一种浸入式电加热系统及应用该系统的罐式集装箱的制作方法

本发明涉及一种加热系统，特别涉及一种浸入式电加热系统及应用该系统的罐式集装箱。

背景技术：

一些物质在不同温度时会有不同的物理状态，低于额定温度时是固态，高于该温度时又变成液态，当我们采用液体罐式集装箱装运该类物质时，我们需要让罐箱保持一定的温度，以便于卸货时物质状态保持液态。比较常用的通常有三种方法，一种是用蒸汽加热，一种是直接用火焰加热器加热罐箱箱体，还有一种是在箱体周围加装电热管，这几种方法各有利弊。蒸汽加热要求现场有蒸汽发生器，只能在固定的状态时使用，在移动的状态下很难实现，而且高温蒸汽操作存在危险性，加热时温度控制比较难，容易造成过热。火焰加热器则因为有明火，存在火灾隐患，温度不容易控制，难以避免过度加热的问题。箱体周围保温层内加装电热管，可以很好的控制加热进程，但是改装费用相当昂贵，改装一台罐箱的费用超过2万美金，不适合我国的基本国情，此外电热管加热还存在一个弊端，一旦电热管出故障，整台罐箱必须返回堆场维修，短期内无法再投入使用。

技术实现要素：

【1】要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、安全系数高、温控精度高、绿色无污染且使用寿命长的浸入式电加热系统及应用该加热系统的罐式集装箱。

【2】解决问题的技术方案

本发明提供一种浸入式电加热系统，包括：

管路系统，所述管路系统包括与罐体侧壁接触、且用于对所述罐体进行加热的蒸汽管路21、及与所述蒸汽管路连接并形成封闭管路的输送管路22，所述管路系统内装有介质，所述管路系统外包覆有保温层；

电加热器4，安装在所述输送管路22上，用于对所述管路系统内的介质进行加热；

循环泵5，安装在所述输送管路22上，实现介质的循环流动，用于将加热后的介质输送至蒸汽管路并与所述罐体进行热交换，同时将完成热交换的介质输送至电加热器再加热；

膨胀罐3，所述膨胀罐安装在所述电加热器的出口端及所述循环泵的入口端之间，且所述膨胀罐的安装高度高于所述管路系统的高度，所述膨胀罐内储存有介质，在整个管路系统的介质不足时，为管路系统补充液体；同时将管路系统内在加热过程中释放出来的空气通过膨胀罐释放到系统外部；

监控系统，包括温控器、温度记录仪、电源开关、电路保护及温度传感器，所述温控器与电加热器连接，用于使所述电加热器以设定的温度对介质进行加热；所述温度传感器用于检测电加热器内的介质温度及罐体的温度，并将检测值发送至温控器及温度记录仪。

进一步的，所述膨胀罐的出液口设有浮球开关，当管路系统内的介质量低于设定值后，触发所述浮球开关动作，并将信号反馈至监控系统。

进一步的，所述加热器为浸入式加热器，且在所述加热器外包覆有保温层。

进一步的，所述膨胀罐上设有排气阀。

进一步的，所述管路系统内设有压力传感器和/或流量传感器。

进一步的，所述电加热器的输出端与所述循环泵的输入端相连，所述膨胀罐通过软管与所述循环泵输入端相连，所述循环泵的输出端设有安全阀。

进一步的，所述介质为乙二醇水溶液或导热油。

进一步的，所述监控系统内还设有用于异常报警的报警装置、及用于记录数据的存储器。

进一步的，所述浮球开关、所述电加热器及所述循环泵上均设有保护罩。

同时本发明还提供一种iso罐式集装箱，其使用所述的浸入式电加热系统。

【3】有益效果

本发明浸入式电加热系统，是非常安全的一种加热方式，不存在燃烧爆炸和高温、高压的隐患，而且能够实现温度的精准控制，在温度达到设定值时自动停止加热，避免了能源的浪费，而且元器件如果出现故障可以进行更换，无需把整台罐箱返回堆场维修，提高了罐箱的利用率；利用电加热器加热乙二醇和水的混合溶液，再通过循环泵把加热的乙二醇溶液送入罐体的蒸汽管道中，通过加热罐体来提高罐内介质的温度，加热过程比较温和，不易造成物料的变质。同时加热系统通过管路连接，跟罐体原有的蒸汽管道形成一个闭环系统，因此不存在乙二醇这个加热介质的污染；本发明浸入式电加热系统，结构简单紧凑、安全系数高、温控精度高、绿色无污染、改造成本低、加热效果好且使用寿命长。

