电加热专利技术分析

电加热专利技术分析（精选十篇）

电加热专利技术分析 篇1

鹤煤公司热电厂2×135MW机组静电除尘器采用武汉凯迪蓝天科技有限公司生产的LEK型双室双电场静电除尘器, 布置在脱硫装置前作为一级预除尘使用, 其主要由两部分组成:一是产生高压直流电的高压电源装置和维持电除尘器正常运行的低压控制系统;另一部分由电除尘本体对烟气进行净化的装置。

电除尘灰斗位于电除尘器下部, 主要起到存储高压电场收集到的粉尘并对其进行流化加热作用。在运行过程中, 含尘烟气进入电除尘器进行高压电收尘, 收集下来的灰落入电除尘灰斗, 电除尘灰斗起到短暂储灰的作用, 收集到的粉尘经仓泵由正压浓相输灰系统输送至灰库, 完成收集、储存、输送流程, 洁净的烟气经脱硫系统脱硫后排入大气。

二、电除尘灰斗加热系统介绍

为了防止电除尘灰斗内高温灰冷凝板结堆积, 下灰不畅, 输灰出力小, 灰斗积灰影响电除尘投运, 因此在电除尘每个灰斗壁四周安装有8个串联的32KW大小的电加热器, 对电除尘灰斗壁进行加热, 其温度由上位机PLC通过温度测温仪控制其投运及退出。

电除尘灰斗电加热系统中某个电加热器由于线路短路断路或其它原因出现故障时, 会引起整个灰斗的电加热系统跳闸, 由于电加热器安装位置较高, 且在灰斗保温层内很难判断是哪一段电加热器出现故障, 因此检修更换困难, 通常是一跳闸就切断整个电加热器电源, 待机组小修时拆开保温层逐个检查电加热器进行处理。因此在机组运行正常而电除尘灰斗加热故障时经常由电除尘灰斗温度下降易引起灰斗下灰不畅等连锁故障造成输灰故障进而引起灰斗满灰电除尘无法正常投运。

三、技改方案

由于电加热系统的不可靠性及高耗能性, 经过充分探讨论证决定对电除尘灰斗电加热系统进行改造, 把电除尘灰斗电加热系统改为蒸汽加热系统。这样的好处有以下几个:

1、可以利用蒸汽资源, 节省能源, 减少厂用电率。

2、提高加热温度, 减少温度降到结露温度以下的几率。

3、检修工作量及配件损耗减少。

改造方案如下:

充分利用灰斗棱锥四周围绕蛇形管对棱锥面进行加热, 采用流入180℃的蒸汽由上进下出的方案, 入口和出口均安装有截止阀, 方便检修和控制蒸汽流量的大小, 出口还设置有疏水阀等辅助设备。利用入口截止阀调节蒸汽流量来控制灰斗壁温度, 保证灰斗壁温度始终在露点温度以上。

四、技术改造后经济分析

鹤煤公司热电厂于2008年和2009年把1、2#炉电除尘灰斗加热系统由电加热改为蒸汽加热, 经过我们这两年来在各种气候下的观察, 特别是经过2009年冬季超低温天气的考验, 发现加热系统改造后运行情况良好, 积灰未出现板结现象。

以一台炉为例节省厂用电量计算如下: (机组年利用小时数5500H)

整个电除尘灰斗每年:32KW×5500=176000KWH

节省经济价值:176000 KWH×0.34=59840元

两台炉合计为:59840×2=119680元

五、结束语

通过对对电除尘灰斗电加热系统技术改造, 均能够安全、可靠、运行, 满足了实际需求, 达到了理想效果。真正到达了节能的目的。

摘要：河南煤化集团鹤煤公司热电厂对静电除尘器灰斗电加热系统进行技术改造, 既减少了故障发生率和维修费用, 又能保证灰斗的运行条件, 真正达到了节能的目的。实践检验这次改造非常成功, 完全实现了灰斗的经济运行。

电加热专利技术分析 篇2

关键词：电加热器；加热站

一、加压加热站现状

头台联合站外输油管道投产于1994年，起点为头台联合站，途经1#加压加热站与2#加压加热站，终点为采油七厂葡北油库。管道全长56.06km，其中头台联合站至1#加压加热站19.63km，1#加压加热站至2#加压加热站20.15km，2#加压加热站至葡北油库16.28km，主要承担头台油田净化油外输任务。

1#、2#加压加热站内分别安装1.16MW水套炉2台，外输泵房1座，500m3油罐及缓冲罐各1座。站内加热炉燃料为原油，两座站耗油量为4t/d，加压站内工艺流程较为复杂。

二、改造内容及主要工艺参数校核

1、主要改造内容

将原有的1#、2#加压加热站，利用电加热器改造成加热站，输送压力由头台联合站外输油泵提供。保留站内收发球及阀组间，值班室、泵房改造成配电间。拆除500m3拱顶油罐、缓冲罐、外输油泵、采暖泵等。改造后站内工艺明显简化，更加方便生产管理。

2、校核计算

为保证头台油田外输油管线的安全运行，结合头台油田原油外输量预测表、头台油田原油物性表，选取了多组数据对改造后联合站外输油泵扬程，原油进出1、2号站时的温度、压力进行了校核计算：

葡北油库0.1548.2

由表3可知当输油量为1200m3/d，出站压力为4.96MPa，头台联合站的输油泵设计压力为5.0MPa，外输压力已接近设计压力的峰值，因此在不更换原有泵的情况下联合站日最高输油量为1200m3。

1）根据公式：

其中：（1）加热装置热效率η=90%

（2）原油比热容

（3）水比热容

计算可知：1#加热站加热器所需总功率为750KW；2#加热站加热器所需总功率为750KW。

由表4可知当输油量为1307m3/d，出站压力为5.63MPa，头台联合站原有输油泵无法满足要求，需对泵进行更换。同样按上述公式计算后1#加热站加热器所需总功率为860KW；2#加热站加热器所需总功率为620KW。

三、设备选择及经济分析

综合以上数据1#站选用290KW的电加热器4台（3用1备），运行时总功率为870KW；2#加热站选用260KW的电加热器4台（3用1备），运行时总功率为780KW。

2014年—2021年平均外输量最高1140m3/d，现有联合站外输泵不需改造。如未来发展平均外输量超过1200m3/d，按最大外输量1307m3/d计算可知需更换为外输压力6MPa的泵。

改造后，每年可节省燃油2200吨，按4748元/吨计算每年可节约费用1045万元；实现无人值守，减少岗位人数22人，按每人10万元/年计算年可节约费用220万元；改造后每年耗电1340万度，按0.6381元/度计算每年需855万元。合计每年可节约费用410万元，工程投资636.12万元，投资回收期1.6年。

四、结论

电加热专利技术分析 篇3

1 柴油机低温起动加热装置

柴油发动机低温加热装置有进气加热装置、油底壳加热装置、蓄电池加热装置和缸体缸盖加热装置等, 最有效且使用最多的是进气加热装置。根据柴油机的功率、工作环境及用途的不同.进气加热装置的结构类型也不同。柴油机进气加热装置有电阻丝加热式和火焰加热式两大类, 电热塞和电网式加热器都是由电阻丝加热进气, 而火焰加热进气的有热胀式火焰加热器、电磁式火焰加热器、压力雾化火焰加热器等。

1.1 电热塞式加热器。

电热塞有内装式和外露式两种, 内装式电热塞的结构如图1所示。一个电热塞, 一般安装在气缸盖处。在起动发动机以前, 接通电热塞电路热塞的发热钢套烧红, 用以加热进入燃烧室的空气, 使发动机起动容易。

1.2 电网式加热器。

电网式加热器的结构如图2所示。绕成网状的电阻丝固定在一个片形方柜内, 装在进气歧管的管口处。低温起动前接通加热器电路后, 电阻丝通电发热, 将流经电阻丝的空气加热。电网式加热器一般运用于中、小功率的柴油机上。

1.3 热胀式火焰加热器。

胀式火焰加热器的结构如图3所示。阀体2具有较高的热胀系数, 其外表绝缘, 并绕有电阻丝1, 阀芯5的锥形端在加热器木工作时将管接头的进油孔堵住。接通加热器电路后, 电阻丝通电发热, 并加热阀体, 使阀体受热伸长, 带动阀芯向下移动;当阀芯锥形端离开进油口时, 燃油便流入阀体内腔, 受热汽化后, 被炽热的电阻丝点燃而形成火焰, 并从阀体的内腔喷出, 加热进气。起动后.关断加热器电路, 电阻丝断电冷却, 阀体也变冷收缩, 阀芯银形端又堵住进油孔而停止燃油的流入, 火焰熄灭, 加热器终止加热。

