专利名称：可控硅中频加热工业介子锅炉及其加热方法
技术领域：
本发明涉及以煤油为导热介子的锅炉及其加热方法，主要是指一种可控硅中频加热工业介子锅炉及其加热方法。
背景技术：
已知的以煤油为导热载体的锅炉，其结构大多是在炉体内设有多根多层空心钢管，钢管内充满煤油，其加热方式主要是以燃油作为能源。这种锅炉由于结构上的缺陷，以及加热方式的不合理，造成了热效率很低(大约20％)，浪费大量能源，成本高，同时还污染环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种可控硅中频加热工业介子锅炉及其加热方法，该方法改变了换热结构和方式并采用中频感应加热代替燃油加热，较好地解决了现有燃油锅炉存在的不足。
实现本发明的锅炉结构是这种锅炉包括外壳、中频电源、中频加热装置、热交换管、导热介子、循环管道、储油罐、油泵、进、出水口，其主要结构是所述热交换管的管内是导热油，其内管壁上设有螺旋槽，其外圆上设有保温层，该保温层的外面是中频感应线圈，该线圈上罩有纳米晶导磁体；所述热交换管设置在外壳内，该外壳上设有进、出水口，该进、出水口分别接中频感应线圈；所述热交换管的一端经油泵接储油罐，其另一端接管道。
该锅炉结构还包括所述保温层为硅酸铝耐火纤维毡。
所述中频感应线圈为螺旋状。
所述外壳为封闭的环氧树脂板。和所述热交换管为钢管。
实现本发明的方法是设置一内腔带有螺旋槽的热交换管，使导热油以螺旋状在热交换管内流过并被加热；在热交换管的外圆上包裹用于保温的硅酸铝耐火纤维毡；在硅酸铝耐火纤维毡的外面设有用于加热导热管的螺旋状中频感应线圈，该线圈上罩有纳米晶导磁体；在油泵的作用下，被加热的导热油在热交换管和管道里循环；在热交换管的外面罩有用于防电磁的封闭的环氧树脂外壳，该外壳上有连接中频感应线圈的进、出水口，冷却水经进、出水口流过线圈。
该方法还包括所述热交换管采用钢管。
所述外壳的材料采用玻璃钢。
所述热交换管为水平放置。和所述热交换管和中频感应加热方式可用于燃油锅炉的改造。
本发明具有的有益效果由于采用了中频感应加热方式和纳米晶导磁体，以及新结构的热交换管，具有热效率高，节能，设备小，成本低，环保等特点，可以比一般的中频感应加热节能30％。本技术可以完全取代传统燃油锅炉，也可用于对现有燃油锅炉的改造。
图1是本发明的锅炉整体示意图，表示剖开后的内部结构，其中1进水口、2外壳、3出水口、4中频感应线圈、5保温层、6螺旋槽、7热交换管。
图2是图1的俯视图，其中8接线排。
图3是图1的侧视图，其中10绝缘立柱、11吊装件。
图4是图1的感应线圈示意图，其中12纳米晶导磁体。
具体实施例方式
如图所示，本锅炉主要由外壳2、中频感应线圈4、保温层5、热交换管7、纳米晶导磁体12组成。本技术可以完全取代传统燃油锅炉，还可用于对现有燃油锅炉的改造。
实施例取一长度2米左右、内孔径250-300mm的厚壁(30mm)钢管作为热交换管7，在管7的内孔有螺旋槽(内孔的形状像波纹管)6，在管7的外圆包裹有保温层5，其保温材料可选用硅酸铝耐火纤维毡，在保温层5的外圈安装有中频感应线圈4，该线圈4是空心铜管，其外罩有纳米晶导磁体12，线圈4通过4个绝缘立柱10固定在外壳2上。外壳2采用环氧树脂或玻璃钢，这主要是考虑防电磁功能，外壳2将热交换管7和中频感应线圈4封闭在里面，在壳体上安装有进水口1和出水口3，该进出水口分别接线圈4的两端，在壳体上还安装有接线排(也叫铜排)8，该接线排8用于连接线圈4和中频电源。热交换管7水平放置，其一端通过油泵接储油箱，另一端连接管道。工作时，在油泵的作用下，导热油以螺旋状流过热交换管并被加热，然后直接送入管道中。中频感应线圈4流有循环冷却水。
工作原理依据锅炉自身的结构形状，形位和机制，充分利用了中频感应线圈邻近集肤三效用叠加，而且是迭次叠加原理。通过电磁辐射加热热交换管，当中频逆变电流经感应加热器，通过频率的选择装置，可产生最理想的感应电流，同时在热交换管的周边产生电流，随之产生的焦耳热与其热交换管内流动着的热媒油进行交换，从而实现了较快的加热效果。其特点是它以电为能源，而不是以燃油做能源，无燃油过程，安全可靠，加热速度快，热效率高达90％以上。
