电加热专利技术分析

电加热专利技术分析（精选10篇）

电加热专利技术分析 篇1

电加热是利用电能转换为热能的一种能量转换, 与一般的化石燃料相比, 电加热可以获得比较高的温度, 例如电弧加热的温度可达到3000℃以上, 这样利于技术人员实现温度的自动控制和远程控制, 可按实际需要将被加热物体保持在一定的温度范围内。电加热可以在被加热物体内部直接生热, 也可根据实际加热需求实现被加热物体的整体均匀加热、局部加热或表面加热, 而且电加热的升温速度可控, 热效率高, 控制气氛加热和真空加热都可通过电加热实现。此外, 电加热另一优点就是可保持被加热物体的结晶, 在加热过程中, 不产生废气、烟尘和残余物, 因此电加热不污染环境。电加热广泛应用于科研、生产和试验等领域中, 如铁合金的熔炼, 人造石墨、机械零件、表面淬火、单晶和晶体管的制造等[1]。

根据将电能转换为热能的方式, 电加热通常分为电阻加热、感应加热、电弧加热、电子束加热、红外线加热和介质加热等。

1 电加热技术分类

1.1 电阻加热 (Ohmic-resistance heating)

基本概念:

利用电流的焦耳效应将电能转变成热能以加热物体, 电阻加热在国际专利分类表 (International Patent Classification) 中所对应的分类号为H05B3/+。

电阻加热技术领域中比较有代表性的发明专利文献有:

发明名称:加热器及具备该加热器的火花塞;

公开号:CN103053218A;

公开日:年月日;

分类号:H05B3/18。

如上图所示, 加热器1是用于机动车发动机火花塞的加热器, 3是电阻体, 8是引线, 9是绝缘基体。引线8与电阻体3端部接合, 电阻3与引线8的接合部具有在剖视下使电阻体3整周隔着引线8而与绝缘体9分离的区域, 绝缘基体9覆盖电阻体3和引线8。

该发明专利申请所要解决的技术问题是:当发动机开始工作时, 大电流流过发热器的电阻体和引线, 由于电阻体和引线在发热和冷却时的热膨胀差导致在电阻体和引线的接合部容易产生裂纹, 从而降低加热器的可靠性和耐久性。

该发明专利申请为解决上述技术问题所采用的技术手段是:通过向电阻体3中添加氮化硅, 而使热膨胀率接近绝缘基体9的热膨胀率, 从而能够缓和加热器1的升温及降温时的热膨胀率之差引起的应力;引线8以作为无机导电体的WC为主成分, 且向其添加含有量为15%以上的氮化硅。随着氮化硅的含有量增加而能够使引线8的热膨胀率接近构成绝缘基体9的氮化硅的热膨胀率。

1.2 感应加热 (Heating by electromagnetic fields)

基本概念:

根据电磁感应定律可知, 处于交变电磁场中的导体能产生感应电流 (涡流eddy current) , 这样就使具有一定电阻的导体产生焦耳热而自身发热。电磁感应加热采用的交流电源的频率有工频 (50~60Hz) 、中频 (60~10000Hz) 和高频 (>10000Hz) , 工频电源就是工业上通常用的交流电源, 世界上大部分国家的工频为50Hz, 部分采用的60Hz。由于感应加热的加热功率调节可通过调节电压来实现, 因此加热感应装置上的工频电源的电压必须是可调的, 根据供电网容量大小和加热设备的额定功率, 可以将高压电源 (6~10k V) 通过变压器调压来供电, 也可以将加热设备直接接在220V的低压电网上。

中频电源通常采用中频发电机组来产生, 中频发电机组由中频发电机和驱动异步电动机组成, 其输出功率一般在50~1000k W范围内。随着电力电子技术的发展, 中频电源可利用晶闸管先把工频交流电变换成直流电, 再把直流电转变成所需频率的交流电来产生。由于变频设备运行可靠、体积小、重量轻等优点, 已逐渐取代了中频发电机组。

高频电源的产生通常先通过变压器将三相380V的电压提高到大约2万伏的高电压, 然后用整流元件 (闸流管或高压硅) 将工频交流电整流成直流电, 然后通过变频装置 (电子振荡管) 将直流电转变为高电压、高频率的交流电[2]。

感应加热的对象必须导体, 当高频交流电流通过导体时, 由于集肤效应导体表面电流密度大, 导体中心的电流密度小。此外, 感应加热可对加热物体进行整体均匀加热和表面加热, 可以进行金属熔炼;当连接高频电源时, 可通过改变感应线圈的形状对任意局部进行加热[3]。

电磁加热在国际专利分类表 (International Patent Classification) 中所对应的分类号为H05B6/+。感应加热技术领域中比较有代表性的发明专利有:

发明名称:双转子电磁热机;

公开号:CN103200719A;

公开日:2013年7月10日;

分类号:H05B6/02。

如图2所示, 本发明专利申请涉及一种双转子电磁热机, 该热机将输入的机械能完全转换为热能, 并通过流体传热介质传递热能。该热机采用双转子、双气隙结构, 永磁转子采用halbach磁体结构以提高永磁体利用率, 并减少转子铁心用量。当转子由外部机械动力带动时, 该热机的定子即处于旋转的永磁磁场形成的交变磁场中, 并利用磁滞、涡流效应及定子内部闭合导电体的电流热效应致热, 定子内部通有折流板式换热通道, 以增大换热面积, 提高换热效率。该电磁热机可以作为小型家用供暖设备使用, 也可应用在海产养殖、高寒地区工作站供暖、高纬度地区温水灌溉等领域。

该发明专利申请所要解决的技术问题是:现有的电磁热机主要有两种结构:一种是采用简单的单定子、单气隙结构, 该结构的材料及空间利用率较低;另一种是采用杯型转子配合双定子、双气隙的结构, 该结构能够利用转子铁心所占空间的热能而增加材料及空间的有效利用率, 提高致热效率, 但是其结构复杂, 包含多个密封组件, 加工难度高。现有的电磁热机都存在永磁体利用率低的问题, 且热机内部换热的流体通路短, 换热面积小, 工作效率不高。

该发明专利申请为解决上述技术问题所采用的技术手段是:采用双转子、双气隙 (17、18) 结构, 包括双转子及定子, 双转子包括转轴 (16) 、内转子 (10) 、外转子 (6) 以及永磁体 (7、9) ;定子包括定子铁心 (8) 、定子铁心内嵌入的导电体 (20) 及短路环 (21) 以及换热管道 (19) ;定子一端通过轴承、支撑与转子配合, 另一端通过支撑、端盖与机壳 (5) 固定, 换热管道 (19) 的进口 (22) 及出口 (23) 位于定子轴向一端, 并穿过第一端盖 (1) 与外部管路连接;内转子 (10) 与外转子 (6) 的永磁体分别排列成halbach磁体结构;定子铁心 (8) 内部通有折流板式换热管道 (19) , 一次焊接成型, 不需要密封组件。

2 总结

以上从电阻加热、感应加热两种电加热方式分别列出了具有代表性的专利文献, 电加热领域里的专利文献涉及各行各业, 从工业到民用都有所涉及, 专利文献申请量也越来越多, 对该领域的技术细分就显得更为重要。

参考文献

[1]王忠诚.热处理工使用手册[M].北京:机械工业出版社, 2012.

[2]中国电力百科全书用电卷[M].北京:中国电力出版社, 1995.

[3]缪志先.地球的第二热源:空间电磁感应加热[M].北京:气象出版社, 2011.