1.4 电磁式火焰加热器。

电磁式火焰加热器的结构如图4所示。加热器安装在进气歧管上, 弹簧9将阀门8紧紧压在阀座孔上, 将油孔11堵住。需要预热时, 加热器电路被接通, 电阻丝14和电磁线圈2通电, 线圈产生的磁力吸引衔铁3向下移动, 并顶开阀门8, 储油箱7内的燃油便从阀门8经油孔流到炽热的电阻丝上而被点燃, 火焰从稳焰罩13喷出, 加热进气歧管中的冷空气。

2 汽油机低温起动加热装置

汽油机在低温起动时, 由于汽油的雾化质量差, 也会导致起动困难。为此, 一些汽油发动机也设置了低温起动进气加热器。

2.1 进气加热装置。

一些化油器式汽油发动机装有进气加热装置, 通常采用正温度系数的电镀陶瓷片为发热元件, 并通过散热片加热混合气。由于加热器采用了可发热元件, 其电阻会随温度的上升而增大, 温度高时, 其电流小, 因而这种发热元件可实现自动恒温控制。发热元件产生的热量通过柱状散热片传递给流经的混合气, 促使混合气受热雾化。

2.2 进气加热控制电路。

汽油机混合气加热器控制电路中串联了一个冷却液温度控制开关, 使加热器的工作自动受发动机冷却液的温度控制。低温起动时, 温度开关处于闭合状态, 接通点火开关后加热器通电加热混合气, 使发动机顺利起动。当发动机冷却液温度达到65℃时, 温度开关断开, 加热器断电停止加热, 以避免对发动机的充气效率产生影响。

2.3加热器控制电路。

加热器控制电路有手动控制和自动控制两种。2.3.1手动操纵的进气加热控制电路。当气温低时, 驾驶人将开关拨至I档 (预热档) , 各进气加热器通电产生热量加热空气, 与加热器串联的指示灯这时也亮起, 指示进气加热装置处在通电状态。加热后 (通常的加热时间约为30s) , 驾驶人将开关置棚 (起动档) , 进气加热器和起动电路同时通电而起动发动机。当发动机起动后, 开关回至“0”位, 起动机和加热器同时断电停止工作。2.3.2自动定时控制的进气加热控制电路。发动机冷却液温度低于0℃时, 温度开关6处于闭合状态。驾驶人接通开关 (ON) , 加热定时器使加热塞继电器线圈通电, 其触点闭合, 接通加热塞电路, 加热塞通电加热周围空气。这时, 加热指示灯亮起, 以示加热器处于加热工作状态。当加热指示灯熄灭时 (约3-5s以后) , 表示可以起动, 驾驶人将开关拨至ST档, 接通起动电路。这时, 加热塞继续通电, 加热进气, 以使发动机顺利起动。在开关拨至ST档18s后, 定时器可使加热塞电路自动断电, 停止加热进气。当发动机冷却液温度高于0℃时, 温度开关处于断开状态, 驾驶人接通开关ON档或ST档) , 加热定时器不会使加热塞继电器线圈通电, 电热塞不会工作。在这种情况下亮起约0.3s后熄灭。加热电磁阀安装于喷油泵的溢流管路中, 在冷却液温度低于0℃时起动电关闭, 切断溢油回路, 可提高喷油压力, 以利于起动。

摘要：汽车低温起动加热装置, 使汽车在很短时间内可以启动, 解决了汽车冬季启动难的问题, 由于升温的冷却液加热了柴油, 提高了柴油的燃点, 大大节省了燃油费用, 还省去了租用车库的花销, 可广泛应用于柴油车及汽油车。

关键词：汽车,低温起动加热装置,分析

参考文献

[1]关勇.柴油发动机低温冷起动节能方法探讨[J].汽车实用技术, 2013 (7) .

电加热专利技术分析 篇4

关键词:木质包装 电热管加热装置 技术参数

中图分类号:TK227文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0002-03

目前,深圳市使用的高温常压型热处理装置是利用加工木质包装剩余的边角料作为燃料,燃烧时产生大量的废气和粉尘,对环境造成一定的污染,受到深圳市政府、环保部门等有关领导的高度关注。2011年深圳市领导作出重要批示,责令深圳市的所有木质包装热处理企业限期进行技术改造,由原来的燃烧木材边角料改为电力供热。为此,深圳出入境检验检疫局开展了本项目的研究工作。

1 试验材料

1.1 试验样木

供试样木材料共有5个,分别来自深圳市、惠州市、广西的马尾松(Pinus massoniana)及土耳其的松木(Pinus L.),其中来自深圳市的2个样木携带有松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)和松墨天牛幼虫(Monochamus alternatus),来自惠州市的1个样木携带松材线虫,来自广西和土耳其的2个样木携带有拟松材线虫(Bursaphelenchus mucronatus)。深圳市常见的出口木质包装材料厚度都在12cm以下。试验时,将样木加工成三种规格的立方形木块,埋植感温探头的样木加工成长方形木块。试验样木的来源地、携带有害生物情况、规格等情况(表1)。

1.2 试验除害处理对象

1.2.1 线虫虫样

线虫虫样为松材线虫和拟松材线虫。松材线虫从深圳市和惠州市砍伐的3个样品中采集,拟松材线虫从广西购买的马尾松和土耳其进境木包装样品中采集。

1.2.2 昆虫虫样

昆虫虫样为松墨天牛幼虫,从深圳市砍伐的马尾松上采集,每个试验样品中有1-3条。

1.3 检测仪器及工具

1.3.1检测设备及工具

生物体视显微镜Leica S8SPO、生物显微镜Leica Dmlb2、培养箱MMM CLIMACELL、电锯、斧头等。

1.3.2 测水分仪

国产手执式木材湿度计(测水分范围6%-60%,误差±1%),DELMHORST(特尔姆荷斯脱)牌型号BD-2100(测水分范围6%-40%)。

1.3.3 热电偶

为国产的型镍铬-铜镍裸露式热电偶,适用于测量0-400℃温度范范围,带有软性延长导线,可以自由弯曲,外型尺寸较小,具有热响应时间短、结构简单、价廉、使用方便等特点。

1.4 热处理库

热处理库是经深圳出入境检验检疫局植检处指定考核合格的两家出口木质包装热处理企业,分别是深圳市仁晖木器制品有限公司和深圳市晟源木制品公司,仁晖有1、2、3号共三个热处理库,选择其中的3号库为试验处理库,该库的有效容积为120m3(长6m,宽5m,高4m);晟源有A、B二个热处理库,选择其中的B库为试验处理库,该库的有效容积为100m3(长5m,宽5m,高4m)。

1.4.1 热处理库构造

热处理库是按照SN/T 2371-2009《木质包装热处理操作规程》要求建造,采用双层砖墙或钢筋水泥墙、钢筋水泥顶部、水泥混凝土地板,双层砖墙中间加隔热材料的结构,库内墙面加1至1.5cm的硬质水泥浆批挡光滑。有较好的密闭保温保湿设施,库内安装温、湿度监测设施、气体循环和排气装置。

1.4.2 热处理库的主要设备

热处理库的主要设备有自动排湿装置1台,蒸汽发生器4台,电热管4组,风机2台,智能控制电柜1台,监控电脑1台。各系统的主要构成为:保温系统由保温棉、镀锌板组成;升温系统由电热管、耐高温高湿风机组成;加湿系统由蒸汽发生器、电磁阀、水位控制组成;排湿系统由电动碟阀、风机组成。

热处理库的主要功能:提供干热/湿热混合气体供热处理和烘干使用,技术参数要求2至3h内可以使干球温度达到70℃以上,干湿球温度差在5℃以下,相对湿度82%以上。

1.4.3 电热管安装

每个库有4排电热管,安装在库内一侧墙的中间位置,用镀锌板做成的箱体作保护,上端用镀锌板焊接成的管道延伸天花板靠中间位置,留开口,开口处安装循环风机;下端用镀锌板焊接成的管道延伸至墙的两侧,底端与地面接触,管道每隔30cm呈三角形开一个直径9cm的圆孔,作为热能从电热管向库内排放的出口。

