直接加热式二氧化氯发生器的制作方法

本发明涉及化工设备技术领域，具体涉及一种直接加热式二氧化氯发生器。

背景技术

二氧化氯是一种国际卫生组织公认的优良的杀菌剂、高效漂白剂和强氧化剂；二氧化氯发生器是制备二氧化氯的专用设备。在大多数化学法制备工艺中，为满足该吸热反应条件，需要给化学反应提供一定的热量，来确保反应完全彻底，原料转化率最高，原料消耗最低，同时减少和避免未反应的原料造成对水体的污染。加热技术是二氧化氯发生器的关键技术之一，它决定了发生器的性能优劣和造价高低。目前，国产二氧化氯发生器采用的反应器加热方式常用的水浴加热和原料加热方式存在如下缺陷和不足：

水浴加热方式，即反应器装配在一个带有电加热管的水箱内，通过加热水箱内的水，向反应器内提供热量，存在热传递效果差，电耗高，对反应器材质的导热性要求高，造价高，加工复杂等缺陷；原料加热方式，是将原料加热到一定的温度，然后将热原料进入反应器反应。该方式存在进料温度高，较难控制反应进程，易出现安全事故。同时，对于原料如：浓度为31％的盐酸，加热后会造成挥发污染，原料利用率降低，安全性差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有的二氧化氯发生器用加热方式存在加热效率较低，不易调控的缺陷，本发明提供了解决上述问题的直接加热式二氧化氯发生器。

直接加热式二氧化氯发生器，包括壳体，壳体上设有氯酸盐进料管、酸进料管、排液管和排气管，壳体内设有加热机构，所述加热机构包括隔热管、导热管和电加热元件；

所述壳体的顶部盖板上开设有通孔，所述隔热管轴向一端伸入壳体内、轴向另一端密封固定在盖板上；隔热管伸入壳体内的自由端敞口、且与导热管的敞口端密封连接，隔热管的轴心线和导热管的轴心线重合，导热管的底端封闭；所述隔热管呈圆筒结构，导热管的外壁上设有导热翅片，且导热管的导热系数大于隔热管的导热系数；所述隔热管内设有升降机构，在需要加热时，所述升降机构带动电加热元件经隔热管伸入导热管内；在需要降温时，所述升降机构带动电加热元件退出导入管收入隔热管内。

本发明工作原理为：在二氧化氯发生器的主反应壳体内设置隔热管和导热管，隔热管和导热管位于一条直线上、且沿壳体轴向设置，可将隔热管、导热管和壳体三者的轴心线重合设置，隔热管和导热管内部与壳体内腔独立设置，壳体内的反应液不会进入隔热管和导热管内；隔热管可采用导热系数低的材料或者绝热材料制成，而导热管采用导热系数较高的材料制成；这样在需要加热时，增大加热功率，同时还可启动升降机构推动电加热元件伸入导热管内，通过导热管将热量传递至壳体内的反应料液；在需要降温时，降低加热功率的同时，通过升降机构将电加热元件拉入隔热管内，将电加热管的余热进行隔绝；因此通过控制功率和电加热元件的位置实现对壳体内反应环境温度的高效调控，加热效率高，利于反应顺利进行。此外，在加热管外壁上设置导热翅片，利于增大导热管换热面积，提高换热效率。

进一步地，所述导热管内装填有导热油。

通过在导热管内装填导热油，尤其是采用高导系数的导热油，这样电加热元件伸入导入管内后浸入导热油内，电加热元件产生的热量传递依次经至导热油、导热管后传递至壳体内的反应液，利于提高传热效率。

进一步地，所述导热管的内径小于隔热管的内径。

由于隔热管内，电加热元件的热量依次经空气、隔热管传递至壳体内的反应液，空气相对于导热油的导热系数较低，传热效率较差；若导热管的内径小于隔热管的内径，这样电加热元件至隔热管内壁的径向距离要大于电加热元件至导热管内壁的径向距离，进一步降低了隔热管内的传热效率。

进一步地，所述导热管的顶部敞口端与隔热管的底部敞口端通过法兰密封连接。

将导热管的顶部敞口端与隔热管的底部敞口端通过法兰密封连接，便于对隔热管和加热管径向拆装、检修、更换操作。

进一步地，所述升降机构包括丝杆、螺母副和用于驱动丝杆转动的电机；所述丝杆的轴心线与隔热管的轴心线重合设置，所述电加热元件安装于螺母副上、且随螺母副沿丝杆移动。

通过丝杆、螺母副和电机构成升降机构主体，结构简单，成本较低，且升降操作灵活、定位准确。

进一步地，所述隔热管位于壳体外的端部与盖板通过盲法兰密封连接；盲法兰上设有安装基板，丝杆的轴向一端依次贯穿盲法兰和安装基板后与电机输出端连接。

将隔热管与壳体盖板通过盲法兰连接，方便隔热管在壳体上的拆装操作。

进一步地，所述电加热元件包括定位环板和若干加热棒；所述定位环板套设在螺母副外壁上，定位环板的外缘侧壁上凸设定位针，隔热管内壁上设有沿轴向延伸的、用于定位针嵌入适配的定位槽；定位环板朝向导热管的板面上设置若干加热棒，加热棒的轴线方向与丝杆的轴线方向平行。

电机驱动丝杆正向或反向转动，由于定位环板上的定位针卡设在定位槽内，只能沿定位槽在隔热管内壁轴向上下移动，因此通过螺纹传动丝杆将转动运动变换为螺母副的上下直线运动，螺母副带动定位环板及加热棒向下伸入加热管或向上退出加热管。

