可控矽中頻加熱工業介子鍋爐的製作方法
2023-12-04 21:04:36 3
專利名稱：可控矽中頻加熱工業介子鍋爐的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及以煤油為導熱載體的鍋爐，主要是指一種可控矽中頻加熱工業介子鍋爐。
背景技術：
已知的以煤油為導熱載體的鍋爐，其結構大多是在爐體內設有多根多層空心鋼管，鋼管內充滿煤油，其加熱方式主要是以燃油作為能源。這種鍋爐由於結構上的缺陷，以及加熱方式的不合理，造成了熱效率很低(大約20％)，浪費大量能源，成本高，同時還汙染環境。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種可控矽中頻加熱工業介子鍋爐，該鍋爐改變了換熱結構並採用中頻感應加熱代替燃油加熱，較好地解決了現有燃油鍋爐存在的缺陷。
實現本實用新型的技術方案是這種鍋爐包括外殼、中頻電源、中頻加熱裝置、熱交換管、導熱介子、循環管道、儲油罐、油泵、進、出水口，其主要結構是所述熱交換管的管內是導熱油，其內管壁上設有螺旋槽，其外圓上設有保溫層，該保溫層的外面是中頻感應線圈，該線圈上罩有納米晶導磁體；所述熱交換管設置在外殼內，該外殼上設有進、出水口，該進、出水口分別接中頻感應線圈；所述熱交換管的一端經油泵接儲油罐，其另一端接管道。
該技術方案還包括所述保溫層為矽酸鋁耐火纖維氈。
所述中頻感應線圈為螺旋狀。
所述外殼為封閉的環氧樹脂板。和所述熱交換管為鋼管。
本實用新型具有的有益效果由於採用了中頻感應加熱方式和納米晶導磁體，以及新結構的熱交換管，具有熱效率高，節能，設備小，成本低，環保等特點，可以比一般的中頻感應加熱節能30％。本技術可以完全取代傳統燃油鍋爐，也可用於對現有燃油鍋爐的改造。
圖1是本實用新型的鍋爐整體示意圖，表示剖開後的內部結構，其中1進水口、2外殼、3出水口、4中頻感應線圈、5保溫層、6螺旋槽、7熱交換管。
圖2是圖1的俯視圖，其中8接線排。
圖3是圖1的側視圖，其中10絕緣立柱、11吊裝件。
圖4是圖1的感應線圈示意圖，其中12納米晶導磁體。
具體實施方式
如圖所示，本鍋爐主要由外殼2、中頻感應線圈4、保溫層5、熱交換管7、納米晶導磁體12組成。本技術可以完全取代傳統燃油鍋爐，還可用於對現有燃油鍋爐的改造。
實施例取一長度2米左右、內孔徑250-300mm的厚壁(30mm)鋼管作為熱交換管7，在管7的內孔有螺旋槽(內孔的形狀像波紋管)6，在管7的外圓包裹有保溫層5，其保溫材料可選用矽酸鋁耐火纖維氈，在保溫層5的外圈安裝有中頻感應線圈4，該線圈4是空心銅管，其外罩有納米晶導磁體12，線圈4通過4個絕緣立柱10固定在外殼2上。外殼2採用環氧樹脂或玻璃鋼，這主要是考慮防電磁功能，外殼2將熱交換管7和中頻感應線圈4封閉在裡面，在殼體上安裝有進水口1和出水口3，該進出水口分別接線圈4的兩端，在殼體上還安裝有接線排(也叫銅排)8，該接線排8用於連接線圈4和中頻電源。熱交換管7水平放置，其一端通過油泵接儲油箱，另一端連接管道。工作時，在油泵的作用下，導熱油以螺旋狀流過熱交換管並被加熱，然後直接送入管道中。中頻感應線圈4流有循環冷卻水。
工作原理依據鍋爐自身的結構形狀，形位和機制，充分利用了中頻感應線圈鄰近集膚三效用疊加，而且是迭次疊加原理。通過電磁輻射加熱熱交換管，當中頻逆變電流經感應加熱器，通過頻率的選擇裝置，可產生最理想的感應電流，同時在熱交換管的周邊產生電流，隨之產生的焦耳熱與其熱交換管內流動著的熱媒油進行交換，從而實現了較快的加熱效果。其特點是它以電為能源，而不是以燃油做能源，無燃油過程，安全可靠，加熱速度快，熱效率高達90％以上。