1.4.4 循环系统

热处理库采用外置抽风风机和内置室内环流搅拌风机相结合的方式。外置循环交换风机安装在热处理库的天花板上,与外界相通。主要用于调节库内温度和湿度。内置室内环流搅拌风机安装在库内的顶端,风机产生的循环风通过管道流经电热管,把电热管产生的热能吹向下端管道,再从墙脚的管道开孔处流出散布至库内,不断循环达到库内的热能平衡。

1.4.5温、湿度监测系统

热处理库内按要求在不同位置安装了4个感温探头,0号探头为湿球探头,1-3号感温探头为干球探头(分别简称为干1、干2和干3),按要求干1和0号湿球探头放置在库门侧离地面0.15m处,干2放置在库中间离地面1.5m处,干3放置在库里边离地面3m高处。感温探头与温度巡检仪相连,温度巡检仪将感应器检测到的信号传输到电脑,电脑将接受到的数据进行保存,随时可以监测、查询和打印热处理库内的温度、湿度记录和数据。

2 试验方法

2.1 线虫的分离和计数

按照SN/T 1724-2006《进境针叶树木、木制品和木质包装材料中松材线虫的检疫操作规程》中的方法分离。线虫的计数采用培养皿定量计数法:称重20g的样木进行线虫分离,用直径10cm有计数格的培养皿进行计数,先对每小格(1cm2)的线虫量进行计数折算。

2.2 昆虫的除害处理方法

按照《国际植物检疫措施标准》(ISPM15号)中“国际贸易中木质包装材料管理准则”的有关规定,热处理时木芯最低温度达到56℃,30分钟以上,可以杀灭与木质包装材料有关的包括窃蠹科、长蠹科、吉丁科、天牛科等多种(属)有害生物。

2.3 实验室鉴定方法

按照SN/T 1132-2002《松材线虫检疫鉴定方法》和SN/T 2017-2007《拟松材线虫检疫鉴定方法》鉴定。

2.4 木材中心温度测定方法

按照SN/T2371-2009《木质包装热处理操作规程》规定的方法进行:将埋植感温探头的样木一端横截面的中间,用钻头钻一个孔径为1cm,深度为10cm的小孔,埋植一个4cm长的,孔径为0.6cm的热电偶,其端头应与孔底紧贴,并用同一树种的细木粉填塞压紧,确保热电偶埋植牢固,接触良好,再用硅橡胶封牢,将热电偶的引线与库外的测量仪连接,通过测量仪表显示木材中心温度。

2.5 电热管加热处理方法的测定

把感温干球探头干1、干2和干3分别按要求埋入测试样木中,按设定摆放在库内的不同位置,当最后一个感温干球探头升至56℃时测定库内温度,再持续加热30分钟,即为全程有效最短热处理时间。达到处理时间后立即开启库门取出试验样木,分1天、7天和21天三次检测处理效果,每次检测剩余的样木放置在培养箱中25℃保存培养。

2.6 电热管加热处理库内温度70℃时的测定

把感温干球探头干1、干2和干3分别按要求埋入测试样木中,按设定摆放在库内的不同位置,当库内温度升到70℃时,测定各感温探头的温度和升温时间。

2.7 电热管加热处理库内温度升至70℃持续5h的处理效果的测定

把感温干球探头干1、干2和干3裸露在木卡板上测定库温,直接摆放在库内不同位置。当最后一个感温干球探头温度升至70℃时,持续加热5小时,停止加热后立即开启库门取出试验样品,分1天、7天和21天三次检测样品的处理效果,每次检测剩余的样品放置在培养箱中25℃保存培养。

3 结果与分析

3.1 电热管加热处理方法的测定

在晟源(B库)和仁晖(3号库)二个热处理库共重复进行的六次热处理试验结果可以得出:尽管堆放的卡板数量不同,升温时间差别很大,但当库内最后一个感温干球达到56℃时,此时库内温度均在70℃左右,维持30分钟,即为最短的处理时间,此时除害处理效果已达到国际标准要求。

处理结果表明(表2):在晟源和仁晖2个热处理库的6次试验中,有3次试验共9个感温干球探头位置的样木中未检出活体线虫,证明处理有效;但在另外3次试验中(晟源2次,仁晖1次),分别在其中1个感温干球探头位置的样木中检出活体线虫,说明处理失效。处理失效的原因可能有:感温探头的缝隙太大或者硅胶密封不严等原因造成的。因此,为保证热处理效果,要延长处理时间。

3.2 电热管加热处理库内温度70℃时的测定

试验结果表明(表3):晟源公司(B库)的最后一个木心感温探头(干2)达到55.9℃时,干1为70.4℃,干3为67.0℃,三个木心感温探头均达到56℃,全程处理升温时间为3:08小时,而仁晖公司的二次试验升温到达70℃的时间约5小时。结果表明,晟源公司(B库)在2.5小时库温升至70℃,升温效果较好,仁晖公司(3号库)则升温效果较差。试验表明,木材中心温度达到56℃时,库温一般约为70℃,可按库温70℃计算处理时间。

库温升至70℃时间的4次测试结果表明(表4):晟源公司(B库)在加热3小时后,库内3个感温探头(T1、T2和T3)位置的温度超过或接近70℃,最大温差在4-5℃;仁晖公司(3号库)加热3小时后,其中一次试验的T2达到了72.8℃,其他位置的都在60℃左右,其原因是两库地面厚薄不同造成的,晟源公司的B库地面达到了SN/T 2371-2009《木质包装热处理操作规程》要求,而仁晖公司的3号库的地面太薄,造成保温效果较差,散热较快,最大温差达12.3℃,没有达到标准要求。

3.3 电热管加热处理库内温度升至70℃持续5h的處理效果的测定

感温干球探头位置按常规监管要求摆放,进行了6次的热处理试验,当库内温度升至70℃后持续热处理5h,可以杀死样木中的线虫和天牛幼虫,达到规定的处理效果(表5)。

4 结论

(1)将现有的木质包装边角料作为燃料的高温常压型热处理装置改造成电热管加热处理装置,经检测除害效果符合国际标准。

(2)针对电热管加热处理装置所涉及的技术指标和本试验结果,建议深圳出入境检验检疫局主管部门采取如下热处理合格判定指标:当热处理库中各测定温度不低于70℃,相对湿度不低于82%,持续时间不少于5小时,断电后再持续保温2小时就可认定为热处理合格。

(3)热处理库升温3小时内应该达到库温70℃,达不到的库建议进行地面翻新改造。

本研究成果建立了符合热处理国际标准要求的电热管加热处理装置;强调地面保温层的加厚铺设,防止加热过程中的热量流失,缩短了升温时间,提高了保温效果;推荐使用的热处理指标后,每个热处理库处理的时间比现行的指标缩短2小时,每电热管热处理库每年可为企业节电约600小时,可节省生产成本约5万元,节省专门添柴烧炉的工人一名,按8小时100元人工计算,节省人工成本3万元,两项合计每个热处理库可节省成本8万元。深圳市有38家热处理企业约100个热处理库,每年可节省生产成本约800万元。本研究成果具有广泛的推广应用前景,经济效益、社会效益、生态效益显著。