电加热专利技术分析 篇2

关键词：工业工程技术 流程改善 程序分析

由于国内经济区域发展不平衡、结构性矛盾突出、劳动力成本上升等因素，出现了招工难、用工荒等现象。中小企业普遍缺少远景规划和人才战略储备，所受冲击更大。工业工程技术在中小企业里的推广和应用，是解决目前困境的有效措施之一。工业工程技术不同于一般的技术，工业工程着眼于整个系统的优化，目的是取得整体的最佳效益。工业工程技术的突出特点是投入少，产量高，见效快[1，2]。许多企业甚至不必投资，只需通过生产要素重组，优化生产流程，改进操作方法，整顿工作现场秩序，并对这一切加以标准化就能把潜力挖掘出来，显著地提高效率和效益[3]。

本文以某一中小型企业——M公司加热膜生产线为研究对象，通过分析该生产线的工艺流程和搬运路线，并应用IE技术对其加工流程程序进行分析，提出流程工序中具体的问题，做出改善方案，从而优化加工过程，提高生产效率，降低生产成本。

1 加热膜加工流程程序分析

1.1 现场调查 M公司主要生产加热膜、换热芯、加热器等产品。由于该公司生产的加热膜属于多品种小批量生产方式，加热膜生产线均没有采用皮带轮等运输设备。通过对加热膜生产线现场的调查，掌握了加热膜加工工艺流程、生产产量、产品质量、检查标准、设施布局等内容，并绘制了加热膜作业人员移动路线图（见图1）、加工工艺流程图（见图2）和流程程序图（见图3）。

如图1所示，加热膜生产车间主要包括两个大的区域：手工加工区、机加工区和包装区。手工加工区域由14个工作台组成，分左右各7个，有2个工作台各有两名操作工，有4个工作台在工序必要的时候有操作工，有8个工作台都是摆放在制品。

根据图2的工艺流程顺序，可在图1上标出作业人员的移动线路：工序①为加热膜配料，在成型机上压制加热膜，然后通过工序②组装发热芯。工序③代表电阻测试和二次电阻测试作业，工序④为连接引出线，工序⑤为硫化，硫化后返回工序①进行成型加工。工序⑥为修边，修边完成后，为了保证加热膜的电阻值，需要再进行一次电阻测试，所以工人需要到工序③进行二次电阻测试，测试完成后再搬运到工序⑦进行剪线。工序⑧为剥线、套热缩管和吹热缩管，工序⑨为打金属端子、套塑料端子、贴标签。最后，通过工序a（丝印）、b（耐压测试）、c（电阻测试）、d（包装工序），完成加热膜的加工流程。

在距手工加工区域1m处，摆放有与加工区平行放置的普通的四层货架，货架摆放生产过程中的必需物品和部分在制品，但有较多的空位及一些堆满灰尘的物品。

1.2 现存问题 通过现场调查和工艺流程程序分析（如图3所示），发现现存布置和工艺流程存在以下问题：

1.2.1 “5S”管理不完善。工作台和货架的物品摆放混乱，货架上长期不用的物品没有及时清理，致使这些物品占用货架资源，影响作业。

1.2.2 工作台利用不当。由于生产不紧凑，操作工少，在26个工作台中，有14个工作台用于闲置或摆放在制品。在制品的摆放不仅使工作台没有得到充分利用，而且还增大了各工序之间的作业距离，大大增加了搬运时间，降低了工作效率。

1.2.3 工位设置和机器摆放位置不符合动作经济原则，搬运工序过多，距离过远，浪费了太多的生产时间。例如，成型机位于第一道工序，将来料进行成型加工后，搬运至第二道工序的工作台的距离达到17.27m，工人完成第二道工序之后，由于没有及时地进行下一工序，致使在制品的状态变为等待，在此过程中，有多余的搬运浪费和等待浪费。另外，手工加工区域的工序②和工序⑥完成后，需要进入下一道电阻测试工位，工序⑥到电阻测试的工位搬运距离达到去13m，距离长，浪费往返的时间。手工加工区域的工位比较混乱，并没有按照产品的加工工序做出合理的合排，使得工人从一个工位到另一个工位要走很长距离，例如工序⑧到工序⑨产品就需要直角绕过手工加工区域，这就表明需要花费更多的搬运时间和人力，降低了生产效率，造成了人力的浪费。最后，包装区域位于另一生产线的尾部，与手工加工区域分为两条不同的生产线，也造成了过度搬运。

2 加热膜加工流程程序优化分析

2.1 制定改善方案 通过对加热膜生产线的详细分析，运用“5W1H”技术和“ECRS”四大原则，对生产线进行改进，通过分析，得到如下改善方案，如图4所示。

2.1.1 加工工序改善。结合车间加热膜流水线工作台实际的情况，从整体进行思考，通过表1进行提问分析。经过分析，如图4所示，改善加工工序的措施首先是对成型机的摆放位置和手工加工区域的工位做出适当的调整，因为兼顾到人机加工区的其他机器所在的工序，将成型机的位置由原来的机加工区尾部调整为与手工加工区域1尾端相平行的位置，同时将工序②和④的工作台调整到与原来相反的方向。这样可以使成型工序与组装加热芯工序、硫化工序距离最小化。

完成工序②和工序⑥之后，工人需要到工序③进行电阻测试，为了不造成多余的搬运和空间浪费，可在工序②中配备一部数字电桥，放在两个工人之间的侧前方，两个工人共同用一台数字电桥，这就可以避免原来两个工位要通过移动用同一个数字电桥的情况，减少搬运，减少人力，提高生产效率。而在修边工作台上，工序③是二次电阻测试，因为工作台摆放空间充足，不影响作业，所以，可以多配备一部数字电桥用于产品的测试，这样工人就不必返回于工作台，减少了往返移动现象。

2.1.2 工作台改善。对货架上和工作台上的物品和在制品进行整理和重新规划，尽量减少工作台上在制品的摆放。令货架与工作台的距离是1米，把一些在制品按一定的摆放方式暂时放置在货架上，这样既保证工作台的工作空间，也保证了工作台和货架的使用价值。

2.1.3 机器摆放改善。把用于完成加热膜成型工序的成型机放在人机加工区的中间位置，大大减少了从成型工序到组装加热芯工序、从硫化到成型工序、从成型工序到修边工序的距离和时间。

2.1.4 包装区位置改善。把包装区移到手工加工区域2，既减少了搬运距离，也保持了流水线的完整性。

2.2 改进效果评价 通过加工工序的优化和现场布置的改善，减少了在制品所占用的工作台数量，减少了加热膜在生产过程中所需的人力、物力，减少了加工过程中的无效等待，减少了在制品在台上的移动，并消除了加工过程中一些无效劳动。这不仅缩短了加工周期，而且增强了生产过程的连续性和节奏性，提高了生产效率。

根据改善后的加热膜流程程序分析（如图5所示），改进效果比较如表2所示。从表2可以看出，改进后搬运由原来的11次减少为5次，等待从2次减少为0次，运输距离从原来的82.08m减少为22.7m，简化和重排了生产线，减少了移动次数，减少了移动距离，大大地缩短了移动路线，提高了生产能力效率，降低了成本。

3 结论

本文通过运用工业工程技术，对M公司加热膜生产线进行综合研究，对加工工艺和现场布置中存在的问题提出改善方案，优化了加热膜生产工艺过程，调整了机器的不合理摆放位置，从而减少了搬运距离，提高了生产效率，降低了生产成本。

在经济竞争环境不断恶化的今天，中小企业高层能否正确地认识和应用工业工程手法显得尤为重要。如果企业高层能重视工业工程思想和技术，并结合企业实际，把IE手法应用于企业管理和生产改善中，必将大大提高企业的生产效率和竞争力。

参考文献：

[1]杨伦.IE技术在生产线改善中的应用研究[J].企业科技与发展，2012（13）：75-78.

[2]任佩瑜，聂芳.PLC厂Cell生产线改善案例[J].工业工程，2009（03）：119-122.

[3]刘力卓.工业工程在中小企业的应用研究[J].经济纵横，2009（01）：116-118.