感應加熱器與熱交換管根據鍋爐的實際情況，使熱量充分傳遞至導熱油，那麼感應加熱區和導熱油接觸的換熱面積要大，換熱效率要高，本熱交換管設計成內腔為波紋管式結構進行加熱，可以降低導熱油的流速，增加加熱時間，提高熱效率，節省能源。
一.設備功率的確定1.如中頻感應線圈的發熱量為1,000,000Kcal，一次注入的導熱油的重量約7000Kg根據以上數據，經計算確認功率確定為160K。
2.每天用電量的計算按照每天24小時計算，每天總用電量為(不包括設備電效率和散熱)
用電量＝24×160＝3840KW.h(度)3.考慮到系統導熱油在初始加熱時，其他設備不進行工作，所以油溫在循環時的溫度下降很少，這時用現有的中頻全部功率將全部導熱油加熱升溫200℃時，所用的時間計算如下(此時間不包括散熱所需要的加熱時間)時間＝0.6×7000×200÷0.24÷160÷0.7＝31250(秒)＝8.68(小時)二.設備的組成設備由以下部分組成，中頻電源、電容器、中頻感應線圈、導熱油、熱交換管、溫度閉環控制系統。
1、中頻電源中頻電源電路採用6脈波整流方式，進線電壓採用380V2、中頻電源結構特點2.1、整流部分用KP400A/1200V可控矽；2.2、逆變電路採用KK400A/1600V快速可控矽；2.3、可控矽採用疊裝式散熱器組件；3、中頻電源應具備的性能3.1、控制系統全數位化，無繼電控制控制系統採用單板高可靠性的大規模集成電路控制。各種信號的運算處理及其相應動作的執行都按程序自動進行。用數字控制系統代替各種繼電控制迴路所要完成的功能，整個中頻電源設備無一隻繼電器。
3.2、掃頻式啟動方式，具有100％的啟動成功率逆變部分採用掃頻式零壓軟啟動方式，啟動性能優於普通的零壓軟啟動電路。其掃頻式的大致啟動過程如下在逆變電路啟動以前，先以一個高於槽路諧振頻率的它激信號去觸發逆變晶閘管，並控制它激信號的頻率從高到低掃描。當它激信號的頻率下降到接近槽路諧振頻率時，中頻電壓便建立起來。為防止中頻電源偶爾的啟動失敗，設計了自動重複啟動電路，保證了100％的啟動成功率，而且，其響應時間很短，完成一次自動重複啟動的時間小於500毫秒。
3.3、具有快速響應特性的調節器在控制線路中設計的調節器，其響應時間很短，完全適合於中頻電源在負載突變的情況下適應快速響應的使用要求。
3.4、電源恆功率輸出，可保證高的功率因數設計的阻抗調節器可檢測到阻抗的變化，並將此變化送入電路內部進行數字運算，自動調節負載阻抗的匹配，使中頻電源達到恆功率輸出。同時，由於阻抗調節器的使用，在工作過程中，整套設備的運行功率因數可達到0.92以上。
3.5、具有優異的抗衝擊負荷能力裝置中主要元器件的參數選擇均留出較大裕量，在硬體上保證了各元器件有較好的抗衝擊能力。在軟體上，使系統的運行更加穩定可靠，有效的防止了加熱時所造成的電流衝擊對晶閘管的損壞。這樣就保證了設備具有優異的抗衝擊負荷能力，使設備能夠長期安全可靠地運行。
3.6、完善可靠的保護功能控制線路設有過流、過載、過壓、缺相、控制電源欠電壓、冷卻水壓過低和冷卻水溫過高、水流量過低等各項保護措施。這些保護功能的分析處理與實現都由主控制板上的功能完成，保證了各項保護功能的靈敏度及可靠性。本裝置為水冷卻設備，為了設備的安全可靠運行，故應對冷卻水的水溫進行多點實時監控，在每一隻可控矽上均裝有兩個溫度檢測點，並且在每一臺諧振電容器及各感應線圈上也裝有相同的溫度檢測點。這就使該套系統的每一個水冷卻部分均受到實時監控，決不會因為某點的水溫過高而造成元器件的損壞。