加热炉设计要素及设计技术发展分析 篇5

1 加热炉分类以及技术分析

目前, 按照加热机理可将加热炉分为直接和间接两种加热方式。其中, 直接加热是指将原油直接通过加热炉, 使其吸收加热炉放出的热量;间接加热则刚好与直接加热相反, 指将原油通过换热器中的中间介质 (导热油、饱和水蒸气或饱和水等) 吸收热量, 达到升温的目的。按照结构加热炉又可分为管式加热炉、水套加热炉、火筒式加热炉、相变加热炉等。其中, 管式加热炉是指用燃料燃烧的火焰直接加热炉管中的生产介质, 从而对原油达到升温的目的。此种加热炉有加热温度差大, 升温快, 允许生产介质的压力高, 单台功率允许很大, 能够用较小的换热面积得到较大的加热功率等优点;但是在加热原油和易结垢介质时, 管内壁结垢较快, 因而影响炉内热量的转换, 且结垢不均匀, 导致管壁局部过热、失效等, 极易引起爆炸事故;火筒式加热炉是指将燃烧的热量直接通过火筒传递给炉壳内的生产介质。相比较于管式加热炉, 火筒式加热炉的结垢敏感性低、对换热影响不太显著。但由于被加热的生产介质在炉壳内缓慢流动, 结构件上仍然容易结垢。所以, 火筒式加热炉一般不用于易结垢的生产介质 (如稠油、三次采油污水等) 。这两种加热炉均属于直接加热型, 其显著地优点在于结构比较简单, 耗材较少、投资成本较低, 但最大的问题是由于燃烧筒与生产介质的直接接触导致的结垢和腐蚀问题。水套加热炉相比较于前两种最大的不同在于炉壳内与火筒接触的介质是水, 并且在炉壳内增加了特殊的盘管, 当火筒加热水时, 随着水温的升高, 水再传热于通过盘管的生产介质。这种加热炉最大的优点是避免 (或减轻) 了火筒的结垢和腐蚀, 更主要的是火筒不直接与生产介质接触, 安全性能好。但水套加热炉也存在着一系列像传热效率偏低、结构较为复杂、钢耗量大、运行中需经常补水等问题。相变加热炉是最近几年来新研制的一种加热炉, 其主要结构包括火筒、炉体 (蒸汽发生器) 和换热盘管。按蒸汽运行的压力不同, 可以分为真空相变和承压相变, 按换热盘管结构的不同, 又可以分为一体式和分体式。其工作机理是将燃料燃烧产生的热量加热炉体内蒸气发生器内的水使之汽化, 利用水蒸气加热盘管内的生产介质。当这一过程结束后, 水蒸气由于温度降低而冷凝成液态水, 重复上一过程。简言之同过水变成水蒸气再变成水的相变过程中产生热交换, 来加热生产介质。

2 加热炉设计要素分析

加热炉主要受炉膛体积发热强度、炉管表面热强度、辐射室排烟温度、对流室排烟温度、管内流速、烟气流速、压力降和热效率等8个主要因素影响。其中, 炉膛体积发热强度是指单位体积的炉膛在单位时间里燃料燃烧所发出的热量;炉管表面热强度是指炉管单位表面积在单位时间内所传递的热量, 它直接反应炉管传热强度的大小;辐射室排烟温度指离开辐射室的烟气进入对流室的温度, 它反应的是炉膛内烟气温度的高低, 它是操作中的重要控制指标之一;对流室排烟温度指离开对流室的烟气进入烟囱的温度, 它反应的是对流室内烟气温度的高低, 这一指标直接影响烟气离开烟囱时带出热量的多少;管内流速指炉管内流体流动速度, 出于安全与经济的考虑, 一般限制管内最大流速为临界速度的80%~90%;烟气流速是影响加热炉热效率的重要因素之一, 降低烟气流速对相应的减少加热炉的热损失;压力降包括介质流动过程中的压力降和烟气流动过程中的压力降, 前者影响管路系统的动力消耗, 后者影响烟囱高度或引风机电耗;热效率是指燃料燃烧向炉子提供的能量被有效利用的程度, 它是衡量燃料消耗、评价炉子设计与操作水平的重要指标。

3 加热炉未来技术发展方向

3.1 改变燃料类型, 改进燃烧方式

通过改进加热炉的结构, 使其在能够利用天然气、蒸汽的地区改用相应的燃料。对于没有条件使用替代燃料油的地区, 可用煤焦轻油替代 (煤焦轻油, 一种高品质新型燃料, 拥有良好的雾化性, 热量值与相似, 而且对于二氧化硫、氮氧化合物、烟气黑度等排放指标均能够符合国家环保标准) 。在改进燃烧方式上, 优化加热炉的燃烧方式以及结构, 改进燃烧装置, 达到更加高效的燃烧。其具体措施有:改进燃烧器, 着重引进转杯雾化和内部混合雾化、外部混合雾化等新技术。同时, 为了提高燃烧器的工作效率和稳定性, 建议增设燃料油处理系统, 以便清除燃料油中的固体杂质;采用高效火嘴, 提高燃烧质量, 减少燃烧热损失;采用更加高效的相变热传导技术, 使加热炉维持在较高的换热效率上 (大于90%) ;在热盘管结构上采用更加方便清理、维护和更换的分体结构。

3.2 降低烟气的热损失

加热炉的热量损失主要是排烟热损失和散热损失两部分。通过改变加热炉结构, 优化相应参数值, 不仅提高了热效率和性能, 使加热炉安全可靠, 便于控制操作, 而且同时降低能耗和运行费用。其具体方法有:扩大加热炉内对流段的传热面积, 以便更多的吸收烟气中的热量;在炉子尾部加装助燃空气的装置, 通过增加其物理显热和燃烧形成的烟气量, 来提高燃烧温度;通过变流速法、电除尘法、化学方法、吹灰器法等来除去加热炉中的积灰, 从而提高加热炉炉效, 节约能源;采用新型保温隔热材料, 加强炉体保温性, 减少热损失。

3.3 改进对流管, 有效降低腐蚀

炉管结垢是导致换热能力下降的主要因素, 通过改进对流管进行、及时更换对流管来减少因结垢而带来的热效率降低, 同时避免了炉管泄露问题, 另外, 研究开发新型耐高温耐腐蚀的替代材料也是有效途径之一。

3.4 升级改造旧炉

一方面对旧炉进行升级改造, 将自动控制技术应用到加热炉上, 确保其长期高效的运行, 一次提高加热炉传热效率。另一方面研究开发能充分利用清洁能源的加热炉。

参考文献

[1]景深, 刘明革.油田加热炉设计要素及技术发展, 石油机械, 2001 (02) [1]景深, 刘明革.油田加热炉设计要素及技术发展, 石油机械, 2001 (02)

电加热专利技术分析 篇6

苯乙烯装置脱氢反应器一直存在温度倒挂的问题, 这是由于脱氢反应器所装填的是同一活性的催化剂, 第一反应器的乙苯转化率较高, 反应器出口温度低。要想将第一反应器的低温出料加热到第二级脱氢反应所需要的温度, 全靠加中间加热器提供大量的热量。这样就需增加蒸汽过热炉的负荷, 提高进入中间加热器壳程的加热蒸汽的温度。由于蒸汽过热炉出口材质等级低及中间加热器面积小的限制, 过热炉出口蒸汽无法提高到需要的温度就已经达到联锁值;所以第二级脱氢反应所需要的温度根本无法达到, 使第二级反应器内的催化剂作用不能完全发挥出来, 此反应器的乙苯转化率达不到设计的要求。

2 过程核算

⑴根据上表中设计值计算, 将第二反应器入口温度加热到619℃, 所需的热量计算如下:

通过以上的计算可知, 在设计上, 主稀释蒸汽经过加热炉后得到的热量大于MR-201B入口温度达到设计值所需要的热量。

TT-229传热能力为:

根据上表中实际值计算 (计算过程省略) , 所得结果与用设计值计算所得结果相同, 即

通过上式可知, 蒸汽过热炉出口温度和中间加热器的换热面积是够用的。

⑵在中间加热器换热面积不变的情况下, 如果将第二反应器入口温度加热到期望值635℃, 则蒸汽过热炉出口蒸汽所要达到的温度为:

根据Q=KAΔt公式可知, 要想提高换热量只有两个途径:一是提高换热面积, 二是提高换热器出入口温差。

3 效益评估

(1) 降低蒸汽消耗为克服温度倒挂的影响, 大幅度提高主蒸汽流量, 实际进入中间加热器的蒸汽流量比设计值高3.44吨。因此, 多消耗1.0MPa蒸汽2.65万吨, 折合人民币145.75万元。

(2) 降低蒸汽过热炉负荷更换之后, 蒸汽流量可以降低到设计值, 蒸汽过热炉的负荷降低, 燃料消耗大幅度降低。根据目前操作条件计算, 更换后每年可以节约燃料油854吨, 折合人民币183.76万元。

(3) 发挥第二反应器催化剂的性能更换后的中间加热器完全有能力将物料加热到第二级脱氢反应所需要的温度, 不必通过一味地提高第一级脱氢反应器入口温度来维持总乙苯转化率。提高了整批催化剂的使用寿命, 则一次性节约投资660万元。

(4) 提高总乙苯转化率, 增加苯乙烯产量由于入口温度提高不到设计值, 乙苯转化率只能达到18%~20%, 导致总乙苯转化率低于设计值将近3%。按照装置满负荷生产, 将损失4616t苯乙烯, 损失461.6万元。