感应加热器与热交换管根据锅炉的实际情况，使热量充分传递至导热油，那么感应加热区和导热油接触的换热面积要大，换热效率要高，本热交换管设计成内腔为波纹管式结构进行加热，可以降低导热油的流速，增加加热时间，提高热效率，节省能源。
一.设备功率的确定1.如中频感应线圈的发热量为1,000,000Kcal，一次注入的导热油的重量约7000Kg根据以上数据，经计算确认功率确定为160K。
2.每天用电量的计算按照每天24小时计算，每天总用电量为(不包括设备电效率和散热)用电量＝24×160＝3840KW.h(度)3.考虑到系统导热油在初始加热时，其他设备不进行工作，所以油温在循环时的温度下降很少，这时用现有的中频全部功率将全部导热油加热升温200℃时，所用的时间计算如下(此时间不包括散热所需要的加热时间)时间＝0.6×7000×200÷0.24÷160÷0.7＝31250(秒)＝8.68(小时)二.设备的组成设备由以下部分组成，中频电源、电容器、中频感应线圈、导热油、热交换管、温度闭环控制系统。
1、中频电源中频电源电路采用6脉波整流方式，进线电压采用380V2、中频电源结构特点2.1、整流部分用KP400A/1200V可控硅；2.2、逆变电路采用KK400A/1600V快速可控硅；
2.3、可控硅采用叠装式散热器组件；3、中频电源应具备的性能3.1、控制系统全数字化，无继电控制控制系统采用单板高可靠性的大规模集成电路控制。各种信号的运算处理及其相应动作的执行都按程序自动进行。用数字控制系统代替各种继电控制回路所要完成的功能，整个中频电源设备无一只继电器。
3.2、扫频式启动方式，具有100％的启动成功率逆变部分采用扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的零压软启动电路。其扫频式的大致启动过程如下在逆变电路启动以前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管，并控制它激信号的频率从高到低扫描。当它激信号的频率下降到接近槽路谐振频率时，中频电压便建立起来。为防止中频电源偶尔的启动失败，设计了自动重复启动电路，保证了100％的启动成功率，而且，其响应时间很短，完成一次自动重复启动的时间小于500毫秒。
3.3、具有快速响应特性的调节器在控制线路中设计的调节器，其响应时间很短，完全适合于中频电源在负载突变的情况下适应快速响应的使用要求。
3.4、电源恒功率输出，可保证高的功率因数设计的阻抗调节器可检测到阻抗的变化，并将此变化送入电路内部进行数字运算，自动调节负载阻抗的匹配，使中频电源达到恒功率输出。同时，由于阻抗调节器的使用，在工作过程中，整套设备的运行功率因数可达到0.92以上。
3.5、具有优异的抗冲击负荷能力装置中主要元器件的参数选择均留出较大裕量，在硬件上保证了各元器件有较好的抗冲击能力。在软件上，使系统的运行更加稳定可靠，有效的防止了加热时所造成的电流冲击对晶闸管的损坏。这样就保证了设备具有优异的抗冲击负荷能力，使设备能够长期安全可靠地运行。
3.6、完善可靠的保护功能控制线路设有过流、过载、过压、缺相、控制电源欠电压、冷却水压过低和冷却水温过高、水流量过低等各项保护措施。这些保护功能的分析处理与实现都由主控制板上的功能完成，保证了各项保护功能的灵敏度及可靠性。本装置为水冷却设备，为了设备的安全可靠运行，故应对冷却水的水温进行多点实时监控，在每一只可控硅上均装有两个温度检测点，并且在每一台谐振电容器及各感应线圈上也装有相同的温度检测点。这就使该套系统的每一个水冷却部分均受到实时监控，决不会因为某点的水温过高而造成元器件的损坏。
3.7、先进的相序自识别功能控制系统中含有相序自识别电路，使装置无须安装同步变压器，免去了调试维修中调相序、对同步的工作。
3.8、丰富的外控接口装置含有内/外转换、自动/手动转换开关和它们的接口，可方便的实现远程自动控制。并设有温度外环的控制接口，与红外测温仪和温度自动控制系统相结合，可方便的实现程序设定温升对电源输出功率的自动调节，使钢管的最终加热温度达到预期温度。