基金项目：2014年省级高等教育教改项目、2013年茂名市科技计划项目、2012年广东石油化工学院第三轮重点建设学科资助项目。

管式加热炉节能技术分析与应用 篇3

该加热炉已服役20年, 热效率已远达不到设计值, 而且外部钢板腐蚀漏风, 炉衬老化脱落, 空气预热器腐蚀结垢十分严重, 燃烧器燃烧效果差, 难以满足生产需求并且造成能源的巨大浪费。2013年装置大检修期间对加热炉进行了大规模的节能技术改造, 由东北炼化工程葫芦岛设计院设计, 此次设计炉效率为89.4%, 在加热炉原有的基础上对加热炉进行节能改造。

1 封堵漏风

加热炉所用空气, 应全部从燃烧处供给, 从其他部位漏入的空气, 难以起到有效的助燃作用, 而且这部分空气没有经过预热, 不参与燃烧的空气势必会增加过剩空气量, 造成排烟热损失增大, 而且会加剧炉内部构件氧化, 提高SO2向SO3转化率, 加剧露点腐蚀, 严重影响加热炉热效率。据资料介绍, 过剩空气量每增加7%~8%, 加热炉热效率降低约1%。改造前的加热炉辐射室、对流室炉皮钢板腐蚀严重, 有很多缝隙, 防爆门、看火孔、人孔、风道等密封不严, 大量环境空气进入炉体, 导致过剩空气系数高。针对这样的现状, 检修改造期间做了如下措施:一是更换了全部炉皮钢板, 包括防爆门、看火孔、人孔、风道等附属设施;二是对物料管进出口管套, 对流室管板缝隙、空气预热器与炉体连接处等易漏风部位重点检查和封堵, 有效控制炉体的漏风现象, 提高炉体密封性。改造后的过剩空气系数可保持在1.1, 对使用多年的加热炉来说封堵漏风是一项非常有效的节能措施。

2 衬里改造

加热炉衬里在加热炉内部和外部环境之间起到隔热的作用, 炉体的散热损失是加热炉热损失的重要部分, 能够有效地降低这部分损失也是提高加热炉热效率的有效途径。

原加热炉辐射室采用耐火纤维衬里, 虽然绝热性能较好, 但是耐火纤维强度低, 抗气流冲刷能力差, 而且安装时层间和接缝等部位多使用粘结剂粘接, 随使用时间推移会出现损坏甚至脱落。改造前的加热炉辐射室外表面温度就有明显超标, 最高温度可达170℃, 为提高炉体绝热性能, 在节能改造中拆除原耐火纤维衬里, 采用耐火浇注型衬里, 浇注料是由骨料、耐火粉料和胶结剂按一定比例配制而成, 施工时加水搅拌具有较好的流动性, 再经成型、养护使其凝结、硬化即可, 砌体具有结构接缝少、整体性强、硬度高、抗冲刷能力强、密封性好、易于锚固等优点。改造前后两种衬里的对比见表1。

经过改造, 加热炉炉体表面温度显著降低, 图1、图2是辐射室上部两块炉体钢板改造前后测点温度, 两次测点的环境温度比较接近, 从数据对比可以看出改造后的衬里可以有效降低炉体的散热损失。

3 余热回收系统改造

加热炉烟气带走的热量是加热炉热损失占比最多的部分, 高效地回收烟气热量对加热炉热效率的提高至关重要。一般加热炉对流室排烟温度大概在300~400℃, 让这部分烟气在空气预热器内与风道内的空气换热, 提高入炉空气的温度, 达到余热回收的目的。原加热炉空气预热器为钢管式, 其排烟温度高达200℃, 原因是空气预热器结垢、腐蚀导致换热效果差, 改造中重新核算了空气预热器的负荷, 确定合理的排烟温度, 更换了新的空气预热器。

随着排烟温度越来越低, 在高效地回收了热能的同时也凸显出另外一个问题, 那就是露点腐蚀。露点腐蚀的机理【1】:一般加热炉的燃料中均含有少量的硫, 硫经过燃烧生成SO2, 由于燃烧室内有过量的氧气存在, 所以又有一部分SO2进一步与氧结合形成SO3, 高温烟气中的SO3不腐蚀金属, 但随着烟气温度的降低, SO3将与水蒸气结合生成硫酸蒸汽, 当硫酸蒸汽冷凝在金属表面上就发生了露点腐蚀。露点腐蚀的温度与燃料中含硫量有着直接的关系, 所以排烟温度应根据燃料的含硫情况而定, 燃料中的硫含量并非一成不变, 而一般加热炉的排烟温度却很难随之做出调整, 所以此次改造中为加热炉的风道增加了一套冷旁路控制系统 (图3) , 空气预热器的设计排烟温度为130℃, 对应燃料硫含量100 mg/m3, 若燃料含硫增加, 可以通过空气冷旁路调节排烟温度, 而且北方四季温差较大, 通过冷旁路的调节可以将排烟温度始终保持在合理的温度, 这样既有效地回收了烟气的热量, 也可以最大限度地保护设备。

4 燃烧器改造

燃烧器是管式加热炉的重要部件, 燃烧器的性能不仅直接决定着燃烧工况, 对加热炉的热负荷、热效率、炉管的热强度、加热的均匀性以及对环境污染都有着重要的影响。尤其在节能方面, 采用低耗高效的新型燃烧器, 是提高加热炉热效率的有效措施, 随着技术的进步, 燃烧器的种类也越来越多, 燃烧器的选用依然要根据具体的炉型、结构、燃料性质、工艺要求等条件, 合理正确地选择燃烧器类型。

原加热炉燃烧器为普通丁字管式, 使用时间较长, 喷嘴经过长期使用出现孔径变大、磨损, 造成火焰过长而形成不完全燃烧, 燃烧器各处密封不严等都导致燃烧工况较差。为了彻底改善燃烧工况, 改造中采用了新型低NOx燃气燃烧器, 型号为WFNQ-DQ0.25, 其适用于焦化、加氢等底烧附墙火焰加热炉, 该燃烧器独特的火盆砖设计, 可实现最佳空气流道, 使火焰强力附墙燃烧, 独特的内外气枪结构布置及各喷头喷孔大小与喷射角设计, 使燃料与助燃空气在火盆内腔混合点燃并产生强力涡旋燃烧, 形成刚性好的宽扁平附墙火焰 (图4) 。

5 结论

从加氢精制装置加热炉改造后的实际运行效果和前后数据对比 (表2) 来看, 此次改造比较理想, 密封和保温的改造有效地控制了过剩空气系数和散热, 空气预热器的更新降低了排烟温度, 同时冷风路系统也有效地控制了排烟温度降低带来的负面影响, 燃烧器的更新使加热炉的燃烧工况非常理想, 加热炉整体效率提高6.9%。改造所投入的资金将在2年内收回。

6 新节能技术展望

加热炉节能技术随着科技的进步也慢慢走向数字化, 计算机技术应用于加热炉的优化运行, 将是加热炉节能技术的未来方向, 在国外已得到广泛应用, 国内也有大型加热炉逐渐使用计算机技术。计算机的应用可以有效提高加热炉运行的自动化, 通过计算机的分析控制, 可以准确、长期地保证加热炉高效运行, 解决人为控制易偏离最佳工况和操作调节频繁的弊端。目前可实现的计算机技术有烟气含氧量闭环控制、低氧燃烧控制、加热炉热效率在线计算等。

此外, 辐射喷涂也在加热炉节能方面取得不错的效果, 在管式炉炉膛内表面喷涂高温辐射涂料, 可增加辐射传热量。其节能原理为:炉内壁常用的耐火材料 (耐火砖、耐火混凝土、耐火纤维毡三大类) 辐射系数较小, 高温辐射涂料辐射系数高, 涂抹后会增加热源对炉壁的辐射传热量, 使炉壁表面温度上升, 对炉管的传热量也显著增加, 可相应减少燃料的消耗, 从而到达节能的目的。

参考文献

电加热专利技术分析 篇4

关键词：二次发酵；现代农业

当湖街道是平湖市蘑菇产业的发源地，也是蘑菇种植面积最大的街道之一。近几年蘑菇产业发展较快，作为特色优势产业带动街道农民增收成效显著。截止2012年底，当湖街道的蘑菇种植面积已发展到28.93万平方米。

1 推广蒸汽加热二次发酵的技术背景

蘑菇生长必须依靠菌丝摄取培养料中营养成分，因此，优质的培养料是蘑菇优质高产的物质基础。目前，蘑菇二次发酵多采用明炉干热加温，不仅升温慢容易形成死角，使培养料受热不匀，难于达到二次发酵的质量要求，而且明炉加温存在火灾烧棚和一氧化碳中毒等严重事故隐患。二次发酵质量好坏直接关系到双孢菇生产的成败，推广蘑菇培养料蒸汽加热二次发酵技术具有产汽足、蒸汽热量高、升温快的优点，不仅能有效提高蘑菇培养料二次发酵质量，杀灭培养料中的有害病虫源，而且其生产操作简便又安全，适合当前蘑菇规模化、集约化、安全化的生产发展需求，对推进蘑菇产业向生态高效发展具有积极的意义。