进一步地，所述隔热管与导热管连接的端部内壁上沿周向设有环状固定架，环状固定架圆心处设有轴承，所述轴承通过多个连接杆与环状固定架连接；丝杆朝向导热管的端部转动固定在轴承上。

将丝杆的轴向底端转动设置在轴承上，且轴承通过连接杆及环状固定架固定在隔热管内壁上，防止丝杆偏移造成升降机构损坏。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明工作原理为：在二氧化氯发生器的主反应壳体内设置隔热管和导热管，隔热管和导热管位于一条直线上、且沿壳体轴向设置，可将隔热管、导热管和壳体三者的轴心线重合设置，隔热管和导热管内部与壳体内腔独立设置，壳体内的反应液不会进入隔热管和导热管内；隔热管可采用导热系数低的材料或者绝热材料制成，而导热管采用导热系数较高的材料制成；这样在需要加热时，增大加热功率，同时还可启动升降机构推动电加热元件伸入导热管内，通过导热管将热量传递至壳体内的反应料液；在需要降温时，降低加热功率的同时，通过升降机构将电加热元件拉入隔热管内，将电加热管的余热进行隔绝；因此通过控制功率和电加热元件的位置实现对壳体内反应环境温度的高效调控，加热效率高，利于反应顺利进行；

2、本发明通过在导热管内装填导热油，尤其是采用高导系数的导热油，这样电加热元件伸入导入管内后浸入导热油内，电加热元件产生的热量传递依次经至导热油、导热管后传递至壳体内的反应液，利于提高传热效率。由于隔热管内，电加热元件的热量依次经空气、隔热管传递至壳体内的反应液，空气相对于导热油的导热系数较低，传热效率较差；若导热管的内径小于隔热管的内径，这样电加热元件至隔热管内壁的径向距离要大于电加热元件至导热管内壁的径向距离，进一步降低了隔热管内的传热效率；

3、本发明电机驱动丝杆正向或反向转动，由于定位环板上的定位针卡设在定位槽内，只能沿定位槽在隔热管内壁轴向上下移动，因此通过螺纹传动丝杆将转动运动变换为螺母副的上下直线运动，螺母副带动定位环板及加热棒向下伸入加热管或向上退出加热管。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的整体轴向截面结构示意图；

图2为本发明的隔热管和加热管连接爆炸图；

图3为本发明的电加热元件和升降机构连接结构示意图；

图4为本发明的定位环板仰视结构示意图；

图5为本发明的环状固定架结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1-壳体，2-氯酸盐进料管，3-酸进料管，4-排液管，5-排气管，6-加热机构，61-隔热管，62-导热管，63-电加热元件，631-定位环板，632-加热棒，633-定位针，634-定位槽，64-导热翅片，65-导热油，66-法兰，67-盲法兰，68-安装基板，7-通孔，8-升降机构，81-丝杆，82-螺母副，83-电机，84-环状固定架，85-轴承，86-连接杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

直接加热式二氧化氯发生器，包括壳体1，壳体1上设有氯酸盐进料管2、酸进料管3、排液管4和排气管5，壳体1内设有加热机构6，加热机构6包括隔热管61、导热管62和电加热元件63。壳体1的顶部盖板上开设有通孔7，隔热管61轴向一端伸入壳体1内、轴向另一端密封固定在盖板上；隔热管61伸入壳体1内的自由端敞口、且与导热管62的敞口端密封连接，隔热管61的轴心线和导热管62的轴心线重合，导热管62的底端封闭；隔热管61和导热管62均为圆筒结构，隔热管61内壁和外壁光滑，导热管62的外壁上设置多组导热翅片64，且导热管62的导热系数大于隔热管61的导热系数；隔热管61内设有升降机构8，在需要加热时，所述升降机构8带动电加热元件63经隔热管61伸入导热管62内；在需要降温时，升降机构8带动电加热元件63退出导入管62收入隔热管61内。在隔热管61和导热管62外壁上涂覆防腐材料。

实施例2

在实施例1的基础上进一步改进，所述导热管62内装填有导热油65，在将电加热元件3伸入导热管62内、且完全浸入导热油65后，导热油65的液面高度刚好到达导热管62顶部，导热管62的内径小于隔热管61的内径。导热管62的顶部敞口端与隔热管61的底部敞口端通过法兰66密封连接。

实施例3

在实施例2的基础上进一步改进，所述升降机构8包括丝杆81、螺母副82和用于驱动丝杆81转动的电机83；丝杆81的轴心线与隔热管61的轴心线重合设置，电加热元件63安装于螺母副82上、且随螺母副82沿丝杆81移动。

实施例4

在实施例3的基础上进一步改进，所述隔热管61位于壳体1外的端部与盖板通过盲法兰67密封连接；盲法兰67上设有安装基板68，丝杆81的轴向一端依次贯穿盲法兰67和安装基板68后与电机83输出端连接。

实施例5

在实施例4的基础上进一步改进，所述电加热元件63包括定位环板631和多个加热棒632；定位环板631套设在螺母副82外壁上，可通过螺栓进行固定，定位环板631的外缘侧壁上凸设定位针633，隔热管61内壁上设有沿轴向延伸的、用于定位针633嵌入适配的定位槽634；定位环板631朝向导热管62的板面上设置多个加热棒632，加热棒632的轴线方向与丝杆81的轴线方向平行，加热棒632的轴向长度为导热管62内腔轴向长度的9/10。隔热管61与导热管62连接的端部内壁上沿周向设有环状固定架84，环状固定架84圆心处设有轴承85，轴承85通过多个连接杆86与环状固定架84连接；丝杆81朝向导热管62的端部转动固定在轴承85上。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。