電熱管過熱蒸汽鍋爐的製作方法
2023-05-28 09:08:26
專利名稱：電熱管過熱蒸汽鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及電加熱鍋爐技術領域，特別是電阻式電熱管過熱蒸汽鍋爐。
背景技術：
電熱鍋爐自誕生至今已有50多年的歷史，60年代後期在歐美獲得較大的發展。電加熱鍋爐在國內的研製和推廣應用則是近五、六年的事情。
電加熱鍋爐不僅電能利用率高，自動化程度高，使用管理方便，還具有佔地面面積小、啟動快、無固體燃料和爐渣處理、無汙染排放的優點。從環保的角度看，電加熱鍋爐是最乾淨的。如將電加熱鍋爐系統做成蓄熱系統，還具有對電網「移峰填谷」均衡電網負荷的作用。所以近年來電加熱鍋爐在一些環保要求高，尤其是「寸土寸金」的大中城市中得到了推廣使用。
電加熱鍋爐按其加熱元件可分為電阻式和電極式。電阻式電加熱鍋爐使用的電熱元件就是我們常見的電加熱管。電極式電加熱鍋爐則將通有低壓(600V以下)或高壓(15000V)的電極直接插入鍋爐水中，電流通過電極和水時，就產生熱水和蒸汽。這種鍋爐在我國已用於核電站作為機組起動時的備用汽源鍋爐。目前國內生產的電加熱鍋爐均為電阻式電加熱鍋爐，全部採用電阻式電熱元件。為此，我國JB/T10393-2002《電加熱鍋爐技術條件》標準中的條款也都是針對採用電阻式電熱元件的電加熱鍋爐而制定的。當前國內外無論採用何種電加熱元件的電加熱鍋爐都沒有能夠產生過熱蒸汽的電加熱鍋爐，全都是供熱水(95℃以下)和飽和蒸汽的電加熱鍋爐。由於鍋爐產生的飽和蒸汽溫度與工作壓力對應，要使飽和蒸汽溫度超過200℃，工作壓力就要超過1.75Mpa(ts＝205.73℃)，這就在很大程度上限制了電加熱鍋爐的使用。另外，由於常見的電阻式電加熱管大都採用U型，所以組裝、檢修、換管都極不方便。
發明內容
為克服電加熱鍋爐不能產生過熱蒸汽的局限性和組裝、檢修不方便的缺陷，本發明提供一種單端單出線電熱管過熱蒸汽鍋爐。
本發明是採用以下技術方案實現的該電熱管過熱蒸汽鍋爐，包括產生飽和蒸汽的鍋爐本體和產生過熱蒸汽的過熱器，其中，鍋爐本體和過熱器中的加熱元件設置為單端單出線型的電熱管，電熱管採用Y形連接，電熱管外殼和鍋爐本體外殼作為中性點並可靠接地。
所述的電熱管通過螺紋與鍋爐本體和過熱器筒體連接，直接插入鍋爐本體和過熱器筒體中。
所說的電熱管三個為一組，將A、B、C三相分別與三根電加熱管的引出端子連接。
所述的電熱管為已有單端單出線型電熱管，其結構包括金屬管、螺旋形發熱體、結晶氧化鎂粉填充體、引出端子和密封組件；在金屬管的中心沿軸向設有螺旋形鐵鉻鋁或鎳鉻合金絲為發熱體，在發熱絲與金屬管中間的空隙部分，由具有良好導熱性和電絕緣性的結晶氧化鎂粉作為填充體；發熱體電熱絲的一端與該電熱管的引出端子聯接，另一端直接與金屬管體焊在一起；電熱管的密封組件採用傳統的螺紋聯接。
所述的過熱器中的電加熱管設置為可從上或下部插入；過熱器內設有能使蒸汽在其形成的通道內流動並被加熱的折流板。鍋爐本體內的水加熱用電加熱管可橫向或垂直布置。
所述的鍋爐本體和過熱器可採用立式或臥式布置。
所述的電加熱管直徑為16-20mm，管壁表面熱負荷用於加熱過熱蒸汽時為2.3-2.5w/cm2，加熱熱水的鋼管為8-10w/cm2。
本發明產品也可將鍋爐做成多個單元並聯使用，以擴大過熱蒸汽產量。
本發明產品僅使用本體部分時，可作為普通飽和蒸汽鍋爐使用。過熱器部分也可單獨作為蒸汽加熱器使用。
本發明為產生過熱蒸汽，將鍋爐設計為產生飽和蒸汽的本體和產生過熱蒸汽的過熱器兩大部分。產生飽和蒸汽的本體其結構與普通的電加熱鍋爐相似，但將過去使用的U型電熱管或單端雙出線的電熱管換成了單端單出線電熱管。電熱管通過螺紋與鍋爐本體的筒體連接，直接插入鍋爐本體的筒體中。過熱器與常見的列管換熱器結構類似，電熱管同樣通過螺紋與過熱器筒體連接，直接插入過熱器筒體中。飽和蒸汽通過管座引進過熱器筒體內，按照折流板分隔出的流道，在電熱管外做「S」型流動，直至加熱到需要的過熱蒸汽溫度。