2 推广蒸汽加热二次发酵的技术方法

2.1 改进设备功能提高加温效率。

2004年起，当湖街道就开始试验蘑菇蒸汽加温设备，经历从自制设备到CWNG加温专用设备的过程。2012年，通过使用实践，进行了认真的分析研究，对加温器生产上的四项薄弱环节进行了改进：①加温器出汽管原有三弯曲使汽距离缩短，改为一弯。②加煤的炉堂空间太小，改进为盆底式扩大加温受火面积，加快升温。③烟道弯曲并在烟囱增加筛网防止火星外窜，杜绝火灾隐患。④湿热产气管太细，排气不畅，改用粗管，便于蒸气排出。通过改进，不仅减少了用煤量，而且加快了升温速度，效果明显。

2.2 政策扶持减轻农户资金负担。

为解决农户资金紧张压力，经过申请、审核、公示等流程，对统一购置“蘑菇专用常压加温器”进行了政策补助，市财政补助资金2000元/台，街道财政补助资金1000元/台，2012年共新添置12台，农户享受补助资金达3.6万元。

2.3 开展技术培训，提高菇农技术水平。

2012年，为了提高菇农的生产技术水平，专门举办了4期蘑菇生产技术培训班，参训人数达309人，发放技术资料5期，800多份。从消毒、堆料、后发酵、生长管理、病虫害的综合防治等方面加以培训，使菇农基本掌握了高产技术，为增产增收打下了坚实基础。

2.4 抓好标准化技术推广，为增产提供基础。

2.4.1 严格消毒。春菇结束以后，及时出废料并远离菇房，不任意堆放在菇房周边，以免造成污染。出料后及时冲洗床架，不留死角残物，然后打扫地面，铲去地面表层老土，采用高浓度药物进行薰杀或喷杀。同时，清除棚外杂草和残物，撒上新鲜石灰粉，待蘑菇培养料进房前一个星期再做一次薰蒸杀菌工作，消毒严格到位是保证高产的前提。

2.4.2 配料标准，堆制科学。培养料配方严格按照标准，以1000平方尺为标准：稻草3000kg、饼肥200kg（新鲜优质）、尿素30～40kg（含氮量45%）、硫铵20kg（宝钢货）、石膏（多肥石膏）75kg、磷肥75kg。第一次翻堆：建堆后1天料温上升，第2～4天料温可达70～75℃，第五天翻堆，堆宽2m，堆高不变，料堆中间每隔1米设排气孔，翻堆时仍要浇水并分层加入所有过磷酸钙，水分掌握在翻堆后料堆四周仍有少量滴水流出为准。第二次翻堆：一次翻堆后第四天进行二次翻堆，料堆温度应在70～75℃，宽度1.8m。翻堆时，应抖松草料，分层加入所需的石膏粉和50%的石灰粉。第三次翻堆：二次翻堆后2～3d进行三次翻堆，堆宽2m，保持pH值8.5。

2.4.3 蒸汽二次后發酵的操作。湿热产气加温器中水加到刚好不浸没湿热产气管为好，蒸气管道采用簿膜小袋筒子，用铁丝将湿热产气管和蒸气管道扎紧，蒸气管道上每隔一米开一小洞，以利湿热蒸气均匀排放于菇棚内。要使棚内料温60℃维持8～10h，这是后发酵加温标准要求，后熟时间5～7d，料内温度要维持在45℃左右。后发酵结束后的培养料，料色要呈深咖啡色，有大量的放线菌残体，无氨臭味，有一股甜面包香味，含水量在65%～68%，用pH试纸测试pH值在7.5～7.8时方能进行播种。为确保人身安全，在加温时或结束后菇棚还未大通风的情况下，人员不准进入。

2.5 科学管理，确保高产。

播种后1～3d打开全部棚窗，保持微量通气和棚顶不滴水，必须保持菇房一定相对湿度，菌丝封面后吃料1～2cm后要加大通风量，基地上采用开门发菌。做好查虫、防虫、除虫工作，要做到菌丝发菌顺利，全部到底，不带任何虫害隐患，并在覆土前一个星期用防虫药物撒面和喷杀。覆土砻糠必须选择当年的干燥清白的砻糠，河泥取土必须选择活水港和周边无化学和重金属污染的河道取土。砻糠要进行预湿，再消毒发酵一个星期，拌河泥时要用防虫药液和多菌灵喷施消毒，要严格把好覆土材料消毒关。覆土前对蘑菇培养料的要求是料面干燥、整平压实料

面并彻底根除一切病虫害。出菇期主要是通风、前期降温、后期保温，掌握“前期少用水，后期补足水，高温不调水，低温少用水”的原则。

3 推广蒸汽加热二次发酵技术的成效

3.1 经济效益明显。

2012年，在当湖街道共推广使用面积18.42万m2，涉及农户147户，辐射周遍菇农300多户，面积达101.5万m2。据调查，通过采用该技术每平方尺产量为1.16kg，产值5.71元，对照户产量为1.055kg，产值5.396元，每万平方尺增产1050kg，增收3140元，18.42万m2共增产193.41t，增收57.8388万元。同时，减少了加温的用煤量，缩短了加温时间，一个标准5000平方尺的菇棚早棚可减少用煤23.1kg，缩短加温时间8h14min；中棚可减少用煤18.6kg，缩短加温时间8h6min；大棚可减少用煤35.8kg，缩短加温时间8h50min，降低了生产成本，节约了劳动力。

3.2 社会效益明显。

电加热专利技术分析 篇5

该设备为ZC30B-13型卧式双室热处理炉 (图1) , 额定功率为30kW, 最高使用温度可达1 320 ℃, 控制柜面板如图2所示。

故障现象如下:

(1) 加热时电极的导线发热异常, 温度太高。

(2) 温度控制误差较大, 温控不精确, 保温时检测到的实际温度高于设定温度7~8 ℃。

(3) 保温期间电流表满偏, 设备配置的电流表量程为800A, 故障出现后, 电流表的指针已远超电流表的额定刻度值, 无法准确显示此时主回路中的工作电流。

2 故障分析及处理方法

针对上述第一个故障现象, 我们从该设备发热体的特殊性判断出应该是发热体连接不紧密, 也就是所谓的接触不良, 然后又有短路现象所致。该设备的加热室由石墨毡制成隔热层, 固定在金属框笼上, 放在炉体中间作为炉膛, 石墨布固定在一对石墨汇流环上作加热体, 环上引出两只钼棒作为电极, 它们穿过炉膛的绝热层插入到水冷金属电极中, 金属电极再穿过容器的最外层, 其末端与外电路连接。加热体的负载为石墨布, 因为石墨布导电性非常好, 如果采用其他加热元件, 如炉丝或加热棒, 在一千多度的高温下早已熔化, 而且温升较慢。以上这些部件如果破坏或松动, 都将造成工作异常现象。

打开炉膛后, 发现两只汇流环都有不同程度的破损, 尤其是前汇流环, 两只立柱与上环架和下环架的连接是线和点连接, 钼螺钉也已熔化了一半, 再测加热体与外壳的绝缘电阻, 只有70Ω, 已属短路, 上述这些现象, 必将引起炉体电流异常。在寻找短路点时, 发现了以前从未见过的现象, 炉体上大部分用于绝缘的瓷套管已被石墨的粉尘渗入, 这样瓷管就变成了导体, 在没有替代品的情况下, 我们用砂纸将瓷套两个截面清理干净, 这样就可以使接触于金属的端面恢复到绝缘状态。

对于第二个故障现象, 控温精度受多种因素影响, 如铂电阻、控制加热体的导电执行元件、温控仪以及真空度。对于这台设备, 以前我们维修的内容基本上是一些继电器、加热体等硬件或强电线路, 这次出现的故障比以往复杂, 须逐一排查每一部件, 这台设备的控温线路在多年前已被改造过, 改造后的电气原理图也没有, 无技术资料可查, 于是尝试着画出它的主电路图。这台设备最初是利用两种控温仪表构成两套独立的温控系统, 改造后, 利用一块较为先进的温控仪表FP21和设备原配的TG-1型可控制硅功率调节器组成了现用的温控系统。

