专利名称：罐用节能防爆电加热器的制作方法
技术领域：
本发明属于加热设备技术领域，特别是用于罐储原油等化工液体加热的 一种罐用节能防爆电加热器。
背景技术：
在石油、化工等生产、储运领域里，经常需要对原油或化工液体进行加 热稀释，增强其流动性，而且对其防爆性能有较高的要求。在现有的加热技 术中，通常釆用的加热装置是将若干电加热芯体置于一个密闭的套管中，并 装满导热油，再将加热装置安装在储油罐的中间部位，电加热芯体一般采用 工频电磁加热、矿物加热电缆或电加热管等，由电加热芯体产生热能加热导 热油，通过导热油将热量传递于套管，再由套管将热量传递给与其表面接触 面的原油液体，最终通过原油液体相互之间热传导作用完成储油罐内原油 的加热升温。为了防止加热温度过高，由超温而引起导热油炭化结焦和变质 以及套管表面热负荷增大而发生原油结垢结焦等现象，在套管内的导热油中
设置有加热保护器，温度保护值一般设定为12(TC左右，电加热器温度控制普 遍采用可控硅移相控制或交流接触器触点控制的方式，这种加热器存在的缺
陷是
(1)由于其传热方式完全靠被加热液体内部之间的接触传导，因而传热 速率低，罐内液体升温速度慢，融腊降粘效果差，各部区域温差大，存在加
热死角，电热效率低。以66立方米容积的原油储液罐为例，安置两套20kw 电加热器，加热总功率为40kw。其储液罐进口来液温度为26。C，加热器运行五小时后，罐内原油温度只能升至28-c左右，而套管的表面温度竟达到9rc以上。
(2) 原油是多种碳氢化合物的混合物，常含有沥青质、胶质、无机物和 油水乳化物等固态和半固态物质；同时原油中往往夹带有泥沙、水垢、铁锈、 腐蚀产物和生物等沉淀物；另外还溶解有各种盐类，如重碳酸盐、硫酸盐、 氯化物、硅酸盐等沉淀物，这些物质容易粘附沉积在电加热器的散热表面， 形成导热系数较低的阻热层,使电加热器的传热受到严重影响而降低，而且会 诱发结垢、炭化结焦等现象，又导致热阻恶性增大，使得电加热器的热效率 大大降低，能耗大大增加。
(3) 随着加热器使用时间的延长，所呈现的热效率指标值与说明书标称 值误差会愈来愈大，使电加热器产生的热量不能有效地被利用。
(4) 由于热传递的速率低以及粘附污垢、垢焦的影响，罐内储存的油液 温度还没有升到要求的设定值，而加热器内的导热油温度已升到干烧保护值 12(TC以上，干烧保护电路即控制加热器停止工作，由于导热油中储存的热量 有限，其温度会很快下降到12(TC以下，加热器将重新启动加热，由此使得电 加热器工作在频繁的启停状态，而罐内油液的油温却始终上不去，未被加热 的死区多，不仅能耗很高，而且降粘效果差，加之电加热器温度控制普遍采 用可控硅移相控制或交流接触器触点控制方式，频繁启停，容易对电网造成 强烈的冲击，谐波污染严重，同时存在加热器故障率高，安全可靠性差，维 护费用高等弊病。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效防止电加热器表面结垢结焦，提高热传递的速率，强化电热效率，并能消除加热死角，升温降粘效果好，而且防 爆安全性能高，运行可靠性强的罐用节能防爆电加热器。
实现本发明的目的所采取的技术方案是该加热器具有从罐外伸进罐内 的加热装置，并设有射流传热装置，其中，射流传热装置是由射流泵和与之 连接并伸进罐内的射流管构成，射流泵的进液口通过吸液管与储液罐连通， 射流管伸出罐外部位装有电磁防垢除垢装置，加热装置是由多个电加热组件 构成，射流管位于多个电加热组件的中间位置，并与电加热组件平行安装在 储液罐内的下部位置，电加热组件及射流管伸出罐外的部位包覆有隔爆盒， 隔爆盒内设有加热监控装置。
