一种用于流体的加热器、过流加热系统和盐雾加热蒸发系统的制作方法

本发明涉及一种用于流体的加热器，尤其涉及一种腐蚀性流体的加热器、腐蚀性流体的过流加热系统和盐雾加热蒸发系统。

背景技术：

在化工行业中，常常涉及对腐蚀性液体、雾状体、气体的快速加热要求。

例如：在盐化工行业中，需对高浓度盐溶液或盐水雾在高速流动或喷射过程中进行过流式快速加热(即：盐溶液或盐水雾在流动过程中被加热)，以便水分在高温环境下迅速蒸发，达到盐溶液浓缩、结晶析出的目的。

在电镀行业中也有对酸、碱溶液过流式加热的需求。

尤其在反渗透海水淡化处理领域中，每天都在产生数以万吨计的浓盐水直接排放到海中，不仅造成巨大的资源浪费，同时还将造成近海浓盐水污染，影响海洋生态平衡。采用喷雾蒸发法对浓盐水进行深化处理，可在蒸发淡水的同时浓缩盐溶液，直至使盐结晶析出，从而实现无排放海水淡化处理，具有巨大的应用前景。

采用普通电加热器对盐溶液或盐雾进行过流式快速加热存在以下弊端：

1、由于水的热容量很大，因此加热速度很慢，普通加热器依靠热传导提升水温，不能适应高速流动或喷射的盐溶液的升温速度要求；

2、盐溶液或酸碱液体具有强烈的腐蚀性，铠装电热器的外壳即使采用高牌号不锈钢制成，也不能长期工作，外壳一旦腐蚀穿孔，就会导致漏电故障，因此普通电热器不适宜在腐蚀性溶液中进行内热式加热

3、金属铠装加热器表面容易结垢，在溶液中运行一段时间后盐垢会逐渐加厚，导致传热速度进一步降低。

4、外热式加热的效率极低，能耗高，传热速度慢，不适宜溶液的过热式加热。

5、现有外热式红外灯管加热器依靠红外线对介质远距离加热，但因灯管远离介质，驱动灯管本身发生红外线的大量热量不能被利用于对介质加热，故效率低、加热速度慢。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于流体的加热器、过流加热系统和盐雾加热蒸发系统，克服了现有技术中的问题，所述加热器能够适应腐蚀性液体的过流式加热，所述盐雾加热系统应用所述加热器使得加热器直接与盐雾接触，是一种全方位、立体的过流加热蒸发方式。

根据上述目的，本发明提供一种用于流体的加热器，包括红外石英灯管及密封于所述灯管内腔中的钨丝，所述钨丝通过灯脚从所述红外石英灯管的端部伸出与引出线接合以通过所述引出线获取电力，所述引出线被引出线护套所包裹，所述引出线护套由耐腐蚀、耐热材料制成。

在一实施例中，所述红外石英灯管在所述端部的位置套有封装套管，以形成以所述端部为底和以所述密封套管为壁的腔体，所述灯脚与所述引出线的接合部位位于所述腔体内，所述腔体内填充有密封胶以密封所述灯脚与所述引出线的结合部位。

在一实施例中，所述引出线为耐热等级大于200℃的导线。

在一实施例中，所述引出线为铁氟龙导线或聚四氟乙烯绝缘导线。

在一实施例中，所述封装套管为陶瓷或热固性模压塑料。

在一实施例中，所述密封胶为耐热等级大于200℃的有机硅密封胶或其他无机材料密封胶。

在一实施例中，所述加热器还包括封装套管挂钩，固定在所述封装套管外表面，用于悬挂所述加热器。

在一实施例中，所述加热器还包括控温仪，用于控制所述钨丝的功率。

本发明还提供一种过流式的流体加热系统，包括至少一个前述的加热器，所述流体加热系统还包括：容器，用于存放所述流体，所述容器包括输入口和输出口，所述输入口设置在所述容器底部，以供待加热流体进入，所述输出口设置在与所述输入口相对的所述容器顶部，以供加热后的流体输出，所述加热器浸入所述流体内部。

本发明还提供一种用于盐雾的加热蒸发系统，所述加热蒸发系统包括：蒸发塔，所述蒸发塔内设有喷嘴以将待加热的腐蚀性盐水喷入所述蒸发塔内，以形成盐雾，所述蒸发塔内还设有至少一个前述加热器，用于对所述盐雾进行加热，所述蒸发塔顶部设有水蒸气出口，供加热蒸发后的水蒸气排出。

在一实施例中，所述蒸发塔内设有灯架，用于悬挂所述加热器。

本发明提出了一种用于流体的加热器、过流加热系统和盐雾加热蒸发系统，所述加热器采用石英外壳，灯脚与耐高温引出线钎焊连接后进行密封防水处理，然后将引出线导出容器接通控温系统。当加热器浸没在流体溶液中时即形成过流加热系统。当加热器放置在盐雾蒸发塔内进行内热式过流加热时，即形成盐雾加热蒸发系统。