此时的控温情况为: (1) 当设定温度为200~250 ℃时, 系统能在设定的时间内加热到设定温度, 在保温期间, 精度可达±1 ℃, 而且保温期间的功率输出基本符合FP21 型仪表经内部计算所显示的功率大小, 这可在电流表的指针指示体现出来。 (2) 当温度设定为400~450 ℃时, 系统能在设定的时间内达到设定温度, 但精度误差为2~3 ℃。 (3) 当设定温度为600~650 ℃ 时, 误差为4~5 ℃。 (4) 当设定温度为800~1 100 ℃时, 误差为7~8 ℃。以上这些现象有一个规律:温度越高, 误差越大, 而且保温时的功率输出显示与电流表指示值不相符, 表现为FP21 显示输出功率为11% ~12% 时, 电流表指示针在700~800A范围内波动, 使得控温不精确。

我们对能造成这种现象的相关器件做了逐一排查, 采用新标检的铂电阻, 更换可控硅, 最后对TG-1控制仪表内部的相关器件进行更换, 发现问题依然存在。在这种情况下, 必须要对整个线路及控制原理进行清晰的分析, 于是画出仪表内部及外部连接的部分原理图。对于这个电路, 笔者分析两只可控硅反向并联, 就构成了一个交流调压电路, 根据发热体对电压的要求, 用两组独立的触发脉冲信号G1和g去控制交流电压正负两半波的相位进行交流调压, 实现功率调节。在这个电路中, 380V交流电压经变压器变压后输出40V交流电压, 变压器容量为50kVA, 两只反向并联的可控硅与加热体串联后接在变压器次级。可控硅控制角的大小决定了导通角的大小, 控制角越小, 导通角越大, 则输出的平均电压值就越大;反之, 控制角越大, 导通角就越小, 输出的平均电压值就越小。在加热体功率确定的情况下, 也就是该加热体的材料为石墨布, 它的额定功率为30kW, 改变电压的大小, 也就改变了电流大小。这些过程的变化都取决于FP21 和TG-1 两块仪表的输出指令及变化的信号, 采用两只可控硅反向并联, 是为了获得电源在负半周时的电压, 提高电源的利用率。并联在可控硅两端的电阻和电容起保护作用, 在可控硅一端出现过电压时, 电容就被充电, 当可控硅被导通后。电容就通过可控硅放电, 为防止过大的电容放电电流通过可控硅, 串联了电阻进行限流, 这也是在其他很多电子线路中常见的阻容吸收电路。为了理解两块仪表的配合使用和内部向外输出的信号, 笔者拆检了TG-1周波控制器, 试着画出了局部的器件连接图, 这部分是触发可控硅的主要电路。

至于第三个问题, 也就是电流表满偏, 是石墨布的功率变大所致, 以前的石墨布功率较小, 现购的石墨布功率较大, 如果以本设备额定功率30kW来计算, 石墨布的阻值应为P=U2/R, 即R=362/30 000=0.043 2Ω, 经过实验, 利用5根窄石墨布便可达到23kW, 这已能完全满足工作需要, 在满功率工作时, 工作电流已被控制在700A范围内。

3 难点及技术改进

3.1 难点

该设备加热体所有部件均为石墨材料, 在操作过程中必须用手去紧固, 如果利用工具, 则会导致石墨螺杆及汇流环断裂。

3.2 技术改进

(1) 该设备多年前曾被改造过, 原设计的温控系统线路未被解除 (因控制方式不一样, 现已不用) 。将这套线路从现用的系统中剥离出去, 解除相互联系的各接点, 简化了线路和易发生故障的分支线路, 可为日后的维修减少排查线路故障的时间。

(2) 利用钼丝替代原用的石墨绳缝合炉腔的石墨毡, 起到了既耐高温又不易断裂的作用。

(3) 反复试验, 将功率控制在23kW之内, 既保证了工作使用要求, 又减少了石墨布与汇流环之间的隐性故障。

(4) 提高了汇流环的整体紧密度和机构强度。

(5) 对电极输出端改用多股焊靶线进行连接, 消除了高温时电极易松动过热的现象。

4 结语

以上为ZC30B真空加热炉维修心得, 希望能为同类设备维修与改造提供参考。

摘要：叙述了ZC30B-13型卧式双室热处理炉的故障特点, 在此基础上介绍了维修与改进的相关方法和措施。

关键词：热处理炉,短路,过电流

参考文献

[1]张兴.电力电子技术[M].北京:科学出版社, 2010.

电加热专利技术分析 篇6

丙烯腈厂甲甲酯装置是德国德固沙公司提供的技术,装置于2008年7月建成投产,共二条线,每线5万吨,其中关键设备是W503,哈氏合金盘管结构,目前为止,每台设备仅使用一年就得更换,损失很大,需要对这一设备进行有效的改造以满足生产需求。该设备为双盘管结构,外盘管直径1508mm,内盘管直径1258mm,总长3556mm,内外10层盘管,管为114X3.02。

2009年5月反映W503酰胺加热器蒸汽不能加,一加蒸汽二段温度就高,不加蒸汽一段温度上不去。确认甲甲酯装置W503盘管漏。决定对5线进行短停检修。拆封头后发现W503一段加热管在管板焊口接管处腐蚀。先确定的施工方案对漏点补焊处理,在试压过程中发现管板试压孔往外漏水,说明套管处焊接没有焊透,需要重新补焊。但是位置较差,无法施焊。探讨多种方案决定更换插入管。准备长400mm DN100哈氏合金管更换。

这仅仅是盘管泄露的一次而已,这二年,该设备自从使用后到第一次损坏止,只有一年时间,在修复后的时间里,一般在20天左右就会损坏一次,使装置被迫停车处理。2010年一月和三月,分别从南京宝色和沈阳东方按原设计院图纸制作了二台设备将原装置开车时的损坏设备更换掉。在W503使用了一年后也出现同样问题。

2 原因初步分析

焊接方面,在普通的焊接规程中并没有规定对于哈氏合金C22的处理规定,所以在设计出图过程中也没有此项规定。设备制造过程中进行了气体保护与小电流焊接,是按照规程进行的。

使用过程中,外部蒸汽加热到165度,特别是内盘管,腐蚀处基本上处在焊口二侧热影响区。所以初步可以判断,该设备焊接后没有进行过相应的热处理,导致焊口二侧腐蚀。

长时间物料高温腐蚀冲刷,造成腐蚀泄漏。焊接处接管附近,焊接过程中可能存在焊接咬边减薄现象。在焊接过程中,316L套管和主管哈氏合金在高温状况下互融,部分316L材质成分渗入到哈氏合金主管内,造成部分区域内的哈氏合金主管材质成分不纯,致使部分区域不耐腐蚀。

3 改造方案

3.1 壁厚从3.

02升级为6.02该项改造使原有设备管材厚度加了一倍,使寿命加了一倍,经过核算,不影响原有的换热效果。经核算重量增加不影响设备总体支承。

3.2 合金的选取哈氏C22是哈氏合金C系列改进型耐蚀合金,属于镍基耐蚀合金,基本成分00Cr22Mo13Fe3W3V。

具有优异的耐局部腐蚀能力和抗应力腐蚀开裂的能力更好的解决了焊接区域性能不理想的问题,该材料影响耐腐蚀性能的关键在于杂质含量S,P、气体含量O,N以及关键元素C,Si等含量的控制。镍较耐还原性介质的腐蚀,含有氧化剂可以加速其腐蚀。[1]

查哈氏合金选型的方案中,C22是能够满足该项目条件的。

采用新型盘管工艺。哈氏合金的硬度非常高,不容易达到弯管的条件。

3.3 技术措施

3.3.1 盘管的成形采用冷成形、校形、装配等不允许加热盘管,以防止金属间化合物的富集。

3.3.2 冷成形的盘管变形率已达9.