所述电加热组件由电加热管和与之套装连接的电热套管组成，两管壁之 间填充有超导硅脂。
所述吸液管上装有过滤器和控制阀。
所述射流管上装有用于控制射流压力和流量大小的控制阀，其伸进罐内 部分的左、右和下侧以及其端部均排列布设有与射流管连通的射流喷吸构件。 所述电磁防垢除垢装置由套在射流管上的电磁线圈和与之联接的电磁防
据除垢控制板组成，该控制板的额定功率设定在2000W以上。
所述加热监控装置包括
一个远传信息监控器，用于通过信号变换器对液温监测信号、液位监测 信号、有毒气体监测信号、加热器电流监测信号、远传控制信号以及现场操 作控制信号进行釆集、转换、处理，并通过无线信号进行远距离的传输、接
受和控制
一个功率控制模块，用于对电加热管进行无触点通断控制；一个周波控制模块，用于驱动功率控制模块以过零周波无级调功方式，
对电加热温度的高低迸行调控；并对过流、过压、缺相进行一体化保护控制;
一个电流互感器，用于对加热器电流波形进行过零监测以及对电流的大 小迸行监测，并进行过流保护；
一个信号变换器，通过信号传输线分别与远传信息监控器、液位传感器、 液温传感器、有毒气体探测器及操作控制面板相连接，用于信号的转换和传 输；
一个液位传感器，安装在罐内底部，用于对罐内储油量进行监测； 一个液温传感器，安装在罐中的高温油液区内，用于监测电加热组件表 面的温度，以便通过远传信息监控器控制加热器的功率和启停；
一个有毒气体探测器，安装在隔爆盒外部，用于监测操作环境有毒气体 的浓度，杜绝环境污染，保证操作安全。
一个远传遥控装置，可采用手机或遥控器或其它遥控设备，用于远传信 息监控器无线信号的接受、显示和对远传信息监控器发送无线信号的操作；
一个操作控制面板，通过信号传输线与远传信息监控器连接，用于远传 信息监控器发送信号的显示和对加热器的操作控制。
按照上述方案制成的罐用节能防爆电加热器，依据流体力学和传热学原 理，打破了现有储液罐内原油或其它化工原料升温降粘的模式，解决了传统 加热器存在的诸多弊端，其有益效果是
(1)该加热器能使加热的油液热流子快速扩散，缩短罐内油液升温时间， 消除油液加热死角区，降低电热套管壁面传热热阻，强化热传递的速率，保 护高温部件的安全，延长电加热器的使用寿命。(2)电热套管内采用绝电性能好、热传导系数高的超导硅脂作为传热媒 体，能够在出现干烧保护失灵的情况下，杜绝发热体引燃油罐内可燃气体的 危险，而且在电加热管损坏时，只需打开隔爆盒将电加热管进行更换即可， 十分方便快捷，省时省力，不仅能减少维修费用和维修时间，而且还能增强 热能的传导效率和发热体的安全隔爆性能。
(3) 该加热器利用被加热的液体介质循环喷射，并通过电磁防垢除垢装 置的作用，大大加快罐内油液的稀释降粘速度。并构成的射流喷吸强化传热 方式和对罐内定向射流冲刷排污清洗技术，能够防止污垢以及沉积物粘附沉 积在电加热器的发热表面，使结垢结焦现象得以有效地解决，保证加热器持 久地在高效状态下运行。而且，在射流构件喷射作用下，能够在储液罐泄油 和进油时起到排污清罐及助力作用，扩大储液罐的有效容积，同时降低储液 罐进油和泄油的阻力，减轻泄油抽吸和进油加压的动力消耗。
(4) 加热过程节能效果显著，例如对容积为66立方米储液罐只需配备一 套总功率为35 kw电加热器就能完成生产作业的需求，而且加热时间大大缩 短，不仅设备投资造价低，而且加热效率高，实现以最经济的设备来传递热 量的效果。