附图说明

图1为本发明浸入式电加热系统的结构示意图；

图2为本发明浸入式电加热系统的蒸汽管路的安装示意图；

图3为应用本发明浸入式电加热系统的iso罐式集装箱的结构示意图；

图4为应用本发明浸入式电加热系统的iso罐式集装箱的另一角度结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细介绍本发明实施例。

参阅图1和图2，本发明提供一种浸入式电加热系统，其包括管路系统、电加热器4、循环泵5和监控系统，其中：

管路系统包括蒸汽管路21和输送管路22，蒸汽管路与罐体侧壁接触，用于对罐体进行加热，通过加热整个罐体来实现对罐体内部液体的加热，使用加热均匀且温和，在iso罐式集装箱中，该蒸汽管路位于罐体的下底面，输送管路与蒸汽管路连接并形成封闭管路，该输送管路位于罐体外，用于安装其它加热或动力组件，在管路系统内装有介质，在管路系统外包覆有保温层，防止热量流失，在本实施例中，该介质为乙二醇水溶液或为导热油，乙二醇水溶液作为重要的载冷剂，其物理性质对设备和系统的设计都十分重要，

以下表一为乙二醇水溶液的冰点沸点和其浓度的关系：

表一

以下表二为乙二醇水溶液的比热(kj/kg.k)和其浓度的关系

表二

以下表三是乙二醇水溶液的导热系数(w/m.k)和其浓度的关系：

表三

而导热油具有抗热裂化和化学氧化的性能，传热效率好，散热快，热稳定性很好。导热油作为工业油传热介质具有以下特点：在几乎常压的条件下，可以获得很高的操作温度。可以大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求，提高了系统和设备的可靠性；可以在更宽的温度范围内满足不同温度加热、冷却的工艺需求，或在同一个系统中用同一种导热油同时实现高温加热和低温冷却的工艺要求。可以降低系统和操作的复杂性；省略了水处理系统和设备，提高了系统热效率，减少了设备和管线的维护工作量。可以减少加热系统的初投资和操作费用；由于导热油系统在低压条件下工作，故其操作安全性要高于水和蒸汽系统，导热油与另一类高温传热介质熔盐相比，在操作温度为400℃以上时，熔盐较导热油在传热介质的价格及使用寿命方面具有绝对的优势。

通常，iso罐式集装箱罐体的侧壁为双层结构，蒸汽管路位于该双层结构之间，在罐体的外侧设有保温层。

电加热器4安装在输送管路22上，用于对管路系统内的介质进行加热；本实施例中，电加热器采用的是浸入式加热器，功率6kw，电压380v，频率50hz，外壳材料为不锈钢，安装时与循环泵连接，外部包覆有保温棉；加热之后的乙二醇-水溶液通过循环系统流道罐体的蒸汽管道内，通过热交换使罐体内部的介质升温。该电加热器的温度变化范围为0-100摄氏度，最高的设计极限温度为120摄氏度，该电加热器可使罐体内的介质温度最高加热到95摄氏度(设计温度)。

循环泵5安装在输送管路22上，实现介质的在管路内的循环流动，用于将加热后的介质输送至蒸汽管路并与罐体进行热交换，从而实现对罐体的加热，同时将完成热交换的介质输送至电加热器再加热；本实施例中，循环泵采用乙二醇循环泵，其为离心泵，功率1.5kw，电压380v，频率50hz，安装时与加热器及管路系统连接；循环泵将加热后的乙二醇水溶液通过循环系统流道罐体的蒸汽管道内，通过热交换来提高罐体介质内的温度；该循环泵的最大流量是160l/分钟，最高扬程27米，使用温度范围为-40到150摄氏度；为了提高安全性，防止过压，在循环泵的出口端设有一安全阀。

膨胀罐3，安装在输送管路22上，且膨胀罐的出口端位于电加热器出口端与循环泵入口端之间，在膨胀罐的出口端设有一浮球开关，在膨胀罐内储存有介质，本实施例中，膨胀罐容积为8升，材料为铝合金，主要作用是存储乙二醇水溶液或导热油，在整个管路系统的介质不足时，为管路系统补充液体；同时将管路系统在加热过程中产生的空气通过膨胀罐排到系统外；为了能使内部空气排出，在膨胀罐上设有自动排气阀；上述电加热器的输出端与循环泵的输入端连接，膨胀罐的输出端循环泵的输入端连接，且膨胀罐的安装高度高于管路系统的高度，当管路系统的介质减少时，膨胀罐内的介质在重力作用下自动补充至管路系统内；在iso罐式集装箱中，该膨胀罐水平安装在箱体上端框架上，并通过软管与循环泵连接。