1%,是否作固溶处理应由需方根据介质及使用情况决定。我方认为可以不作固溶,依据是原盘管的使用情况和JB/T4756、C-22的变形率在15%以上才要求作固溶处理。

3.3.3 为改善盘管对接焊缝内侧质量及外侧焊接对内侧的影

响,盘管以接焊缝在第一层焊接后,焊第二层以上时,在盘管内侧充满水。在盘管外侧各种套管与盘管焊接时,在盘管内也要充满水,以改善内侧性能。

3.3.4 盘管的所有焊接除作好清理、洁净处,采用惰性气体保护

钨极氩弧焊,小的焊丝,多层多道焊,小的焊接规范,严格控制层间温度在很低的水平,冷却后才焊接。在焊条的选用方面,根据GBT13814-1992中我国共有21种型号焊条,大至分为五类,选用ENi Cr Mo9,来提高标准。[2]

关于焊接的问题,原定选用激光焊,激光具有单色性好、方向性好、亮度高、相干性好等特征,当功率密度高于107W/cm2以上时,焊接传热过程从热导焊变成了深熔焊,由于激光光斑直径小,功率密度高,可以实现高速度焊接,焊缝和热影响区都要比传统焊接方法小,焊缝深宽比大,所以激光焊焊缝具有良好的力学性能。鉴于激光焊接具有上述特点,使用高功率激光焊接哈氏合金导电辊包覆层,可实现单面焊双面成形,来获得良好的焊缝成形,并通过焊后固溶处理的方法获得金相组织均匀一致、性能与母材相当的焊缝。通过对激光焊后固溶处理的焊缝进行电极电位、极化曲线和化学腐蚀等试验测定。但是存在的问题是该设备焊完后无法盘管,或者盘完管后无法激光焊,所以该方案被放弃。

4 固溶处理方案

本设备固溶处理是为了溶解基体内碳化物、γ’相等以得到均匀的过饱合固溶体,便于时效时重新析出颗粒细小、分布均匀的碳化物和γ’等强化相,同时消除由于冷热加工产生的应力,使合金发生再结晶。其次,获得适宜的晶粒度,以保证合金高温抗蠕变性能。对于长期高温使用的合金,要求有较好的高温持久和蠕变性能,应选择较高的固溶温度以获得较大的晶粒度;高温固溶处理时,各种析出相都逐步溶解,同时晶粒长大。

碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400℃~850℃的温度范围内时,会有高铬碳化物析出,当铬含量降至耐腐蚀性界限之下,此时存在晶界贫铬,会产生晶间腐蚀,严重时能变成粉末。所以有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。

固溶热处理:将奥氏体不锈钢加热到1150℃左右,使碳化物相全部或基本溶解,碳固溶于奥氏体中,然后快速冷却至室温,使碳达到过饱和状态。固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火,但此时的“淬火”与普通钢的淬火是不同的,前者是软化处理,后者是淬硬。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样,但没到1100℃,为了提高强度或改善耐蚀性,一般采用固溶强化。[3]

本方案中,是将图纸中没有规定的固溶处理加到工序中,其优点与劣势要进行明确的区分,尤其是要注重对于温度的合理控制。从哈氏合金C22的成分分析,再与哈氏合金公司专家进行研究,最后确定的固溶处理的温度为1150℃。如此之处理,加热炉是一个大问题,经过寻找,大多数的厂家都没有这样的加热炉,有的大多是处理油炉,但是本设备无法使用油炉加热,只能使用电炉,但是能达到1150℃的电炉少之又少,经过与北搪协商,同意我们的加工固溶方案,由该生产厂进行固溶处理。该固溶处理后的效果是:消除在盘管过程中出现的冷作硬化、消除焊接热影响区的过热部位、消除盘管与316L焊接部位的C渗出。

实际固溶处理的过程是:

2010年3月,重新焊接的该设备动至北搪,经过北搪15分钟的电炉热处理后取出用水冷却,达到500度以下。经过处理,该设备已经变色,出现了一层氧化皮,经二天的手工处理,达到处理前的要求。经过运输后回装试用,到目前为止已经一年多,应用状态良好。

5 改造后的效果

改造以来,使用已经超过一年并经过测量,没有发现新的腐蚀。甲甲酯装置能够长时间称定运行,减少了停车检修次数,节约了检修费用每次10万元。

该设备在出图过程中,并没有考到国内设备制造水平与盘管工艺、热处理工艺等方案,单独出了一个不具有制造条件的设备图,在实际制造中出现了很多问题,特别是盘管上面,出现了一些冷作硬化现象。焊接以后尽管已经对设备内部进行了保护,但焊接热影响区却没有处理,导致了问题的发生。同时,该改造处理方案,按照选材、加工、热处理三步进行,经过处理,设备焊口方面已经达到了与原材料相同的机械、化学性能。改造后,达到了预期效果。

摘要：本文重点介绍了哈氏合金设备W503在甲甲酯装置的应用问题与腐蚀、技术改造,通过对于出现的问题及其原因进行具体的分析,逐步改革和完善技术改革与固溶处理方案,本研究对于促进甲甲酯装置生产瓶颈酰胺加热器的技术改造具有重要的参考价值和实际意义。

关键词：哈氏合金C22,盘管技术,固溶处理

参考文献

[1]王勤,匡立中.压力容器可靠性分析技术述评[J].科技创新导报,2008,(7):312.

[2]杨炜.可靠性分析在压力容器安全评定中的应用[J].中国新技术新产品,2009,(7):408.

中频电源及电加热技术应用 篇7

1 中频电源加热工作原理

中频电源由6部分组成:串行接口、信号源、放大器、工作电源、电压变换器、稳压控制。中频电源原理连接框图如图1所示。

感应加热是根据电磁感应原理, 利用工件中涡流产生的热量对工件进行加热的。感应加热法的基本工作原理为:电源向感应线圈通入交变电流i而产生一定频率的交变磁通φ, 如 (式1.1) 交变磁通φ在置于感应圈内的工件中产生感应电势e2如 (式1.2) 及感应电流, 使得工件发热, 产生发热功率P。按这个原理进行的加热叫感应加热, 磁通φ随时间t按正弦规律变化, 即:

在工件中产生的感应电势:

感应电势的幅值为E2m=φmω=2πφmf, 为了提高感应加热的效率, 要求E2m尽可能大。增大电源通入感应线圈的电流i, 或者提高电源的频率f都能使得E2m增加。从上述原理不难看出, 要想提高工件的加热效率, 在一定范围内:

(1) 提高电源通入感应圈的电流i;

(2) 提高电源的频率f。

在中频范围内, 国内已形成2 0 0 H z~1 0 0 0 0 H z, 功率为1 0 0 k W~3 0 0 0 k W系列产品, 可以配备5 t以下的熔炼炉及更大容量的保温炉, 也适用于各种金属透热, 表面淬火等热处理工艺尤其在废旧钢铁熔化及铸造上已经得到了普遍的应用。

2 中频感应加热电源的结构及应用

2.1 中频感应加热电源的构造

上世纪80年代末出现的IGBT (绝缘栅双极晶体管) 在90年代得以广泛应用。它容量大、开关速度快、易驱动, 正逐渐取代GTO (可关断晶闸管) 的市场。尤其在中等容量范围内, IGBT与GTO相比, 在价格、性能及应用难度方面具有明显的优势。

随着电力电子学及功率半导体器件的发展, 感应加热电源拓扑结构经过不断的完善, 已形成一种固定的AC/DC/AC变换形式。由于并联谐振型的感应加热电源易于实现保护。因此, 并联谐振型电流源逆变器更优于串联谐振型电压源逆变器。然而, 在采用IGBT的电流源逆变器中, 存在一个不可忽视的换相电感, 会使逆变器产生浪涌电压, 从而使器件的开关损耗增加, 甚至引起功率器件的击穿。对此, 将采用电流源逆变器最佳相角控制方案来解决这个问题。

2.2 中频感应加热电源的主电路

IGBT主电路工作模式一般是让工作频率在谐振频率附近。为了减小逆变管的开关损耗, 逆变器的工作频率略大于其谐振频率, 这样电路的阻抗接近最小, 负载效率高, 同时开关器件的损耗最小。

若逆变器的工作电压不变, 则在谐振点附近的输出功率最大, 当提高逆变器工作频率时, 负载等效阻抗增高, 输出功率减小, 输出功率因数很低, 而且逆变器主开关管工作在硬开关状态, 开关损耗大, 效率低。

2.3 功率调节应用

感应加热的主要特点是随着加热过程的进行, 负载不断变化, 谐振频率变化, 功率因数变化, 质量因素变化, 这样必须对逆变器的输出功率和频率都做相应的调整。主要应用于石油、化工、钢铁等工业快速、均匀加热。功率调节有改变功率因数和改变直流电压等方式。

2.3.1 整流侧斩波调功

整流侧斩波调功的目的是改变直流端电压, 调节输出到负载的能量, 根据负载所需功率要求, 通过斩波器的占空比来调节。在稳态运行过程中, 实时从谐振回路中反馈电流的变化, 从而了解负载的变化, 通过与基准值比较获得占空比的大小。此方法控制简单方便, 且工作频率与谐振频率可以同步, 功率因数高, 无功损耗小。