(5) 该加热器以温控与液位测量控制相结合，能够实现按需加热的节能 控制方式，并消除频繁启停加热，有效地节省能源消耗，消除对电网的污染， 而且防爆安全性能得到增强。
图l是本发明的结构示意图2是射流传热装置的结构示意图；图3是射流喷吸构件的放大结构示意图4是加热监控装置的系统图。
具体实施例方式
参看图1、图2，本发明的加热器包括安装在储液罐11外的加热监控装 置2和由罐外伸进罐内的电加热装置，并设有射流传热装置，其中，电加热 装置具有多个平行设置的电加热组件7，该组件是由电加热管19和与之套装 连接的密闭电热套管21组成，两管壁之间填充有超导硅脂20，利用超导硅脂 20绝电性能好、热传导系数高的特点，能够将电加热管19发出的热量迅速传 导给周围的油液，并在其周围形成一个高温油液区，同时在干烧保护失灵的 情况下，能够杜绝引燃储液罐11内可燃气体的危险。电加热管19的罐外伸 出端通过导线与加热监控装置2连接，并由加热监控装置2控制其加热功率 的大小及启停，该部位还包覆有防爆盒l，其上设有隔爆接线穿管3，以便于 增强电加热管19的安全隔爆性能。射流传热装置是由射流泵14和与之连接 并伸进储液罐11内的射流管8构成，射流泵14的进液口通过吸液管17与储 液罐11连通，吸液管17上装有过滤器15和控制阀16，射流管8位于多个电 加热组件7的中间位置，并与电加热组件7平行安装在储液罐11内的下部位 置，其伸进罐内部分的左、右和下侧以及其端部均排列布设有与射流管8连 通的射流喷吸构件5、 6、 9，该构件为管状结构(参见图3)，其两端设有射 流进口 23和喷射口 25，中间细颈部位开有吸液口 24，射流管8的罐外部分 设有用于控制射流压力和流量大小的控制阀22和电磁防垢除板装置，电磁防 垢除垢装置由套在射流管8上的电磁线圈13和与之联接的电磁防添除柜控制 板12组成，电磁防垢除垢控制板12可直接在市场上购置，其控制板的额功率设定在2000W以上，在电磁线圈13的磁力作用下，能够防止和溶解高温 油液区的油液结垢，避免油液中夹带的泥沙、水垢、铁锈、腐蚀产物和生物 沉积物以及其中溶解的各种盐类，如重碳酸盐、硫酸盐、氯化物、硅酸盐等 物质沉积粘附在电热套管21的散热表面，使电热套管21始终保持较高的导 热性能，并延长加热器高效加热的使用周期，节省加热电能消耗。
参看图4，加热监控装置安装在隔爆盒l内，是由一个远传信息监控器、 一个功率控制模块、 一个周波控制模块、 一个电流互感器以及液温传感器、 液位传感器、有毒气体探测器、远传遥控装置和操作控制面板，其中，远传 信息监控器分别通过信号传输线与功率控制模块、周波控制模块和电流互感 器连接，并通过信号变换器和信号传输线分别与液温传感器、液位传感器、 有毒气体传感器、远传遥控装置和操作控制面板连接，功率控制模块和电流 互感器分别与加热装置的电源线路连接。远传信息监控器通过功率控制模块 对电加热管进行无触点通断控制，通过周波控制模块，驱动功率控制模块以 过零周波无级调功方式，对电加热温度的高低进行调控；并对过流、过压、 缺相进行一体化保护控制；通过电流互感器对电流波形进行过零监测及电流 的大小进行监测，同时进行过流保护。远传信息监控器通过信号传输线和信 号变送器分别与液温传感器、液位传感器、有毒气体探测器、远传遥控装置 和操作控制面板连接，用于各种监测信号的采集、转换和处理，并根据监测 数据及设定保护值发送指令，对加热器供电电流及其通断进行控制。