(5) 降低蒸汽过热炉的出口温度为维持第二脱氢反应器的入口温度, 目前蒸汽过热炉的出口操作温度为797℃, 距离联锁温度只有18℃, 操作难度很大, 不利于装置的平稳运行。改造之后, 蒸汽过热炉出口管线材质提高, 联锁温度提高, 操作温度空间增加。

4 结语

根据更换后效益评估可知, 累计效益1451.11万元, 更换TT-229或HS-201出口管线材质等级对苯乙烯装置降低能耗、物耗及单位成本是非常有利的。

摘要：本文通过核算对升级中间加热器和管线的可能性和效益指标进行分析对比, 为消除生产瓶颈提供依据。

油套管井筒电加热装置技术 篇7

1.1 构成

油套管井筒电加热技术装置, 主要由地面供电和井下电加热两部分组成。如图1。

1.1.1 地面供电部分

(1) 特种变压器:输入电压380V, 输出电压23~370V, 最大输出功率100KW, 频率50H Z, 最大电流260A。 (2) 工频电源控制柜:采用集成电路芯片, 由主回路和控制回路组成。装有过流、欠流及短路保护、温度时间显示系统。 (3) 供电总开关:配有电度表对加热电量连续计量, 显示结果。

1.1.2 井下电加热部分

(1) 玻璃钢绝缘抽油杆:接光杆下, 外径32mm, 承受最大载荷17.7t。 (2) 油管绝缘短节:与油管柱地面部分、抽油机绝缘。外径110m m, 承受最大载荷50t。 (3) 回路短节:使油套管在井下连通, 规格φ188m m和φ132m m。 (4) 井下电力电缆:供电电源, 规格F95 (m m) 2。 (5) 绝缘扶正器:保证沿油套环空绝缘, 扶正油管。规格φ148m m和φ114m m。 (6) 发热元件:油套管柱。

1.2 作用原理

地面供电时电流通过电缆输入到与套管和抽油杆绝缘的油管上, 油管下部通过回路接头与套管连通, 并通过套管回到地面形成回路, 使两个载流导体形成方向电流且大小相等, 根据电磁感应原理, 当电流通过油套管时, 在电磁场作用下, 产生磁力线切割外导体, 使导体产生感应电势并垂直感应线的导体表面引起感应电流且发热。感应电动势 (E) 用公式 (1) 表示

式中:K—综合系数;f—交流电的频率;φ—交变磁通量的最大值。

在中频电加热系统条件下, 反复试验得出:在感应电势作用下, 油管、套管壁产生的涡流 (I) 与环路电阻 (R) , 环路电抗 (X) , 关系如下:

回路系统产生涡流 (I) 的大小与感应电势 (E) 成正比, 与 (R2+X2) 0.5成反比。当回路阻抗确定的情况下, 则发热量与感应电势 (E) 成正比, 而 (E) 仅与f、∮有关。工频与中频相比∮变化不大, 而f值相差10~50倍, 故中频电热效率高。要选好f值。

2 油套管井筒电加热主要技术参数的确定

2.1 加热深度的确定

对于浅井 (<1000m) , 其加热深度一般要求在油层部位。

对于中深井 (1000~2000m) , 其加热深度可控在目前技术允许范围。若把稠油拐点温度或含蜡原油结蜡温度定为井筒油流最低温度时, 根据式 (3) 计算某井所需加热深度:

式中:L—所需加热深度 (m) ;a—常数 (地区年平均地表温度) ;d—该油区的地温梯度 (℃/100m) ;T—井稠油拐点温度或含蜡原油结蜡温度 (℃) 。当L≥油井深度, 则该井所需加热深度均为油层深度。

2.2 加热温度的确定

当稠油温度达一定值后, 其粘度随温度下降而急剧上升, 迅速稠化, 这个定值温度叫稠油拐点温度。实践证明, 不同型稠油, 其拐点温度不同, 拐点对应粘度也不同, 保证稠油举升过程中具有较好流动性, 防止井筒温度低于拐点温度而急剧变稠增大抽油机负荷, 井筒油流温度必须在拐点温度以上。为防止原油在油管举升过程中结蜡, 保证油流温度高于结蜡温度。由于油套管是发热元件, 故当油流温度达到结蜡温度时, 其油套管本身温度远高于油流温度, 破坏结蜡条件, 所以油流温度只要高于结蜡温度即可。

2.3 加热功率的确定

根据电热能量转换原理, 所输入功率 (P) 必须满足油管内油流升温所消耗功率 (P1) 和油管外沿井筒向地层方向热损失功率 (P2) , 下式:

其中P1表示油流由初温T0上升到T1时所需消耗功率。故

式中:Q—油井日产量 (k g/s) ;λ—原油比热容 (k J/k g.℃) ;T0、T1分别表示初始和最终油流温度 (℃) ;P2表示沿井筒径向热损失功率:

式中:△t/R—单位加热深度径向热损失功率 (kw/m) ;L—加热深度 (m) 。

可见:

油套管井筒电加热目的通过电流流过油套管电阻自身加热, 其所耗功率是油管和套管相对直径的函数。为便于设计计算, 可将∆∆tt//RR值值进进行行校校正正, , 由由00..0088~~00..1100 ( (kkww//mm) ) , , 降降到0.03~0.045。日产油量>10t时取下限值, 反之取上限值, 即热损失增加。

考虑油管加热所耗功率占75%。式 (7) 变为:

式中:K—功率校正系数;A—视径向单位长度热损失 (k w/m) (A=0.022~0.035) ;此P值为所需总输入功率 (kw) 。已知输入功率P、回路总阻抗R0, 得:

输入电流:I=P/RI0) 0.5 ( (A)

输入电压:U=I⋅R0 (V)

回路阻抗:R0=0.096~0.125 (Ω/100m)

3 油套管井筒电加热装置的技术特点和应用条件

3.1 技术特点

(1) 结构简单, 操作方便。 (2) 加热与采油同步, 降低井底回压, 提高生产时率。 (3) 适用范围广, 清防蜡井、稠油井, 不受加热深度限制。 (4) 加热功率可调范围宽, 对特殊井可下入功率补偿器。 (5) 可实现全自动化管理远程控制。 (6) 对油层及环境无污染。 (7) 地面设备可实现车载式, 集中管理分井实施。

3.2 应用条件

(1) 井况好, 无套变;井斜<15度。 (2) 适用管柱规格2 1/2"、3″;套管规格为5 1/2″、7″的井。 (3) 油层不出砂或轻微出砂。 (4) 井下无落物。

4 现场应用效果

10年来, 推广应用500口井, 效果明显。

(1) 油管自身发热, 避免油管管壁结蜡, 提高生产时率。 (2) 降低能源消耗, 油套管电加热井, 单井消耗功率17~31.5 (k w) , 比空心杆电加热耗功率30~43 (k w) 节能约28.5%。 (3) 一次性投资及运行费低。较空心杆电加热一次性费用节1/3, 运行费节28.5%。

5 结论

(1) 油套管电加热装置较机械、空心杆电加热方法清蜡, 成本低效果好。 (2) 装置控制部分在地面, 便于灵活操作。 (3) 适用于各种稀油、稠油、高凝油, 有推广价值。

摘要：本文主要论述油套管井筒电加热技术装置构成、原理、技术特点、应用条件和运行参数确定及应用效果和前景。结合实践探讨研制油套管井筒电加热装置, 从而从根本上清除油管结蜡, 其工艺简单、操作方便、耗能低。

智能式中频电加热采油技术的应用 篇8

1 技术装置的构成与工作原理

1.1 构成

智能式中频电加热采油技术装置, 由四大部分构成:程控中频电源、空心抽油杆、钢铠电缆和空心抽油泵, 见图1。

1) 程控中频电源。程控中频电源分左右两室, 左室为机芯、断路器和控制板;右室为环形中频变压器和电容, 彼此用隔板隔开, 上下方均有散热通风道。它是一种用电力电子器件-IGBT把50Hz的工频电流转换成中频电流的装置。

2) 空心抽油杆[1]。空心抽油杆除了将抽油机的动力传给抽油泵, 抽吸井液外, 可让加热器-钢铠电缆穿过泵筒, 下到泵下加热深度。通电后加热井筒油流, 降粘减阻。目前应用的空心抽油杆, 均为连结式, 其规格性能见表1。

