s3步骤制成的电加热器在电压2000伏的环境下耐压2分钟，完成耐压性能测试，将电加热器升温至800-900℃，保持10min并检查电炉丝接头是否因接触不良导致电阻增大发生过热现象，完成升温测试；
42.s5、在s4步骤制成的电加热器顶部安装防爆接线腔，同时在两相邻电加热器底部安装连接管，使得两相邻电加热器内腔相连通完成双塔并联，通过连接管底部的出料管进行出料。
43.需要说明的是，同时根据工艺条件，在生产中可以单台电加热器独立使用，也可开启、关闭管道阀门的从而切换出电加热器，从而协助生产维修。
44.本发明电加热器为裸露大功率、高温、高压电加热器，俗称合成塔电加热器、氨合成电加热器、氨合成开工电炉(压力16mpa、温度500-700度、功率2000kw-4500kw、体积：直径小于380mm，加热长度小于11000mm)，它具有体积小、功率大、升温快、成本低、占地面积小等特点，适用于高压、高温状态下工作环境，它是一种裸露的直接对介质加热的一种加热器。具有升温速率快、传热性能好等优点。改变了原来由金属外壳来导热慢的缺点。主要用于催化剂的升温、还原和硫化。加热介质属于高温、高压、大功率、高危险介质的产品，电加热器根据功率的大小配置用三支不同大小的导电杆来连接三相优质cr20ni80镍鉻丝制成的电炉丝，执行标准gb/t1234-95，镍含量要大于74％以上，其外表面光滑、无毛刺、无机械裂痕等缺陷来制作。电炉丝整根丝制造、不得拼接、电炉丝应校直不得扭曲。
45.本发明的工作原理为：
46.初始温度的介质通过管道在压力的作用下进入电加热器进口，沿着电加热器内部特定的按高效散热热力学原理设计的路径，带走电热丝表面发出的大量热量，在电加热器出口得到满足工艺温度要求的介质，大功率电加热器根据高效散热热力学原理设计的路径，直接让电热丝加热，让气流带走电热丝表面发出的大量热量的原理。设计出蜂窝集束式加热器。优点：功率大、体积小、热传率快、温度高、热损小和成本低等特点。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，包括两相邻的电加热器本体(1)，其特征在于：两相邻的电加热器本体(1)底部之间设有将两相邻的电加热器本体(1)内腔相连通的连接管(3)，所述连接管(3)底部设有出料管(4)，所述电加热器本体(1)顶部均设有防爆接线腔(2)，电加热器本体(1)内均设有电加热机构(5)，所述电加热机构(5)包括沿电加热器本体(1)内腔长度方向延伸的支撑柱(53)，所述支撑柱(53)尾部设有定位环(54)，支撑柱(53)上设有三个以支撑柱(53)轴心为圆心上下错落环绕分布的加热组件；所述加热组件包括呈扇形结构或者锥形结构的支撑架(51)，所述支撑架(51)内侧端面呈与支撑柱(53)外圆相契合的圆弧面，且支撑架(51)上贯穿开设有若干用于支撑固定电炉丝(52)的支撑槽(511)，所述支撑槽(511)与电炉丝(52)相契合。2.根据权利要求1所述的一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，其特征在于：所述支撑槽(511)呈长条矩形结构，且两相邻支撑槽(511)之间的支撑架(51)上贯穿开设有散热孔(512)。3.根据权利要求1所述的一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，其特征在于：所述支撑槽(511)呈圆形结构。4.根据权利要求1所述的一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，其特征在于：所述支撑架(51)为氧化铝绝缘材料制成。5.根据权利要求1所述的一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，其特征在于：所述定位环(54)通过多个均匀分布的支撑杆(55)与支撑柱(53)固定连接。6.根据权利要求1所述的一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，其特征在于：所述两相邻电炉丝(52)两端安装有电炉丝增重块(57)。7.根据权利要求1所述的一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器，其特征在于：所述加热组件远离定位环(54)的一端设有导电杆(56)。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：s1、根据功率大小计算出直径及长度制作镍含量大于74％以上的电炉丝，电炉丝外表面光滑、无毛刺、无机械裂痕，同时电炉丝一体成型，电炉丝应校直不得扭曲；s2、制作出氧化铝含量不低于95％的支撑架，经过耐热实验得到表面无裂纹的合格的成品；s3、在直线度任意两米内不大于2毫米的不锈钢支撑柱外侧上安装氧化铝绝缘材质的支撑架与定位环，同时将电炉丝安装在支撑架内形成三个上下错落环绕分布的加热组件，并在加热组件上安装导电杆；s4、将s3步骤制成的电加热器在电压2000伏的环境下耐压2分钟，完成耐压性能测试，将电加热器升温至800-900℃，保持10min并检查电炉丝接头是否因接触不良导致电阻增大发生过热现象，完成升温测试；s5、在s4步骤制成的电加热器顶部安装防爆接线腔，同时在两相邻电加热器底部安装连接管，使得两相邻电加热器内腔相连通完成双塔并联，通过连接管底部的出料管进行出料。

技术总结
本发明涉及电加热器技术领域，具体涉及一种大功率的双塔并联高压防爆型电加热器及其制作方法，包括电加热器本体，电加热器本体上分别设有与电加热器本体内腔相连通的进料管与出料管，电加热器本体顶部设有防爆接线腔，电加热器本体内设有电加热机构，电加热机构包括沿电加热器本体内腔长度方向延伸的支撑柱，支撑柱尾部设有定位环，支撑柱上设有三个以支撑柱轴心为圆心上下错落环绕分布的加热组件，加热组件包括呈扇形结构或锥形结构的支撑架，支撑架内侧端面呈与支撑柱外圆相契合的圆弧面，且支撑架上贯穿开设有若干用于支撑固定电炉丝的支撑槽，本发明具有体积小、功率大、升温快、成本低等特点，适用于高压、高温状态下工作环境。环境。环境。


技术研发人员：兰凤江
受保护的技术使用者：镇江市兰陵电气成套有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/10/7