液温传 感器安装在罐内电加热组件部位的高温油液区内，以实现对电热套管21表面 部位温度的监控，并通过远传信息监控器控制加热器的功率和启停，防止因 温度过高而引发燃烧爆炸事故；液位传感器安装在罐内底部，用于对罐内储油量的监测，并通过远传信息监控器的处理和控制，根据储油量的多少调节 加热功率的大小，达到耗能量最少的效果，同时，通过远传信息监控器处理 信号的传输，对液位的异常变化进行泄露或失盗报警，及时提醒操作人员处
理；有毒气体探测器安装在隔爆盒外部，用于监测操作环境有毒气体的浓度， 杜绝环境污染，保证操作安全，并通过远传信息监控器的信号传输，可进行 现场报警和操作控制，也可通过一定频率的无线信号进行远距离的报警和操 作控制，远传遥控装置可采用手机或遥控器或其它遥控设备。
工作原理储液罐11内的原油或其它液体在射流泵14的作用下，由吸 液管17从罐内的高温油液区吸入油液，再通过射流管8和射流喷吸构件5、 6、 9，由射流喷吸构件的喷射口 25喷出，同时在射流喷吸构件5、 6、 9内形成 的负压作用下，储液罐11内高温油液区的原油或其它液体从射流喷吸构件5、 6、 9的吸液口 24进入，与射流喷吸构件5、 6、 9内的高压油液混合后经喷射 口25喷出。在射流喷吸构件5、 6、 9的油液喷射压力及其所形成的涡流搅拌 作用下，高温油液区的原油或其它液体不断沿罐壁向上升腾，进入储液罐11 内上部的低温油液区，而低温油液区的低温油液则自然向下部的高温油液区 沉降，由此使高温油液区和低温油液区油液连续不断的循环，形成高低温油 液热能的对流传导和接触传导，并使整个储液罐ll内的油液迅速均匀升温。 由于射流管8安装在储液罐11内的下部，并靠近储液罐11进液口 10和泄液 口 4的位置，当向储液罐11内输送进液时，由于射流管8端部的射流喷吸构 件9喷出的油液经罐壁反射，使储液罐11的进液口 10部位形成一个向内抽 吸的负压区，从而能够减少进油泵的动力消耗；当向储液罐ll外泄油时，射 流管8与罐壁连接端射流喷吸构件5喷出的油液分流射向泄液口 4的流出方向，有助于罐内油液的流出，减少泄油泵的动力消耗，由此可以大大节省进
出油液时的动力，同时在射流喷吸构件5、 6、 9喷出的高压油液压力作用下， 储液罐ll内的积垢从泄液口4排出。
本发明中的加热监控装置具有安全监控、节能控制、防盗报警、历史数 据采集存储等功能。若加热器电源发生停电、缺相、过压、过流时，通过电 流互感器输送信号给远传信息监控器进行运算处理后，以短信方式及现场报 警方式告知操作人员，进行现场操作调整或和通过手机短信或其它无线信号 进行远传遥控操作调整，同时通过周波控制模块、电流互感器进行电流检测， 实现过流、过零的自动保护功能，使设备存在的预发事故信息能得到及时掌 握和控制。若发生有毒气体泄漏或超标时(如H2S)，可以通过有毒气体传感 器、信号变送器传输信号给远传信息监控器经过运算处理后，以短信方式及 现场报警方式告知操作人员进行及时处理，由此保证设备的安全运行。该加 热监控器通过液温传感器和液位传感器可将储液罐内的温度和液位数据测量 值通过信号变送器实时传送给远传信息监控器，经过运算处理，发送指令给 周波控制模块，进行无级调功控制，调整加热器的电热功率，实现"按需加 热"的节能控制方式。同时，在液位低的情况下，确保发热体表面温度不至 于过高而影响到储油罐内防爆安全性能。
1权利要求