3) 钢铠电缆。钢铠电缆又称电加热器, 它是用金属无缝管做护套, 以Φ6.5 TV-1型铜棒为芯线, 环空以耐高温绝缘材料充填压实, 并配以结构件组成。钢铠电缆是本装置的核心加热部件, 其主要技术特点:耐温-30~+250℃, 耐交流电压2000 V, 抗拉强度390 N/mm2, 使用寿命大于等于2年。

4) 空心环流泵。空心环流泵是实现泵下加热、降黏的关键技术, 其结构见图2。主要由泵筒系统和柱塞系统组成。泵筒系统包括泵筒、固定阀外壳、导流挡块、护管等组成;柱塞系统由加长杆、柱塞中心杆、柱塞、柱塞阀座、柱塞阀体、固定阀体、滑动密封套、滑动密封杆等组成。其主要技术参见表2。

1.2 中频电热采油工作原理

首先, 将输入380 V、50 Hz的工频电流, 经三相桥式整流, 滤波后变成530 V直流电, 再经主回路和控制回路逆变成500~2500 Hz的单相交流电, 最后由中频变压器的副边输送到油井加热电缆, 为集肤效应电热采油提供电源见图3。通过钢缆芯线直到井底 (加热深度点) 。再通过回路接头与其外护管形成回路。通电后, 使两个载流导体, 基本上形成电流方向相反, 大小相等的条件。

根据电磁感应原理, 当中频电流通过钢缆芯线时, 在电磁场的作用和影响下产生磁力线切割外导体, 使护套钢管产生感应电势并垂直于感应线。

表面内引起感应电流 (涡流) , 使钢管发热, 其电热 (E) 可由公式 (1) 算出:

式中:k—综合系数;f—交流电的频率;∮—交变磁通量的最大值。

由于这种回路的特殊结构, 可同时产生:

◇集肤效应:使电流集中在外护管内肤壁较薄层流出, 从而大幅度增加了交流阻抗。

◇亲近效应:即使护管外表面不带电, 漏磁通少。

◇发热效应:即当f大于等于500 Hz时的中心导体-芯线几乎不发热。

在感应电势作用下, 外护管内壁产生的涡流 (I) , 环路电阻 (R) , 环路电抗 (X) , 有如下关系:

从上式看出:回路系统内所产生的涡流 (I) 的大小与感应电势成正比, 与回路阻抗成反比。当回路阻抗确定的情况下, 则发热量与感应电势 (E) 成正比, 而 (E) 仅与f有关。尤其f值, 工频与中频相差10~50倍, 故中频电热效率高。实际应用时, f值应选择合理范围。

2 技术特点和应用范围

2.1 技术特点

智能中频电热采油技术, 是在工频电热采油技术基础上研制的。因此, 除具备结构简单, 施工方便, 调整灵活的技术特点外还有:

1) 适应范围大, 泵上、泵下均可加热, 且加热深度可达2500 m, 耐温达280℃。

2) 既可保证电网平衡, 又节能。多口井现场生产试验表明比工频电热采油节能20%~40%。

3) 抗干扰能力强, 运行可靠, 使用寿命长。

4) 空心环流泵的柱塞阀是采用机械强制性开闭, 而固定阀是靠磨擦力和自重半机械化开启, 泵的充满系数高, 可防止气锁, 因此泵效高。同时在提泵时, 可实现自动泄油, 不用泄油器。

5) 该装置可实现对井口加热温度, 或加热电流, 进行智能控制。

智能中频电热采油技术的特点表明, 该技术目前在国内外电热采油技术的方法中是最先进的。

2.2 应用范围

智能中频电热采油技术, 当然也适用泵上电热采油。由于加热深度、加热功率可根据油井的实际生产状况来调整、控制。耐温性能好, 因此其应用范围较广, 凡是稠油、高凝油生产井, 在生产过程中, 需要对井筒油流加热降粘的井均可应用[2]。

3 电热采油主要技术参数的确定

智能中频电热采油配套装置, 输出功率范围大 (≤140 k W) , 完全可以满足各类稠油井、高凝油井的生产需要。由于每口电热采油井的生产条件不同, 故在生产运行中电热采油的技术参数亦不同。这就需要根据油井的具体地质、采油条件, 来确定相应的技术参数。主要包括:加热深度、井口出油温度和所需加热电功率。这些参数的确定, 是选择程控中频电源的规格和正常运行参数调整、控制的基础。

3.1 加热深度的确定

对于浅井 (井深小于1000 m) , 因油层埋藏浅、自然温度低、油稠, 特别是高凝油, 甚至低于凝固点温度。其加热深度一般要求在油层部位。这样既能对井底原油加热, 又可以对近井地带油层产生热影响。

对于中深井 (井深1000~2000 m) , 这些井一般油层自然温度较高, 甚至在稠油的拐点温度以上 (或高凝油凝固点以上) , 流动性相对好一些。其加热深度可控制在目前技术允许的范围内。如果把稠油的拐点温度确定为井筒油流的最低温度时, 可根据公式 (3) , 来计算任一口井所需的加热深度。

式中:

L——所需加热深度, m;

a——常数 (地区年平均地表温度) , ℃;

d——该油区的地温梯度, ℃/100 m;

T——本井稠油的拐点温度, ℃。

计算结果, 当L≥油井深度时, 则说明该井所需加热深度均为油层深度。图4是根据不同的地温梯度和相应的稠油拐点温度绘制的L、T、d关系曲线 (当a=10℃) 。如果已知a、d和T值就可以查出相应的L值, 即加热深度值。

由图4看出, 在地温梯度相同的条件下, 稠油的拐点温度越高, 则所要求的加热深度越深。如果稠油的拐点温度相同, 那么地温梯度越小, 则所需加热深度越深。

3.2 加热温度的确定

原油由井底举升到地面, 是一个降压、脱气、降温、稠变的过程。而稠油对温度有较高的敏感性, 即当稠油的温度达到一定值后, 其黏度将随着温度下降而急剧上升, 迅速稠化, 通常把这个定值温度叫做稠油的拐点温度。实践资料证明, 不同类型的稠油, 其拐点温度不同, 拐点所对应的黏度也不同, 图5是不同类型稠油的黏温关系曲线。由曲线明显看出随着原油的性质变好, 其拐点温度下降。某油田区块35-40井、冷41井为超稠油, 拐点温度64~68℃, 而34-20井、37-168井为特稠油, 拐点温度为60~62℃, 其余为普通稠油, 拐点温度小于55℃。要使稠油在举升过程中, 能具有较好的流动性, 并防止由于井筒温度低于拐点温度而急剧变稠, 使抽油机负荷突然增大而带来危害, 保证油井正常生产。因此要求在举升过程中, 油流温度要保持在拐点温度以上, 这样才能获得较好的生产效果[3]。

3.3 加热电功率的确定

根据电、热能量的转换原理, 其所需加热电功率 (P) , 应等于油流从井底举升到井口增温所消耗的电功率P1, 与在该过程中向地层方向所损失的电功率P2之和, 即:

由电热平衡原理知:

式中:

Q——产量, kg/s;

λ——原油的比热容, λ=2.09 k J/ (kg·K) ;

T1、T0——分别为井口和井底原油温度 (加热深度点对应的) , K;

R——径向总热阻 (即从油管内壁至岩层自然温度点的总热阻) , Ω;

Δt——油管内壁到岩层的自然温度点的温差, K;

L——加热深度, m。

所以,

式中Δt/R值从理论上是可以计算出来的, 但过程复杂, 需要求出各传热介质的导热能力, 加热后井筒温度场的分布变化规律, 影响因素较多, 有些参数很难确定, 为此, 对 (7) 式进行简化处理。

假设井底和井口温度相等, 即沿轴向热能不变, 则公式 (7) 可简化为:

即加热功率全部用来弥补井筒径向热损失。也可以说这是泵电加热的最低加热功率。若令Δt/R=A, 则P=AL, 或A=P/L, 此时A值的含意是:单位加热深度径向功率消耗。

根据智能中频电热采油井的生产运行资料分析, 在一定条件下 (地质、完井情况相近) , 在生产过程中, 单位加热深度径向热损失, 即A值, 一般在0.07~0.10 (k W/m) 。表3为曙一区6口电热井A值统计表。平均A值为0.087 k W/m。这样, 对某油区油井设计所需加热功率时, 将A值代入公式 (8) , 即可得出。

