辐射管加热系统的制作方法

1.本技术涉及工业加热技术领域，尤其涉及一种辐射管加热系统。


背景技术：

2.随着现代科技的发展，人们对加热炉的节能、效率以及加热部件使用寿命的要求越来越高。辐射管是被广泛应用于加热炉的主要加热元件。目前使用的辐射管主要分为两大类：燃气辐射管和电辐射管。
3.传统的燃气辐射管主要由三部分组成：燃烧器、换热器、辐射管本体。燃气辐射管是通过管内的燃气燃烧加热管壁，然后管壁以热辐射的形式对物料进行加热。燃气辐射管的具体工作原理是：燃烧器安装于辐射管的燃气输入端，尾气出口端安装换热器，燃烧气体与空气在密闭的管道中进行燃烧反应，燃烧火焰在管道内以热辐射的形式对管壁加热，最后燃烧废气流向出口端，废气再经过换热器对新进入的冷空气加热，来节省资源。辐射管最主要的部件是辐射管本体，由于加热是通过管体辐射进行的，辐射管本体长期处于高温的工作环境中，所以辐射管本体易失效。辐射管本体失效的原因主要有：1)局部的长时间灼烧和氧化；2)管体在长度方向上有比较大的温度落差，会使管体受到较大的热应力；3)在燃烧化学反应的过程中产生气流的爆破使辐射管不断的震动。
4.传统的电辐射管是一支耐高温的不锈钢管，辐射管内部的加热元件是多根电阻丝组成的发热体，电阻丝发热体由多根电阻丝及其用于串插和隔离的绝缘子组成，电阻丝发热体通电后的热量首先通过辐射管向外部辐射热量，一是消耗了发热组件的热能；二是热量集中在辐射管内部，影响整个辐射管的使用寿命。同时，传统的电辐射管由于内部多为中空，气体的热容小，造成发热体组件需要频繁切换加热状态，使得电辐射管易加热失效。