监控系统，用于控制加热器、循环泵的工作，同时能将工作状态，例如加热器温度、蒸汽管路温度、输送管路温度、罐体内部温度、膨胀罐内介质量、内部压力、流量等反馈至监控系统，利于实时监控管理，具体的，其包括温控器、温度记录仪和温度传感器，温控器与电加热器连接，用于使电加热器以设定的温度对介质进行加热；温度传感器用于检测管路系统及罐体内的温度，并将检测值传送至温控器和温度记录仪；同时在管路系统内设置有压力传感器和流量传感器，用于实时检测内部压力和流量。为了进一步提高安全性，在监控系统上还设置有报警装置，该报警装置为声报警或光报警，或声光报警，用于在压力过高、温度过高、介质量过少、循环泵故障等情况下进行报警；为了使系统具有数据追溯性，在监控系统内还设有存储器，用于记录内部温度、及电源通断等相关数据，便于后期对数据的追溯查看；同时，在膨胀罐出口端设有与监控系统连接的浮球开关，当管路系统内的介质量低于设定值后，触发浮球开关动作，并将信号反馈至监控系统，表明管路系统内的介质量过低，需要及时补充。

同时还设有其他辅助部件，包括连接管路、电缆线、及各类开关阀，在浮球开关、电加热器和循环泵外设有保护罩、用于存放线缆的线缆储存箱，所有连接管路都进行密封处理，并用密封胶加固，确保设备在公路、铁路及海运过程中的运行不出现松动或泄漏的现象。电缆线为全橡胶材料保护的三相四芯线，长度根据实际情况定制，插头为专业的三相四线防水工业插头，浮球开关用于控制循环系统液位过低时切断设备运行，保证设备安全；电加热器与循环泵的保护罩及电缆储存箱提高强度和可靠性；主要部件的螺丝采用不锈钢防松螺丝，并用螺纹胶固定，增加牢固度，防止松动，可应用于公路、铁路及海运的各种复杂作业工况。

在应用该加热系统的罐式集装箱中，与原来的罐式集装箱的蒸汽系统是共用同一套管路系统的，当该加热设备出现故障时，可以把管路内的乙二醇水溶液放掉，改用原来的蒸汽加热。该加热系统可以在现有的罐式集装箱的基础上进行改装，改装方便，成本低，且效果好。

本发明中的循环系统设计简单，由于系统设计为封闭系统，因此内部流通不再设置过滤器，然而，如果在系统的初始使用中，系统被固体物质污染，则其将限制流量并因此限制系统的容量，在这种情况下，系统可以采用如湿蒸汽高压、高容量液体反向冲洗。

乙二醇-水加热系统是非常安全的一种加热方式，利用电加热器加热乙二醇和水的混合溶液，再通过泵把热的乙二醇溶液送入罐箱的蒸汽管道中，通过加热罐体来提高罐内介质的温度，加热过程比较温和，不易造成物料的变质。加热系统通过软管连接跟罐箱原有的蒸汽管道形成一个闭环系统，因此不存在乙二醇这个加热介质的污染。整个加热系统由四个主要部件组成，一个是电加热器，实现对系统里面循环的乙二醇水溶液的加热功能。第二个是泵，实现乙二醇水溶液的循环功能。第三个是膨胀水箱，实现系统因为某些原因导致缺液时的紧急补液功能。第四个是控制箱，实现温度的控制、故障报警和整个系统的安全保护。

同时本发明还提供一种iso罐式集装箱，参阅图3和图4，其使用上的浸入式电加热系统，其包括框架及位于框架中的罐体，具体的，循环泵和电加热器安装在一箱体内，该箱体安装在框架下端，膨胀罐水平安装在框架上横梁上、且通过软管连接至循环泵入口端，监控系统安装在一电箱内，该电箱安装在框架端部；蒸汽管路由若干支管构成，支管沿罐体的轴线方向贴合安装在罐体侧壁，提高了与罐体的贴合度，利于加热；且蒸汽管路安装在罐体的下端，大大提高了热源利用率，减少能量损耗。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。