2.3.2 改变功率因数

通过改变工作频率来改变功率因数。通常, 为减小器件开关损耗, 工作频率应大于谐振频率。若逆变器的工作电压不变, 则在谐振点附近负载等效阻抗最低, 电流最大, 因而输出功率也最大。

当提高工作频率时阻抗也随之增大, 电流减小, 功率因数也减小, 因此输出功率随之减小。由此可见, 逆变器的输出功率可由工作频率来调节, 特别当负载回路Q值较高时调节更灵敏。因此, 直流端可为三相不控整流电源。逆变电路的工作频率f的大小由所需的功率要求决定。这种调功方法速度快, 整流电路简单。但是当所需功率很小时, 会让系统工作在严重失谐的状态, 无功损耗大。

2.3.3 移相控制调功

移相调功是通过移相控制, 即每个桥臂的两个开关管180°互补导通, 两个桥臂的导通角相差一个相位, 即移相角, 通过调节移相角的大小调节负载电压的宽度, 从而调节输出功率。根据脉冲的作用先后可把桥臂分为超前臂 (A1, A3) 和滞后臂 (A2, A4) 。移相调功时电路仍工作在谐振状态, 实现负载电压基波分量与负载电流同相。在两桥臂开关器件都关断时, 由反并联二极管续流 (图2) 。

3 结语

本文对中频感应加热原理做了详尽阐述, 论述了其构造及应用方法, 在油井开采中应用广泛, 并以实例论述。随着中频电源技术的发展和广泛应用, 感应热处理生产线自动化程度及对电源高可靠性要求提高, 感应加热电源正向智能化控制方向发展。具有计算机智能接口、远程控制、故障自动诊断等控制性能的感应加热电源正成为下一代发展目标。由于感应加热用电源一般功率都很大, 目前对它的功率因数, 谐波污染指标还没有具体要求。但随着减少电网无功及谐波污染要求的提高, 具有高功率因数及低谐波污染电源必将成为今后发展的主要趋势。

摘要：基于中频电源电加热技术的基本工作原理分析, 提出了其构造及应用策略。

关键词：中频电源,电加热,功率调节

参考文献

[1]全亚杰.感应加热电源的发展历程与动向[J].电焊机, 2001 (11) .

[2]王兆安, 黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[3]夏思淝.新型晶闸管中频感应加热电源[J].电力电子技术, 2002 (4) .

电加热集油工艺节能技术应用 篇8

自2007年, 采油八厂开始试验应用电加热集油工艺。截至2011年底, 产能工程应用电加热集油工艺的油井共448口, 共建成电热保温管道160.8 km, 其中碳纤维电热管道31.4 km、电热带保温管129.4 km, 详情见表1。

电热集油工艺有效地控制了地面建设投资, 与掺水工艺对比, 节省吨液能耗56.9%, 同时扩大了集油半径, 是实现不建站、少建站、少建间和降能耗的主要工艺措施, 详情见表2。

2 电加热集油工艺节能技术分析

2.1 电热管道最佳保温层厚度及管道埋深

埋地电加热管道在输送过程中存在热量散失, 为了减少散失热量对管线包裹保温层, 保温层厚度增大, 能源费用减少, 但是投资增大, 这就需要研究保温层经济厚度。所谓经济厚度就是隔热后的年散热损失费用和投资年分摊费用之和为最小时的保温层厚度[1,2]。根据埋地电加热管道保温层的经济厚度计算公式[1], 针对在35℃时, 不同管径计算结果见图1与图2。

经济保温层厚度和埋深的确定:根据公式计算, 不同管径的最佳埋深和最佳保温层厚度见表3。

2.2 电热管道最佳伴热功率

由于电加热集输流程在井口设置电加热器, 将井口产液升温到凝固点, 电加热管道只是起到维温作用, 因此最佳伴热功率应等于保温层散失的热量。

根据公式[2]计算, 优化后最佳伴热功率见表4。

3 节能效果对比

选取应用电加热集油工艺的肇39区块和应用单管环状掺水集油工艺的肇35区块进行对比。

肇39区块共有油井91口, 平均单井产量2.3 t/d, 其中10口井采用掺水工艺进入永4站, 其余81口井采用电加热集油工艺进入永6混输泵站, 站内采用气液分离装置及和混输泵, 将气液混输至永一联, 站外共有3条集油干线, 总长度19.83 km, 电加热器及电热管总加热功率794.53 kW, 详情见表5。

肇35区块共有油井156口, 平均单井产油量2.1 t/d, 站内采用四合一组合装置处理气液, 站外采用单管环状掺水集油工艺。两区块单井产量、区域分布和原油物性相近, 具有可对比性, 从方案计算和实际运行两方面对比, 详情见表6。

电加热工艺运行费用较掺水集油工艺运行费用基本持平。

采用电加热集油工艺的肇39区块较采用掺水集油工艺的肇35区块吨液运行能耗低7.67 kg标煤, 比例为38.2%, 较全厂掺水工艺吨液单耗低56.9%。

4 结论与认识

1) 电加热集油工艺可有效降低集油系统能耗, 是油田地面系统节能的有效措施之一。

2) 从现场应用看, 碳纤维电热管故障率远高于电热带保温管, 节能措施应用时应考虑故障率对节能效果的影响。

3) 应继续加强电加热集油工艺日常维护管理, 确保系统节能目标的实现。

参考文献

[1]张其滨, 莫理京.埋地管道保温层经济厚度的计算方法.石油工程建设[J], 1991, 17 (2) :31-33.

现代推钢式连续加热炉分析 篇9

关键词：连续加热炉；推钢式炉；步进式炉

中图分类号：TF572 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0095-02

推钢式炉是连续加热炉中历史最长的一种炉型，自20世纪初沿用至今。在1967年以前，所有的现代轧机都是采用推钢式炉。步进式炉是在20世纪30年代才出现的炉型，有一些优点超过了推钢式炉。这两类炉型经过70年以上的时间的发展，其性能指标的相互比较也发生了很大的变化。推钢式炉选用合理的温度制度和供热制度，降低炉内的最高温度和废气排放温度，提高炉内燃烧产物的热量利用率，提高废热回收率，减少其他热损失，进行现代化管理，采用计算机控制，推钢式炉和步进式炉有同等的效果，并且推钢式加热炉一次性投资少、维护运行费用低，所以在这里只讨论推钢式连续加热炉。

1 炉子的热工制度和炉型

推钢式连续加热炉的炉间制度分为两段式、三段式及强化加热三种。

1.1 两段式连续加热炉

按炉温制度分为加热期和预热期，炉膛也相应地分为加热段和预热段。加热薄料坯的小炉子也有单面加热的，但一般多为两面加热。烧煤时设有端部的燃烧室，称为炉头，下加热的燃烧室设在两侧，称为腰炉。具有两面加热的两段式连续加热炉，其燃料的分配比例上加热大约是30%～40%，下加热大约是60%～70%。首先下面的炉气要上浮，部分气体由两侧的空隙上来，使下部的热量供应不足；其次钢坯下面的冷却水要带走大量的热量，这部分热几乎都要由下面加热来供给；最后钢坯与水管接触的地方要产生黑印，若下加热能力不足，则黑印会更加严重，而到了实体段时，只有上表面能够加热，因而需要多供给些下加热燃料。

1.2 三段式连续加热炉

三段式连续加热炉在加热制度上采用预热期、加热期和均热期的三段温度制度。在炉子的结构上也相应地分为预热段、加热段和均热段。一般有三个供热点，即上加热、下加热和均热段供热。断面尺寸较大的钢料和合金钢料的加热，多采用三段式炉温制度的三段式连续加热炉。

三段式加热炉炉型的变化很多，但在结构上仍有一些共同的基本点。炉顶轮廓曲线变化是很大的，它大致与炉温曲线相一致，即炉温高的区域炉顶也高，炉温低的区域其炉顶相应的也低。在加热段与预热段之间，有一个比较明显的过渡，炉顶向预热段压下。这是为了避免加热段高温区域有许多热量向预热段的低温区域辐射，加热段是主要燃烧区域，空间比较大，有利于辐射传热：预热段是余热利用的区域，压低炉顶缩小空间，有利于强对流换热。但是也有的炉子着眼于强化加热，使加热段相对的延长，加热段与预热段的界限也不再十分的明显。