附图说明

图1用于流体的加热器的一实施例的结构示意图

图2铠装电热元件过流式加热结构示意图

图3铠装电热元件对式加热结构示意图

图4过流式的流体加热系统的一实施例的结构示意图

图5用于盐雾的加热蒸发系统一实施例的结构示意图

为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：

101：红外石英灯管

102：钨丝

103：灯脚

104、405：引出线

105：引出线护套

106：焊接点

107：封装套管

108：腔体

109：密封胶

110：封装套管挂钩

111：引出线导体

201：铠装式电热元件

301、401、503：加热器

402：容器

403：输入口

404：输出口

406、506：控温仪

407：流量控制阀

501：蒸发塔

502：喷嘴

504：水蒸气出口

505：灯架

507：盐水压力变送器

508：水管

509：抽风机

510：冷凝管

具体实施方式

本发明基本构思是将加热器和用于接通电源的引出线密封，加热器的灯管外壳采用抗腐蚀的石英材料，由此适应浸入腐蚀性液体加热的需求。

根据上述发明基本构思，请参看图1，图1示出了本发明用于流体的加热器的一实施例的结构示意图。所述加热器包括红外石英灯管101及密封于灯管101内腔中的钨丝102，钨丝102通过灯脚103从红外石英灯管101的端部伸出与引出线104接合，以通过引出线104获取电力，引出线104被引出线护套105所包裹，引出线护套105由耐腐蚀、耐热材料制成。耐腐蚀、耐热材料可以是铁氟龙、或聚四氟乙烯、或其他耐热等级大于200℃的绝缘材料。

红外石英灯管101是由纯石英材料制成的，且能够透过红外线。引出线104可根据不同应用温度，选择不同耐热等级的铜芯绝缘导线，工况在100℃以下的可选择铁氟龙导线，工况在200左右的可选择聚四氟乙烯绝缘导线。引出线护套105使引出线具有双重绝缘，保证引出线可在腐蚀性液体、雾状体或气体中可靠工作。

石英材料化学性质极其稳定，具有比高牌号不锈钢更良好的耐酸、碱、盐腐蚀性，能够适应在腐蚀性介质中工作，且红外石英灯管表面光滑，不易结垢，不会因表面结垢降低效率，石英材料还具有良好的耐冷热冲击性能，试验表明，将表面温度达到800℃的灯管直接插入冷水中，灯管也不会开裂，能够适应内热式加热的工况。

在本发明的一实施例中，灯脚103与引出线104中的导体111在焊接点106钎焊连接，封装套管107套在红外石英灯管101端部的位置上以形成以所述端部为底和以密封套管107为壁的腔体108，焊接点106位于腔体108内，腔体108内填充有密封胶109以密封焊接点106。密封胶109可以是有机硅密封胶系列的，也可以是其他类型的绝缘密封粘合材料，封装套管107材质可以是耐腐蚀金属(高牌号不锈钢等)，也可以是陶瓷、热固性模压塑料。加工时，可将密封胶灌注在封装套管之中，固化后即形成耐水的灌封部件，将灯脚与引出线钎焊后的裸露部位密封起来与液体隔离，在电源与溶液之间形成可靠的绝缘层。

在另一实施例中，所述加热器还包括封装套管挂钩110，固定在封装套管107外表面，用于悬挂所述加热器。

加工上述加热器的主要步骤包括：

根据应用工况的要求，选取“单向出脚”或“双向出脚”的红外石英灯管101(此处以“单向出脚”灯管为例)作加工；

将引出线104与灯脚103钎焊在一起，保证引出线104与灯脚103接触良好；

将引出线104穿过封装套管107，并使封装套管107与红外石英灯管101定位固定；

将绝缘密封胶109注入封装套管107，该密封胶109固化后即形成耐水的灌封部件，即可将灯脚103与引出线105钎焊后的裸露部位密封起来与液体隔离，在电源与溶液之间形成可靠的绝缘层，又起到将红外石英灯管101与封装套管107粘合固定的作用；

红外石英灯管101整体通过封装套管挂钩110悬挂安装在液体容器或蒸发塔内。引出线104则导出容器外，与控温仪连接，即可通电控温加热，实现液体或盐雾的内热式过流快速加热。

在电镀行业、化工行业、制盐行业均有酸、碱、盐等腐蚀性液体的大流量连续过流式加热的需求。传统方案请参见图2铠装电热元件过流式加热结构示意图，是将铠装式电热元件201安置在所需加热的液体内，依靠铠装式电热元件201的表面温度对液体的传导实现对液体的加热。铠装电热元件虽然也是一种内热式的加热方式，但由于电热元件与液体的接触面积有限，热传导速度很慢，加热容器的容积必须足够大、电热元件的功率也必须足够大才能满足要求。同时，由于铠装电热元件是在腐蚀性液体中工作，因此铠装材料必须采用高牌号不锈钢，即使如此，仍然寿命不长。另外，金属铠装材料在热态酸碱盐环境下工作，金属表面易与酸碱盐发生反应，形成不溶的“垢层”，长期工作后，会降低导热效率，影响热量的传导速度。传统方案还包括如图3所示的流体加热系统，直接将加热器301置于流体外部。