实践资料说明:油井电加热过程中, 有80%多的功率是用来弥补径向热损失。真正用在井筒油流增温降粘的功率很少。

4 经济效益分析

智能中频电加热采油技术与原工频加热相比, 节电效果十分明显。对某油田46-40井、44-40井进行了现场测试, 节电效果如下:

46-40井:原工频加热功率为102.0 k W;中频加热功率为57.6 k W。年节电量为319 680 k Wh (注:空心抽油杆加热年运行时间以300天计算) , 如每度电按0.5元计算, 每年可节约电费159 840元。

44-40井:原工频加热功率为93.1 k W;中频加热功率为44.0 k W。年节电量为353 520 k Wh, 每年可节约电费176 760元。

由此可见, 中频电加热采油技术与工频相比节电效果十分明显。而每套设备与原工频相比只需增加一台中频电源6万元, 最多半年即可收回投资。

5 结语

智能中频电热采油配套装置可以满足各类稠油井、高凝油井的生产需要, 运行稳定、节能高效。目前该项技术已在吉林油田、辽河油田、胜利油田等稠油开采上推广应用, 应用井数达上千口, 取得了十分可观的经济效益。

参考文献

[1]夏洪权.空心抽油杆越泵电热采油技术[J].油气田地面工程, 1999 (4) :16-20.

[2]王世杏.井筒降粘技术在超涂层稠油藏开采中的应用[J].内蒙古石油化工, 2002 (2) :101-106.

电加热专利技术分析 篇9

【关键词】双蓄热燃烧技术；蓄热室；单蓄热

引言

东北特殊钢集团大连基地高炉副产品高炉煤气，由于热值低不能直接满足现有工业炉窑的使用。因此需进行掺混天然气等高热值介质来使用，且部分高炉煤气处于放散状态，一方面污染环境，另一方面浪费资源。为了顺应时代发展要求，合理利用现有资源，降低能源费用，东北特殊钢集团准备将该部分高炉煤气回收利用，由于锻钢厂炉窑数量较多，改造过程中对生产影响较小，所以选择在锻钢厂台车加热炉上采用高炉煤气双蓄热的燃烧方式。一来可以解决高炉煤气放散带来的环境问题，二来可以充分利用能源，节省生产费用。为了减少高炉煤气放散对环境的影响并回收利用高炉煤气，锻钢厂将空气单蓄热式台车式加热炉改造为空、煤气双蓄热式加热炉。

1、高炉煤气现状和高炉煤气特性

1.1高炉煤气现状

东北特殊钢集团大连基地高炉煤气的理论产能约18-20万M3/h左右，实际产能约15-20万M3/h左右，热风炉及烧结自消耗约7-9万M3/h左右，现掺混天然气的煤气在4-6万M3/h左右，现有2-4万M3/h左右的高炉煤气的富余。

1.2高炉煤气特性

高炉煤气是高炉炼铁的副产品，它主要由可燃成分CO、H2、CH4和不可燃烧成分N2、CO2组成。其中CO占30%左右，H2、CH4数量很少，高炉煤气中含有大量的N2和CO2约占60%～70%，所以发热量比较低，热值为850x4.18KJ。高炉煤气由于发热量低，理论燃烧温度～1400℃，在加热炉上单独使用非常困难。

现在我们采用高炉煤气双蓄热，将空气、煤气均预热至1000℃，理论燃烧温度

式中：Qd——燃料低位发热值，KJ/m3

Cr、Ck——燃料、空气的比热容，KJ/Nm3*℃

La——空气系数下的但为燃料空气消耗量 取值0.8Nm3/Nm3

Va——空气系数下的单位燃料燃烧生成的烟气量1.66Nm3/Nm3

tr、tk——煤气及空气的预热温度（℃）

由此计算理论燃烧温度tli大大提高，可达～2100℃，可达炉温1575℃，实际炉温需要1280℃，尚留有余地。以上理论计算基于煤气压力在不低于8kPa（目前高炉煤气压力不低于10KPa）的情况下。

2.空气、煤气双蓄热燃烧技术特点

空气煤气双蓄热式高温空气燃烧技术在工业窑炉上应用始于上世纪90年代初，由于其节能及环保效果十分显著，因此这项技术在国内外都得到了迅速开发与应用。双蓄热技术的主要原理就是使烟气分别和空气、煤气交替通过蓄热烧嘴的蓄热体，将烟气的温度由进入蓄热体时的1000℃以上的高温降低到150℃左右，同时将空气、煤气的温度由常温预热到1000℃以上。双蓄热技术有效地突破了低热值燃料用于高温炉窑的难点，解决了点火燃烧困难和余热回收不充分等两方面的重大技术问题。

2.1空、高炉煤气双蓄热燃烧优点

2.1.1采用空、煤气双蓄热的燃烧形式，理论上将空气、煤气预热至1000℃左右，提高热效率，充分利用烟气余热，扩大劣质能源的应用范围，从而有效地提高了高炉煤气的理论燃烧温度，保证工艺要求的钢坯温度。

2.1.2炉膛为贫氧燃烧，煤气在燃烧过程中形成还原性气氛，降低钢坯氧化烧损率。

2.1.3高炉煤气和空气的混合燃烧不是在烧嘴中进行，而是分别通过各自的蓄热体进入通道后，形成同向流动。在一定的速度梯度作用下，两种气体进行动量交换和渗透、扩散，其流场充满炉膛空间，是空气和高炉煤气边混合边燃烧。整个燃烧过程中没有明显的高温火焰，并且整个燃烧距离可达到炉膛高度的一半以上，使炉膛温度高度均匀化。

2.2空、高炉煤气双蓄热燃烧缺点

2.2.1在低温时高炉煤气不易点火燃烧，着火温度较高

加热炉在低温段不易点火燃烧，容易熄火，为解决纯高炉煤气点火困难，本次改造在蓄热式烧嘴旁增加点火烧嘴.具体点火烧嘴使用情况可根据实际煤气燃烧情况开启.点火烧嘴使用混合煤气或者天然气，流量较小可以忽略不计。

因为高炉煤气着火温度较高，通常为700℃，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，为确保燃烧的稳定性，本次改造计划将煤气换向温度定在800℃。800℃以下采用单蓄热。

2.2.2煤气燃烧处于还原性气氛

由于煤气燃烧处于还原性气氛，因此煤气烧嘴使用的蓄热体要适合还原性的工作环境，同时小孔直径大于空气烧嘴蓄热体的小孔直径，以防堵塞。

2.2.3高炉煤气无色无味有毒性

由于高炉煤气无色无味有毒性，在使用高炉煤气时，需特别注意炉压保持微负压，以防煤气向厂房中泄露。现场安装固定式CO报警仪，操作人员佩戴便携式CO报警仪。

3、锻钢厂台车加热炉改造双蓄热应用实践

3.1对锻钢厂加热炉煤气总管路进行改造

考虑炉窑改造需兼顾生产同时进行，故需增设独立煤气管路（外线及车间内）。根据锻钢厂加热炉煤气消耗总量设计并排布煤气管道，并配置相应的流量、压力等配套设施。外线总管道从炼铁高炉至锻造加热炉群，总长约1800m，管径1200mm。第一批计划将锻钢厂的2台台车加热炉（4#、7#）改造为双蓄热式加热炉，该两台炉需高炉煤气量2万M3/h左右。

3.2对锻钢厂台车加热炉进行改造

3.2.1加热炉基本技术参数

锻钢4#台车式加热炉和7#台车式加热炉原为空气单蓄热加热炉，燃料种类为混合煤气。将该两台炉的燃烧方式由单蓄热改为双蓄热，燃料既可以使用原来的混合煤气也可以使用纯高炉煤气，本次改造主要对两台台车加热炉燃烧系统进行改造，其它配套设施及设备围绕燃烧系统进行适应性改造。

改造前后，两台炉的基本技术参数如下：

3.2.2加热炉改造主要内容

增加高炉煤气主管道与管道附件

加热炉煤气总管（简称为煤气总管）由车间煤气总管引出。改造后的双蓄热加热炉分为发生炉煤气总管和高炉煤气总管，煤气总管上设有煤气手动闸阀、盲板阀、气动调节切断阀、流量孔板和取压点，在炉前两根总管汇合在一起。煤气总管于炉前分为两条分配管，分别位于加热炉两侧上方。每条煤气分配管都引出若干煤气支管，每条煤气支管只向一台蓄热式燃烧器（简称为燃烧器或烧嘴）输送煤气。每条支管上都设有快切阀和烧嘴前手动调节阀，手动调节阀后与燃烧器煤气进口相连接。