下图1是二段式和三段式加热炉炉温时间表比较，（a）是二段式，（b）为三段式。

加热钢锭用推钢式加热炉多采用平焰烧嘴，其火焰呈圆盘形，辐射能力强，加热速度快，火焰直径800～1000mm，厚度50150mm，对降低炉膛高度有利。烧嘴分布有矩形排列（a）和交错排列（b）两种形式，如图2所示。图2中，在炉膛尺寸和烧嘴总功率一致的前提下，由于烧嘴火焰呈圆盘形，（b）种排列烧嘴间的死角较（a）小，且两排烧嘴在钢锭运行方向上的位置互补，有利于避免因烧嘴间隔过大而造成钢锭表面黑线的产生。炉子加热段烧嘴配置的功率要大，数量要多，炉膛温度相对较高，使钢锭快速加热到设定温度。而均热段烧嘴配置的功率应相对较小，炉膛温度相对较低，使钢锭由表及里温度趋于均匀。

2 排烟方式

排烟方式分为自然排烟和强制排烟两种。当烟道阻力<500600Pa时，推荐自然排烟方式，该方式无动力消耗，运行成本低，但随烟囱高度的增加，建筑费用将激增。烟道阻力较大时，应采用强制排烟方式，其又分为引风机排烟和引射风机排烟。前者采用的是高温风机，开炉时因烟气温度低风机负荷较大，炉子正常工作时又因为高温烟气的自身抽力使风机负荷下降，因此引风机应变频控制，此方案虽然有烟囱高度小的优点，但因排烟温度高，风机易损坏而会造成停炉事故；后者为普通风机，但排烟效率低，功率应相对较大，有能量转换损失，也可用变频控制。

作者简介：郭才旺（1973-），男，吉林人，吉林成大弘晟能源有限公司工程师，研究方向：电厂未来发展。

电加热专利技术分析 篇10

关键词：海上油田,电潜泵,电加热,清蜡

目前油田常用的井筒清蜡技术有:机械清蜡、热力清蜡、化学清蜡和微生物清蜡, 这几种清蜡技术相对于电加热清蜡在海上工作环境中存在着成本高不易操作的问题。电加热清蜡操控简单, 不需停井, 但当前常用的井筒电加热装置对于海上采油平台不能满足安全环保生产要求, 为此胜利油田石油开发中心有限公司对井筒电加热技术进行改造, 成功的在海上电泵井中引入电加热装置, 有效解决了由于井筒蜡堵造成的电泵井无法正常生产的问题, 收到了良好的效果并获得了可观的经济效益。

1、应用背景

桥东油田位于莱州湾西部的极浅海海域, 海底地势平坦, 水深0～13m, 根据海调报告, 莱州湾海域年平均气温在11～12℃。桥东油田区域构造上属于青东凹陷。青东12断块属桥东油田内部一个构造复杂的断块, 地温梯度为3.67℃/100m, 青东12区块所产原油密度0.8347g/cm3, 50℃原油粘度5.12mPa.s, 凝固点32℃, 含蜡16.39%, 原油属轻质高含蜡原油, 目前青东12区块开井一口为青东12井。

青东12井在投产后由于井筒近井口段温度受环境温度影响低于原油凝点, 所以, 青东12井在连续生产一段时间后, 井口附近原油流动性变差并开始出现结蜡的现象, 井筒出蜡导致井口堵塞情况加重, 井口产量与开井初期比呈递减趋势, 直至井口不出液。

2、电泵井电加热清蜡装置组成和技术参数

2.1 电加热清蜡装置组成

青东12井井筒电加热装置是由电缆引入装置、加热电缆和电源控制系统三部分组成。将钢管护套加热电缆通过特制井口三通装置直接引入井筒中, 通过在井筒中下入电缆托装置固定加热电缆, 使加热电缆与电路连接器 (回路接头) 形成回路。在油管内壁产生集肤效应, 实现了对油管内部原油自下而上的全过程加热 (图2) 。这样引入加热电缆确保了井口生产阀门的正常使用, 实现了井控安全。

2.2 电加热清蜡装置技术参数的确定

电泵井电加热装置设计主要根据油井深度及原油物性特征来设计。井筒所需加热功率P总受以下几方面因素影响:

Q———井筒液体流量

λ———导热系数

△t———达到原油正常流动所需的提高温度简称温升

A———散热系数油井管柱环空部分流动的和不流动气体或液体耗散的热量与管柱内正常生产稳定后每米应生成的热量比值

L———加热深度m

它的具体关系是:

P总=Qλ△t AL

式中导热系数λ和散热系数A是通过室内试验得出, 钢铠电缆的伏安特性决定井筒出液的流量Q, 原油要正常流动所需提高的温度既温升△t以及加热深度L视井况而定。

由青东12井生产资料可知, 井口出液温度小于32℃, 低于原油蜡质的凝点, 要想保证该油井的正常生产所需温升必须提高15℃以上。通过室内模拟实验可知含水0.2%纯油井筒温升15℃为基点所需加热功率为64KW (表1) 。

海上油田开发油井井筒管柱必须配备井下安全阀和过电缆封隔器, 为满足井筒中安全装置的要求, 加热电缆下深确定为580m。电加热装置系统额定加热功率100KW, 系统3相输入电压380V中频电源300-500Hz, 中频变压器容量120KA中频变压器输出电流60A-70A.。钢铠加热电缆额定电压2000V工作运行电压700V。

在通过室内模拟实验计算确定了青东12井井筒所需的加热电缆发热功率后, 选取适合的电源组合, 以满足加热电缆的需要。青东12井电加热控制系统在输入380V50Hz的三相电流经整流滤波后变成530V直流电压。又经逆变电路在主控板的控制下变成300—2000Hz的单相中频电压, 最后经过中频变压器输送到φ16mm加热电缆输入端, 直到加热深度点, 经回路接头与电缆的护管内壁形成回路, 通电后两个载流体基本形成方向相反, 大小相等的电流。电缆的外护管内壁产生集肤效应, 实现加热清蜡的目的。

钢管护套加热电缆是装置中重要组成部分, 电缆外皮由钢管护套经电阻焊焊接制成, 管内采用铜棒作为通电导体, 管与铜杆之间采用耐高温绝缘材料, 有效的解决了常规电缆表皮易破损这一缺陷, 提高了电缆的耐高温和抗老化性能, 延长了电缆的使用寿命 (图3) 。

3、现场应用效果

电泵井电加热清蜡技术在青东12井应用后取得了良好效果, 对现场应用情况进行介绍。

青东12井井深2981.23m, 所采油层为沙河街组沙四段储层, 油层深度为2199.5-2204.3m, 油层温度76℃。该井于2009年1月试采, 平均每月生产10天就因井筒蜡堵不出液, 需要动用船只进行热洗井才能恢复生产。

2012年2月25日青东12井在安装电加热装置后开井生产, 开井后井口出液温度始终保持在原油凝点以上, 生产正常平稳 (表2) 。实际生产过程中电加热技术参数如下:加热电缆下深580m, 电加热装置系统额定加热功率100KW, 系统3相输入电压380V, 中频电源300-500Hz, 中频变压器容量120KA中频变压器输出电流60A-70A.。加热电缆工作运行电压700V。

4、经济效益

青东12井在应用电加热装置所取得的经济效益从两方面来衡量:

用2012年青东12井应用电加热装置的生产状况与2009年试采生产相比, 平均每月多产原油为851.2吨。如果不采用电加热装置, 要维持青东12井生产, 就必须定期动用船只对青东12井井筒进行热洗。热洗井每船次花费25万元, 按照青东12井每月洗井3次/月的频率, 全年生产8个月计算, 应用电加热清蜡装置全年可节约600万的洗井费用。青东12井在应用电加热清蜡技术后获得了显著经济效益。

5、结论

(1) 改进后的电泵井井筒电加热清蜡技术有效解决了青东1 2 井所产原油在井筒中蜡堵的情况, 增加了单井原油产量, 为桥东油田青东1 2区块高含蜡原油的开发开辟了新的途径。也为海上采用电泵井开发高含蜡原油提供了有益借鉴。

(2) 该项技术涉及的装置都经过安全验证, 完全满足海上安全环保生产要求, 同时, 该项技术所需设备组成简单, 操控方便。