1、一种罐用节能防爆电加热器，具有从罐外伸进罐内的加热装置，其特征在于该加热器还设有射流传热装置，它是由射流泵和与之连接并伸进罐内的射流管构成，射流泵的进液口通过吸液管与储液罐连通，射流管伸出罐外部位装有电磁防垢除垢装置，加热装置是由多个电加热组件构成，射流管位于多个电加热组件的中间位置，并与电加热组件平行安装在储液罐内的下部位置，电加热组件及射流管伸出罐外的部位包覆有隔爆盒，隔爆盒内设有加热监控装置。
2、 根据权利要求1所述的罐用节能防爆电加热器，其特征在于所述电 加热组件由电加热管和与之套装连接的电热套管组成，两管壁之间填充有超 导硅脂。
3、 根据权利要求1所述的罐用节能防爆电加热器，其特征在于所述吸 液管上装有过滤器和控制阀。
4、 根据权利要求l所述的罐用节能防爆电加热器，其特征在于所述射 流管上装有用于控制射流压力和流量大小的控制阀，其伸进罐内部分的左、 右和下恻以及其端部均排列布设有与射流管连通的射流喷吸构件。
5、 根据权利要求1所述的罐用节能防爆电加热器，其特征在于所述电 磁防垢除垢装置由套在射流管上的电磁线圈和与之联接的电磁防垢除垢控制板组成，该控制板的额定功率设定在2000W以上。
6、 根据权利要求l所述的罐用节能防爆电加热器，其特征在于所述加 热监控装置包括一个远传信息监控器，用于通过信号变换器对液温监测信号、液位监测信号、有毒气体监测信号、加热器电流监测信号、远传控制信号以及现场操 作控制信号进行采集、转换、处理，并通过无线信号进行远距离的传输、接 受和控制；一个功率控制模块，用于对电加热管进行无触点通断控制；一个周波控制模块，用于驱动功率控制模块以过零周波无级调功方式， 对电加热温度的高低进行调控；并对过流、过压、缺相进行一体化保护控制；一个电流互感器，用于对加热器电流波形进行过零监测以及对电流的大 小进行监测，并进行过流保护；一个信号变换器，通过信号传输线分别与远传信息监控器、液位传感器、 液温传感器、有毒气体探测器及操作控制面板相连接，用于信号的转换和传 输；一个液位传感器，安装在罐内底部，用于对罐内储油量进行监测；一个液温传感器，安装在罐中的高温油液区内，用于监测电加热组件表 面的温度，以便通过远传信息监控器控制加热器的功率和启停；一个有毒气体探测器，安装在隔爆盒外部，用于监测操作环境有毒气体 的浓度，杜绝环境污染，保证操作安全。一个远传遥控装置，可采用手机或遥控器或其它遥控设备，用于远传信 息监控器无线信号的接受、显示和对远传信息监控器发送无线信号的操作；一个操作控制面板，通过信号传输线与远传信息监控器连接，用于远传 信息监控器发送信号的显示和对加热器的操作控制。
全文摘要
本发明涉及一种罐用节能防爆电加热器，具有从罐外伸进罐内的加热装置，并设有射流传热装置，其中，射流传热装置是由射流泵和与之连接并伸进罐内的射流管构成，射流泵的进液口通过吸液管与储液罐连通，射流管伸出罐外部位装有电磁防垢除垢装置，加热装置是由多个电加热组件构成，并与射流管平行安装在储液罐内的下部位置，电加热组件及射流管伸出罐外的部位包覆有隔爆盒，隔爆盒内设有加热监控装置。该加热器能够有效防止电加热器表面结垢结焦，具有热能传递速度快，电热效率高，使用寿命长，节能效果显著，防爆安全性能好，操作维修方便等优点。
文档编号B65D88/74GK101492114SQ20091006433
公开日2009年7月29日 申请日期2009年3月6日 优先权日2009年3月6日
发明者燕远见, 赵兴海, 马经刚 申请人:南阳市一通防爆电气有限公司