由於每根電加熱管內加熱絲的另一端均與管子焊接，三個加熱管的另一端實際上連在一起形成了Y形接法，鍋爐外殼也成了中性點，通電後即可工作，加熱水或飽和蒸汽。正因為鍋爐外殼成為中性點，所以採用該種電熱元件加熱方式的鍋爐本體必須良好接地，應按變壓器接地的要求進行計算和安裝。
本發明的電熱管可以很容易地通過螺紋固定在鍋爐本體上或拆下。一旦鍋爐個別電熱管損壞，即使鍋爐本體內充滿了水，只要把本體上的所有閥門關閉，換管時鍋水也不會流出，更換電熱管十分方便。與傳統的電加熱鍋爐相比，最大的創新在於一、增加了電加熱管組成的過熱器，可產生過熱蒸汽；二、使用了單端單出線電加熱管，每根管子只有一個引出端與相線連接。採用Y形連接，鍋筒即為中性點，並採取可靠的方式接地。
本發明的積極效果是首先，突破了現有電加熱蒸汽鍋爐不能產生過熱蒸汽的局限性，大大拓寬了電加熱蒸汽鍋爐的應用範圍，避免了因單獨上過熱蒸汽設備而發生過多的投資；其次，因本發明設備緊湊合理，佔地面積小，也節省了寸土寸金的土地；另外，由於採用了單端單出線電熱管，避免了U型電熱管或單端雙出線電熱管鍋爐製造、接線複雜，維修工作量大的缺點。本發明產品具有適用範圍廣、製造簡單的特點。熱效率可達97％以上，無汙染，可在國家規定的一類地區使用，可用於食品、衛生、化工等行業需要過熱蒸汽的工藝中。
圖1為本發明電熱鍋爐的立式結構示意圖；圖2為本發明中電加熱管部分的示意圖；
圖3為本發明電熱鍋爐的臥式結構示意圖；圖4為圖3的A-A面剖示圖。
其中1.鍋爐本體，2.熱水電加熱管，3.本體水位測量及控制儀，4.本體壓力測量及控制表，5.汽水分離器，6.本體安全閥，7.飽和蒸汽輸送管，8.過熱器電加熱管，9.過熱器折流板，10.過熱器本體，11.過熱器壓力測量及控制表，12.過熱器溫度測量及控制儀表，13.過熱器安全閥，14.過熱器出口，15.過熱器支座，16.疏水閥，17.本體支座，18.本體排汙閥，19.接地裝置，20.金屬管，21.螺旋形發熱體，22.結晶氧化鎂粉填充體，23.引出端子，24.密封組件。其中3、4、6、11、12、13、16、18是國家相關規程中要求必須設置的閥門和安全儀表。
具體實施例方式
實施例1結構如圖1和圖2所示，其中，圖1示出的是蒸發量為1T/H，工作壓力為8Kgf/cm2，過熱蒸汽溫度為450℃的電加熱過熱蒸汽鍋爐簡圖，立式布置。鍋爐分為包括產生飽和蒸汽的鍋爐本體1和產生過熱蒸汽的過熱器10兩部分，鍋爐本體1和過熱器10中的電熱管2、8均為單端單出線型電熱管，採用Y形連接，電熱管外殼20和鍋爐本體1和過熱器10的外殼作為中性點並可靠接地。鍋爐本體1的筒體直徑900mm，壁厚10mm；其兩端焊有橢圓形封頭。鍋爐本體1為立式結構布置，其下部為水空間，上部為汽空間。90根熱功率8.5KW的單端單出線電熱管2通過螺紋聯接在本體1上並將加熱端插入水中，呈橫向布置。過熱器10直徑700mm，壁厚8mm，採用立式布置。其上端焊有橢圓形封頭，上部焊有法蘭並通過管板與法蘭連接實現密封。96根直徑20mm、長度2000mm、熱功率3KW的單端單出電熱管8通過過熱器上部管板的螺孔插入過熱器10內並固定在管板上。鍋爐本體和過熱器電熱管2、8的金屬管20均採用18-8型不鏽鋼管制造；由圖2示出，在金屬管20的中心沿軸向設有螺旋形鐵鉻鋁合金絲髮熱體21，在發熱絲21與金屬管20中間的空隙部分，由結晶氧化鎂粉填充體22填充；密封組件24採用螺紋聯接；發熱體電熱絲21的一端與電熱管的引出端子23聯接，另一端直接與金屬管體20焊在一起。單端單出線電熱管2、8接線時，總數的三分之一與電源A相相線連接，三分之一與電源B相相線連接，三分之一與電源C相相線連接。為使鍋爐在投入使用時不致因負荷過大而對供電線路產生衝擊，並使鍋爐具有良好的調控能力，無論本體電熱管2還是過熱器電熱管8在接線時均被分成若干組，每組電熱管根數均為3的倍數並通過控制器控制投入，使各組電熱管具有循環投用，順序退出的功能。