为了克服传统方案的问题，运用上述可浸入腐蚀性液体的加热器，本发明还提供一种过流式的流体加热系统，请参看图4，图4示出了本发明过流式的流体加热系统的一实施例的结构示意图。所述过流式的流体加热系统，包括至少一个前述的加热器401，所述流体加热系统还包括：容器402，用于存放所述流体，容器402包括输入口403和输出口404，输入口403设置在容器402底部，以供待加热流体进入，输出口404设置在与输入口403相对的容器402顶部，以供加热后的流体输出，加热器401浸入流体内部。

所述过流式的流体加热系统的使用方法如下：

加热器401安置在容器402中，加热器引出线405从容器402内导出，与控温仪406连接；

打开流量控制阀407，溶液从容器底部的输入口403进入溶液存放容器402，将加热器401淹没。加热器401在控温仪406的控制下通电对溶液加热。溶液受热后产生对流作用，热溶液上升，从容器402上部的输出口404输出，冷溶液则通过流量控制阀407从容器底部源源不断进入容器402进行液位补充，从而实现液体的过流式加热。

在所述过流式的流体加热系统中，由于加热器发出的红外线驱动容器中的水分子高速振动而发热，水分子无需接触灯管，凡红外线照射到的水分子均能获得能量振动发热，是一种对容器中的水分子立体加热的方式，因此加热速度快，能够适应溶液的升温速度要求；

同时，灯管淹没于溶液之中，不仅远处的水分子能获得红外线加热，与灯管接触的水分子同时能直接从高温管壁获得热量，是一种内热式的加热方法，加热器发出的红外线的热量同时被物体吸收，红外线分子振动发热与传导辐射加热同步进行，因此效率更高，升温速度更快。

所述本发明所涉及的过流式的流体加热系统可用于酸、碱、盐等腐蚀性液体的大流量连续过流式加热。

在海水淡化等领域，需要对盐雾进行蒸发，进而将水和盐类物质分离，而传统的加热蒸发系统是：向蒸发塔内输送热风，是一种外热式的加热方式，效率很低，加热速度很慢，低温盐雾具有很大的容量，热空气不能满足盐雾升温的要求；或者，在蒸发塔内安置电热元件，使盐雾接触到高温电热元件后加热。这是一种接触式传导加热的方式，由于电热元件不可能密布于蒸发塔内，大量盐雾不能与电热元件接触，因此加热效率也很低，不能达到瞬间提升盐雾温度的目的。

本发明利用前述加热器，还提供一种用于盐雾的加热蒸发系统，请参看图5，图5示出了本发明用于盐雾的加热蒸发系统一实施例的结构示意图。所述加热蒸发系统包括：

蒸发塔501，蒸发塔501内设有喷嘴502以将待加热的腐蚀性盐水喷入蒸发塔501内，以形成盐雾，蒸发塔501内还设有至少一个前述的加热器503，用于对盐雾进行加热，蒸发塔501顶部设有水蒸气出口504，供加热蒸发后的水蒸气排出。

在本发明用于盐雾的加热蒸发系统另一实施例中，加热器503通过塔内的灯架505按一定的密度安置在蒸发塔501中，加热器引出线顺着灯架505从蒸发塔501内导出，与控温仪506连接。利用盐水压力变送器507，将高压盐水从水管508输送进入喷嘴502，盐水通过喷嘴502后变为高速运动的盐雾，雾滴直径在50微米左右，均匀地分布在蒸发塔501内。加热器503在整个蒸发塔内均匀地发射红外线。

由于在整个蒸发塔内均有红外线存在，因此所有的雾滴无论是否与灯管接触，均能受到红外线的作用，雾滴中的水分子能够在瞬间接受能量，在红外线的驱动下高速振动而发热。这是一种全方位、立体的过流加热方式，蒸发塔内的盐雾温度迅速上升，能够在几分钟内使蒸发塔内的盐雾温度从20℃以下提升到60℃以上，水蒸气即从盐雾中大量逸出。

在另一实施例中，所述用于盐雾的加热蒸发系统还包括抽风机509，用于在蒸发塔顶部形成负压，以抽出水蒸气。更优地，所述用于盐雾的加热蒸发系统还包括冷凝管510，用于将抽出的水蒸气转变为冷凝水。

在另一实施例中，未被蒸发的盐雾则被浓缩，跌落到蒸发塔底部，成为高浓度盐水，该高浓度盐水的水温也可达到60℃左右。如其浓度尚未达到饱和程度，则由压力变送器507将热态浓盐水吸入增压后再从喷嘴502喷射到蒸发塔中，形成新的盐雾再度重复蒸发，直至浓缩到预定的浓度后，将浓缩盐水导出蒸发塔，在结晶流水线上形成结晶盐。更优地，当热态浓盐水被回收重新在蒸发塔喷射时，控温仪自动降低加热器的加热功率，降低了能耗，并使蒸发塔温度保持恒定，因此，热态浓盐水重复喷射是一种自动的能量回收方式。

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