3.7、先進的相序自識別功能控制系統中含有相序自識別電路，使裝置無須安裝同步變壓器，免去了調試維修中調相序、對同步的工作。
3.8、豐富的外控接口裝置含有內/外轉換、自動/手動轉換開關和它們的接口，可方便的實現遠程自動控制。並設有溫度外環的控制接口，與紅外測溫儀和溫度自動控制系統相結合，可方便的實現程序設定溫升對電源輸出功率的自動調節，使鋼管的最終加熱溫度達到預期溫度。
3.9、光隔離脈衝輸出在控制系統中，觸發脈衝從控制板到可控矽的控制極之間具有雙重隔離措施。在控制板上採用了2500V以上耐壓的光隔離器件對觸發脈衝進行光電隔離，在脈衝變壓器上採用了3000V以上耐壓等級的變壓器組件。即使可控矽過壓擊穿，也不會對控制系統產生任何影響。
3.10、調試維修簡單方便控制板中大多數參數的設定都由控制板的內部電路自動完成，用戶調整的僅有六隻電位器的參數設定。所以該控制板具有極強的通用性和互換性，而且調試維修極為簡單方便。
4.中頻感應線圈4.1中頻感應線圈製作成臥式圓型結構，或根據工作要求特製不同形狀，由銅管繞制而成。
4.2中頻感應線圈具有保護外罩。由於加熱溫度只有200℃，並且加熱的鋼管外部還有保溫層，所以感應線圈的外罩和立柱均採用絕緣材料製作。
4.3中頻感應線圈安裝在熱交換管的外部，和熱交換管之間採用矽酸鋁綿進行保溫。
4.4電容器安裝在感應器的外殼內，形成一個整體。
5.熱交換管
5.1熱交換管為一根厚壁鋼管，內腔為波紋管形狀。
5.2熱交換管採用水平設置。
5.3熱交換管的出入接口採用法蘭盤，保持和現場的接口相同。
6.溫控系統溫度控制採用一臺溫度調節儀完成，通過放置在出油處的熱電偶進行測溫，當溫度達到設定值(200℃)時自動進行中頻功率的調節，達到保溫和加熱的要求。整個加熱和溫度控制均在自動狀態下進行控制。
權利要求1.一種可控矽中頻加熱工業介子鍋爐，包括外殼、中頻電源、中頻加熱裝置、熱交換管、導熱介子、循環管道、儲油罐、油泵、進、出水口，其特徵是所述熱交換管的管內是導熱油，其內管壁上設有螺旋槽，其外圓上設有保溫層，該保溫層的外面是中頻感應線圈，該線圈上罩有納米晶導磁體；所述熱交換管設置在外殼內，該外殼上設有進、出水口，該進、出水口分別接中頻感應線圈；所述熱交換管的一端經油泵接儲油罐，其另一端接管道。
2.如權利要求1所述的可控矽中頻加熱工業介子鍋爐，其特徵是所述保溫層為矽酸鋁耐火纖維氈。
3.如權利要求1所述的可控矽中頻加熱工業介子鍋爐，其特徵是所述中頻感應線圈為螺旋狀。
4.如權利要求1所述的可控矽中頻加熱工業介子鍋爐，其特徵是所述外殼為封閉的環氧樹脂板。
5.如權利要求1所述的可控矽中頻加熱工業介子鍋爐，其特徵是所述熱交換管為鋼管。
專利摘要一種可控矽中頻加熱工業介子鍋爐，主要由外殼、中頻感應線圈、保溫層、熱交換管、納米晶導磁體組成。其中熱交換管的管內是導熱油，其內管壁上設有螺旋槽，其外圓上設有保溫層，該保溫層的外面是中頻感應線圈，該線圈上罩有納米晶導磁體；所述熱交換管設置在外殼內，該外殼上設有進、出水口，該進、出水口分別接中頻感應線圈；所述熱交換管的一端經油泵接儲油罐，其另一端接管道。本技術可以完全取代傳統燃油鍋爐，還可用於對現有燃油鍋爐的改造。
文檔編號F24H1/00GK2856816SQ200520067160
公開日2007年1月10日 申請日期2005年11月4日 優先權日2005年11月4日
發明者董秀蘭 申請人:豐寶科技(中山)有限公司