鍋爐運行時，鍋水先在鍋爐本體1中被加熱成飽和蒸汽，然後進入過熱器本體10中被加熱成過熱蒸汽。熱水電加熱管2加熱鍋爐本體1中的鍋水，使之成為帶有一定壓力的飽和蒸汽，飽和蒸汽經汽水分離器5分離後通過飽和蒸汽輸送管7進入過熱器本體10內。過熱器本體10內裝有過熱器電加熱管8和折流板9。進入過熱器10的飽和蒸汽沿折流板9形成的「S」型通道流動，並被過熱器電加熱管8逐漸加熱，最後變為過熱蒸汽通過過熱器出口14送往用戶。圖中3、4、6、11、12、13、16、18是國家相關規程中要求必須設置的閥門和安全儀表。鍋爐本體1與過熱器10加熱源均為單端單出線電加熱管，電加熱管直逕取17mm，管壁表面熱負荷用於加熱過熱蒸汽時取2.3w/cm2，加熱熱水的鋼管可取8.5w/cm2。由於單端單出線電加熱管必須採取Y形連接，所以其工作電壓為220V。鍋爐本體1和過熱器本體10採用20g鋼板製造，本鍋爐產生450℃的過熱蒸汽。
實施例2如圖3和圖4所示，鍋爐本體和過熱器為臥式布置。其中，鍋爐本體1的筒體兩端焊有平板形封頭。鍋爐本體1下部為水空間，上部為汽空間。90根熱功率8.5KW的單端單出線電熱管2通過螺紋聯接在本體1一端的平板形封頭上，電熱管採用橫向布置。過熱器10直徑700mm，壁厚8mm，其一端焊有平板形封頭，另一端焊有法蘭並通過管板與法蘭連接實現密封。96根直徑20mm、長度2000mm、熱功率3KW的單端單出電熱管8通過過熱器上部管板的螺孔插入過熱器10內並固定在管板上。其他同實施例1。
權利要求
1.一種電熱管過熱蒸汽鍋爐，包括產生飽和蒸汽的鍋爐本體和產生過熱蒸汽的過熱器，其特徵在於，鍋爐本體和過熱器中的加熱元件設置為單端單出線型的電熱管，電熱管採用Y形連接，電熱管外殼和鍋爐本體外殼作為中性點並可靠接地。
2.根據權利要求1所述的電熱管過熱蒸汽鍋爐，其特徵在於，所說的電熱管通過螺紋與鍋爐本體和過熱器筒體連接，直接插入鍋爐本體和過熱器筒體中。
3.根據權利要求1或2所述的電熱管過熱蒸汽鍋爐，其特徵在於，所說的電熱管三個為一組，將A、B、C三相分別與三根電加熱管的引出端子連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的電熱管過熱蒸汽鍋爐，其特徵在於，所說的電熱管的結構包括金屬管、螺旋形發熱體、結晶氧化鎂粉填充體、引出端子和密封組件；在金屬管的中心沿軸向設有螺旋形鐵鉻鋁或鎳鉻合金絲為發熱體，在發熱絲與金屬管中間的空隙部分，由具有良好導熱性和電絕緣性的結晶氧化鎂粉作為填充體；發熱體電熱絲的一端與該電熱管的引出端子聯接，另一端直接與金屬管體焊在一起；電熱管的密封組件採用螺紋聯接。
5.根據權利要求1或2所述的電熱管過熱蒸汽鍋爐，其特徵在於，過熱器內設有能使蒸汽在其形成的通道內流動並被加熱的折流板。
6.根據權利要求1所述的電熱管過熱蒸汽鍋爐，其特徵在於，鍋爐本體和過熱器採用立式或臥式布置。
全文摘要
本發明提供一種電熱管過熱蒸汽鍋爐，包括產生飽和蒸汽的鍋爐本體和產生過熱蒸汽的過熱器，鍋爐本體和過熱器中的加熱元件設置為單端單出線型電熱管；電熱管採用Y形連接，電熱管外殼和鍋爐本體外殼作為中性點並可靠接地；所述的過熱器中的電加熱管設置為可從上或下部插入；過熱器內設有能使蒸汽在其形成的通道內流動並被加熱的折流板。鍋爐本體內的水加熱用電加熱管可橫向或垂直布置。本發明克服了傳統電熱鍋爐不能產生過熱蒸汽的缺點，具有結構簡單、製造維修方便、無汙染的特點，可在食品、衛生、化工等行業需要過熱蒸汽的工藝中使用。
文檔編號H05B3/52GK1651819SQ20051004208
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月6日 優先權日2005年2月6日
發明者賀藝科, 劉克儉, 楊福濤 申請人:賀藝科, 劉克儉, 楊福濤