技术实现要素：

5.本技术的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。
6.为此，本技术的第一个目的在于提出一种辐射管加热系统，能够延长辐射管使用寿命，提高辐射管传热效率，降低设备投资成本。
7.为了实现上述目的，本技术第一方面实施例提出一种辐射管加热系统，包括：
8.辐射管、熔盐、温度监测装置、熔盐流量控制装置，
9.其中，所述熔盐填充于所述辐射管的内部；
10.所述辐射管设有熔盐入口和熔盐出口；
11.所述熔盐流量控制装置与所述熔盐入口相连；
12.所述温度监测装置与所述熔盐流量控制装置相连，用于将监测到的温度信号传输至所述熔盐流量控制装置，以使所述熔盐流量控制装置根据所述温度信号调节进出所述辐射管的熔盐流量。
13.可选的，所述温度监测装置包括温度测量件、温度信号变送器，
14.所述温度测量件与所述温度信号变送器相连；
15.所述温度测量件用于监测所述辐射管内部、表面或外部的温度；
16.所述温度变送器用于传输所述温度信号。
17.可选的，所述温度测量件的测量点设置在所述辐射管内部、所述熔盐入口或所述熔盐出口的输送管道、所述辐射管表面或者所述辐射管外部的加热环境。
18.可选的，所述温度监测装置和所述熔盐流量控制装置设置在所述辐射管外部。
19.可选的，所述熔盐的选择因素包括所述辐射管的加热负荷、所述熔盐本身的理化性质和所述辐射管的材质中的至少一种。
20.可选的，所述熔盐为单一熔盐或复合熔盐。
21.可选的，所述熔盐流量控制装置包括阀门、熔盐泵或其组合。
22.可选的，所述辐射管的工作温度范围为200-1200℃。
23.可选的，所述熔盐入口和所述熔盐出口设置在所述辐射管的表面。
24.可选的，所述辐射管的形状为i型、u型、p型、w型中的一种。
25.本技术实施例的辐射管加热系统，采用熔盐换热替代现有的燃气加热，可减少对燃气的使用，延长辐射管使用寿命；通过熔盐流量控制装置控制熔盐的流量，可以高效调节加热温度，提高辐射管传热效率；加热系统结构简化，省去燃气辐射管的燃烧器、换热器、引风机、鼓风机等相关设备，降低设备投资成本。
26.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
27.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
28.图1是本技术一个实施例的辐射管加热系统的结构示意图；
29.图2是本技术另一个实施例的辐射管加热系统的结构示意图；
30.图3是本技术又一个实施例的辐射管加热系统的结构示意图。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
32.以下结合具体实施例对本技术作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本技术所要求保护的范围。
33.现有的辐射管加热系统中，具有一下几个问题：1)局部的长时间灼烧和氧化；2)管体在长度方向上有比较大的温度落差，会使管体受到较大的热应力；3)在燃烧化学反应的过程中产生气流的爆破使辐射管不断的震动；4)烟气余热无法完全使用。为此，本技术提出一种辐射管加热系统，采用熔盐换热替代现有的燃气加热，可减少对燃气的使用，特别是天然气或液化石油气的使用，降低使用成本；加热系统结构简化，省去了燃气辐射管的燃烧器、换热器、引风机、鼓风机等相关设备，降低设备投资成本；解决了现有电辐射管的单位面积热负荷低，传热温差大和传热热阻大、加热元件频繁切换加热状态使得辐射管易于失效等问题。
34.下面参考附图描述本技术实施例的辐射管加热系统。
35.图1是本技术一个实施例的辐射管加热系统的结构示意图。
36.如图1所示，辐射管加热系统包括辐射管1、熔盐2、温度监测装置3和熔盐流量控制装置4。
37.其中，熔盐2填充于辐射管1的内部。熔盐2利用携带的热量加热辐射管1，进而通过所述辐射管1将热量传递到辐射管1周边的空间。将熔盐2填充至辐射管1的内部，可以将热量通过辐射和传导的方式(主要是以传导的方式)传递给辐射管1的本体，使得辐射管1可以保持在适当的温度。
38.辐射管1设有熔盐入口11和熔盐出口12。熔盐入口11和所述熔盐出口12设置在所述辐射管1的表面。例如，图1所示的熔盐入口11和所述熔盐出口12分别设置在所述辐射管1的两端。熔盐流量控制装置4与所述熔盐入口11相连。所述温度监测装置3与所述熔盐流量控制装置4相连。温度监测装置3可以将监测到的温度信号传输至所述熔盐流量控制装置4，熔盐流量控制装置4便可以根据所述温度信号调节进出所述辐射管1的熔盐流量，即控制从熔盐入口11流入、从熔盐出口12流出的熔盐2的流量。其中，所述温度监测装置3和所述熔盐流量控制装置4均设置在所述辐射管1外部。
39.进一步地，温度监测装置3包括温度测量件31和温度信号变送器32。
40.所述温度测量件31与所述温度信号变送器32相连。所述温度测量件31用于监测所述辐射管1的内部温度、表面温度、外部温度。具体地，如图1所示，所述温度测量件31的测量点设置在所述辐射管1内部时，监测的是辐射管1的内部温度。温度测量件31的测量点设置在所述熔盐入口11或所述熔盐出口12的输送管道时，监测的是辐射管1的表面温度。举例来说，如图2所示，温度测量件31的测量点设置在熔盐出口12附近的辐射管1表面。如图3所示，温度测量件31的测量点设置在辐射管1外部的加热环境时，监测的是辐射管1的外部温度。
41.在获得上述的温度之后，温度变送器32将监测到的温度信号传输给熔盐流量控制装置4，由熔盐流量控制装置4对熔盐2的流量进行调节。其中，所述熔盐流量控制装置4可进一步包括阀门、熔盐泵或其组合。具体地，熔盐流量控制装置4可将接收到的温度信号转换为电信号，然后基于电信号控制阀门的开度大小、或者控制熔盐泵的功率大小、或同时控制阀门和熔盐泵组合实现熔盐流量的调节。
42.熔盐的种类可以根据辐射管1的加热负荷、熔盐2本身的理化性质和辐射管1本体的材质等因素进行选择。具体地，可以选择抗腐蚀性强、热稳定性好、蒸汽压低、操作温度范围广的单一熔盐或复合熔盐。熔盐2按照是否加热到熔点以上可分为两大类：第一类为可加热到熔点以上的共价化合物熔盐，代表性的有becl2、alcl3、hgcl2、zncl2等。第二类为无需加热到熔点以上即可满足蓄热要求的熔盐，代表性的有sio2、al2o3等，仅满足蓄热和热传导需求即可。
43.辐射管1的规格可以根据加热负荷的大小和所需要达到的温度进行选择。例如，可选择dn100～dn250不同管径的标准辐射管，管道的材质为耐高温合金钢。辐射管1可耐受的最高温度根据辐射管1所需达到的温度进行选择，辐射管1所需要达到的温度可以高于熔盐2的熔点，也可以低于熔盐2的熔点。材质根据辐射管1所需达到的温度和可耐受的最高温度进行选择，可选择如zg35cr24ni7sinre、zg30cr25ni12si2nre、zg40cr25ni20si2等材质。辐射管1的形状可选择i型、u型、p型、w型等不同形式。
44.采用熔盐换热的辐射管根据工作温度、工作负荷的要求，可实现较宽温度的温度运行，运行温度范围200～1200℃，甚至更高。其仅受限于辐射管本身，如hts的熔点142℃、nabf4-naf熔点384℃、flinak熔点454℃、sio2的熔点为1723℃，al2o3的熔点为2050℃，可满足各种工业加热需求。
45.由于熔盐与等体积的烟气和空气相比，比热和导热系数更大，所以基于熔盐换热的辐射管的工作曲线，比燃气辐射管和电辐射管的工作曲线更平滑、波动更小。同时，导热系数高热、效率高。此外，与燃气辐射管相比，运行成本更低，无需鼓风机、引风机、烟囱等设备，设备投资成本低。
46.本技术实施例的辐射管加热系统，采用熔盐换热替代现有的燃气加热，可减少对燃气的使用，延长辐射管使用寿命；通过熔盐流量控制装置控制熔盐的流量，可以高效调节加热温度，提高辐射管传热效率；加热系统结构简化，省去燃气辐射管的燃烧器、换热器、引风机、鼓风机等相关设备，降低设备投资成本。
47.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
49.需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。