3.9、光隔离脉冲输出在控制系统中，触发脉冲从控制板到可控硅的控制极之间具有双重隔离措施。在控制板上采用了2500V以上耐压的光隔离器件对触发脉冲进行光电隔离，在脉冲变压器上采用了3000V以上耐压等级的变压器组件。即使可控硅过压击穿，也不会对控制系统产生任何影响。
3.10、调试维修简单方便控制板中大多数参数的设定都由控制板的内部电路自动完成，用户调整的仅有六只电位器的参数设定。所以该控制板具有极强的通用性和互换性，而且调试维修极为简单方便。
4.中频感应线圈4.1中频感应线圈制作成卧式圆型结构，或根据工作要求特制不同形状，由铜管绕制而成。
4.2中频感应线圈具有保护外罩。由于加热温度只有200℃，并且加热的钢管外部还有保温层，所以感应线圈的外罩和立柱均采用绝缘材料制作。
4.3中频感应线圈安装在热交换管的外部，和热交换管之间采用硅酸铝绵进行保温。
4.4电容器安装在感应器的外壳内，形成一个整体。
5.热交换管5.1热交换管为一根厚壁钢管，内腔为波纹管形状。
5.2热交换管采用水平设置。
5.3热交换管的出入接口采用法兰盘，保持和现场的接口相同。
6.温控系统温度控制采用一台温度调节仪完成，通过放置在出油处的热电偶进行测温，当温度达到设定值(200℃)时自动进行中频功率的调节，达到保温和加热的要求。整个加热和温度控制均在自动状态下进行控制。
本发明中涉及到而未做说明的技术(设备)均为公知技术。
权利要求
1.一种可控硅中频加热工业介子锅炉，包括外壳、中频电源、中频加热装置、热交换管、导热介子、循环管道、储油罐、油泵、进、出水口，其特征是所述热交换管的管内是导热油，其内管壁上设有螺旋槽，其外圆上设有保温层，该保温层的外面是中频感应线圈，该线圈上罩有纳米晶导磁体；所述热交换管设置在外壳内，该外壳上设有进、出水口，该进、出水口分别接中频感应线圈；所述热交换管的一端经油泵接储油罐，其另一端接管道。
2.如权利要求1所述的可控硅中频加热工业介子锅炉，其特征是所述保温层为硅酸铝耐火纤维毡。
3.如权利要求1所述的可控硅中频加热工业介子锅炉，其特征是所述中频感应线圈为螺旋状。
4.如权利要求1所述的可控硅中频加热工业介子锅炉，其特征是所述外壳为封闭的环氧树脂板。
5.如权利要求1所述的可控硅中频加热工业介子锅炉，其特征是所述热交换管为钢管。
6.实现权利要求1的可控硅中频加热工业介子锅炉的加热方法，其特征是a.设置一内腔带有螺旋槽的热交换管，使导热油以螺旋状在热交换管内流过并被加热；b.在热交换管的外圆上包裹用于保温的硅酸铝耐火纤维毡；c.在硅酸铝耐火纤维毡的外面设有用于加热导热管的螺旋状中频感应线圈，该线圈上罩有纳米晶导磁体；d.在油泵的作用下，被加热的导热油在热交换管和管道里循环；e.在热交换管的外面罩有用于防电磁的封闭的环氧树脂外壳，该外壳上有连接中频感应线圈的进、出水口，冷却水经进、出水口流过线圈。
7.如权利要求6所述的可控硅中频加热工业介子锅炉的加热方法，其特征是所述热交换管采用钢管。
8.如权利要求6所述的可控硅中频加热工业介子锅炉的加热方法，其特征是所述外壳的材料采用玻璃钢。
9.如权利要求6所述的可控硅中频加热工业介子锅炉的加热方法，其特征是所述热交换管为水平放置。
10.如权利要求6所述的可控硅中频加热工业介子锅炉的加热方法，其特征是所述热交换管和中频感应加热方式可用于燃油锅炉的改造。
全文摘要
一种可控硅中频加热工业介子锅炉及其加热方法，其结构主要由外壳、中频感应线圈、保温层、热交换管、纳米晶导磁体组成。其中热交换管的管内是导热油，其内管壁上设有螺旋槽，其外圆上设有保温层，该保温层的外面是中频感应线圈，该线圈上罩有纳米晶导磁体；所述热交换管设置在外壳内，该外壳上设有进、出水口，该进、出水口分别接中频感应线圈；所述热交换管的一端经油泵接储油罐，其另一端接管道。其加热方法是，在油泵的作用下，导热油以螺旋状流过热交换管并被加热，然后直接送入管道中。本技术可以完全取代传统燃油锅炉，还可用于对现有燃油锅炉的改造。
文档编号F24H1/00GK1763456SQ20051010114
公开日2006年4月26日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年11月4日
发明者董秀兰 申请人:丰宝科技(中山)有限公司