为了确保在低温下的炉子的升温和点火，从发生炉煤气管道中还引出一条支管，供给炉子上的四只平焰点火烧嘴使用。

增加煤氣点火系统：

为了便于纯高炉煤气点火，在炉体两端的蓄热烧嘴上方增设4只平焰烧嘴作为点火烧嘴。4只平焰烧嘴的燃料从混合煤气总管引出，总管Ф219×6，支管Ф88.5×4，配手动操作阀，该点火烧嘴用电打火棒手动点火。

改造燃烧系统：

燃烧系统由单蓄热烧嘴改为空、煤气双蓄热烧嘴。每组烧嘴增设一只煤气蓄热烧嘴，更换对应的空气烧嘴，增设相应的煤烟嘴前管路，以及管路上的配套气动快切阀和手动蝶阀；增设一条纯高炉煤气管路，以及管路上的配套气动快切阀和手动蝶阀、流量及其它检测装置；且该煤气管路可以和原混合煤气管路实现切换。原空/烟管路做相应变更。

增加排烟装置：

原鼓风机、空烟引风机均利旧。增加一台煤烟排烟机。并新增一个烟囱，烟囱位置、高度与已有烟囱一致。

增加安全保护系统：

炉子四周设置了一套多点CO报警仪，该仪器应处于正常工作状态，并定期进行校验。炉子操作人员如果需要到炉子附近进行操作或观察，应携带便携式CO报警仪。

3.2.3改造实施过程

于2014年7月21日开始改造4#加热炉，于2014年10月6日4号加热炉双蓄热改造完成，于2014年10月18日正式投入使用。于2014年12月15日开始改造7#加热炉于2015年2月28日改造完成并完成烘炉及调试工作。在已投产4#加热炉近三个月的使用过程中，通过对设备不断的调试和设计优化，已满足生产、工艺和安全要求。

4.单蓄热改造双蓄热经济效益分析

单蓄热改造双蓄热燃料成本大大降低，虽然燃料消耗量提升50%。现阶段锻钢厂所使用的煤气为高炉煤气掺混天然气，掺混煤气按每立方米按0.54元计算，纯高炉煤气按每立方米0.1元计算，如将现有加热炉均改造为燃用高炉煤气，煤气费用节省如下：

双蓄热改造后平均每台加热炉月消耗纯高炉煤气约150万m3，由于4号加热炉比7#加热炉宽度多0.5米，所以4号加热炉比7#加热炉单耗略高。

以3、4月两个月份为例，3月4、7号加热炉共使用纯高炉煤气319万m3加热钢材1479吨，若按发生炉煤气消耗计算（以2014年加热炉混合煤气单耗值最好值1778m3/t计算）1479t钢材需要消耗煤气为2629662m3。4月4、7号加热炉共使用纯高炉煤气295万m3加热钢材1279吨，若按发生炉煤气消耗计算（2014年加热炉单耗值最好值1778m3/t计算）1279t钢材需要消耗煤气为2274062m3。

3月：

消耗高炉煤气成本为3190000m3*0.1元/m3=31.9万元 。

消耗混合煤气成本量为2629662m3*0.54元/m3=142万元。

4月：

消耗高炉煤气成本为2950000m3*0.1元/m3=29.5万元。

消耗混合煤气成本量为2274062m3*0.54元/m3=122万元。

所以双蓄热改造在节约成本是有很大的效果。根据3、4月份的消耗情况，使用高炉煤气的成本仅占使用混合煤气成本的23.25%，降低了成本的同时也合理有效利用了二次能源降低了生产成本又降低了高炉煤气的放散所带来的环境污染。

本次改造4#、7#两台台车加热炉由单蓄热为双蓄热，炉窑改造费用及重新铺设一条煤气管道费用共计460万元。按照2015年3月、4月消耗情况推算，每月可以节省成本约100万元，两台加热炉的改造成本预计4个月即可回收。

5.结束语

通过实践证明了公司针对台车加热炉改造方案的正确性。高炉煤气双蓄热既使燃料成本大大降低，同时也减少有害气体排放，是循环经济应用比较好的项目。此次改造方案合理，炉压及烧嘴供热量容易调节，维护方便，整体运行可靠，节能、环保效果良好。4#加热炉从2014年10月18日正式投产至今生产正常。

作者简介

便携式中药电加热外敷技术研究 篇10

中国逐渐进入老龄化社会, 随着对“人”的价值观的回归, 人们对身体健康越来越关注。远红外辐射疗法以及中药加热外敷疗法, 越来越受到人们的欢迎。本文介绍了一种新的热敷带技术, 采用远红外辐射同时加热中药外敷疗法, 温通经络、行气活血、祛风除湿、散寒止痛综合功效, 适用于腰肌劳损、腰椎间盘突出症、肾虚性腰痛、腰椎神经压迫痛、内科、妇科等疾病的保健治疗。疗效独特, 无毒、无副作用。

2 中医热敷疗法

热敷疗法属传统贴敷疗法中的一种, 热敷疗法发生功效, 多因药物敷于皮肤后, 通过药物的渗透, 吸收或药物对俞穴的剌激, 对局部发生直接作用或通过经络的网络传导, 达到剌激机体, 调整系统功能的效果。

中药热敷法使药物直接透过皮肤, 通过经络血脉信息传递, 并利用不同药物的性味作用, 由经脉入脏腑, 输布全身, 直达病所, 并利用适宜温度刺激, 使局部血管扩张, 促进血液循环, 增加局部药物的强度, 改善周围组织的营养, 从而起到行活血化瘀、运行气血、清营凉血、消肿止痛、促进血管新生的功效。中药热敷疗法适合于各种闭合性损伤、肢体经络病、各种痛证。

3 远红外疗法

红外光谱是指波长为0.75μm—400μm的电磁波。几十年前, 航天科学家对处于真空、失重、超低温、过负荷状态的宇宙飞船内的人类生存条件进行调查研究, 得知太阳光当中波长为5μm~14μm的远红外线是生物生存必不可少的因素。因此, 人们把这一段波长的远红外线称为“生命光波”。

常用发生远红外线的材料有很多, 其中最典型的是碳纤维。通电后的碳纤维中的碳分子做“布朗运动”, 在产生热量的同时, 会产生85%左右的远红外线来辐射热量。

人体所发出的远红外波长为9.5μm左右, 碳纤维通电后产生8—15μm的远红外射线, 基本覆盖了人体所需要的远红外波段。

4 设计方案

根据前述传统中医和现代科学理论, 我们设计了如下方案:

采用给碳纤维通电, 加热中药包对人体特定部位进行中药热敷和远红外辐射, 达到预期的治疗效果。通电不采用220V交流电源, 而是采用独立的电池模块, 以达到更高的安全性、可移动性和便携性。

以下是各种选择与考虑:

4.1 选择发热元件

常见的是制作电热毯的金属发热丝, 但是金属发热丝的电能转换发热效率较低, 碳纤维的电能转换效率可以高达95%以上, 比金属发热丝高出30%左右。碳纤维具有无可比拟的人体所需的远红外射线, 金属丝不具备这个特性;碳纤维具有比金属丝更好的抗拉强度和硬度;更加轻便;碳纤维更加耐热和不易氧化。

为此我们选择了碳纤维为发热元件。

4.2 选择加热供电方式

传统的热敷袋采用220V交流供电, 虽然也经过了交直流转换为低压直流供电, 但始终没有和高压电源完全隔离, 而且这种供电方式大大限制了人们的活动范围。

为此, 我们选择了电池模块低压直流供电, 彻底切断与220V交流电的连接。电池模块可以再充电。

出于安全性考虑, 我们设计了温度上限和电流上限两道保险阀门, 温度或电流超过上限值, 则加热电路自动断电。

4.3 加热温度的考虑

针对不同的病症, 通常都有不同的热敷方式, 主要体现在热敷温度和热敷时间上。

一种需要较高的温度, 起到类似于“热灸”的作用, 对腰肌劳损、腰椎间盘突出症、肾虚性腰痛、腰椎神经压迫痛、腰肌扭拉伤及风、寒、湿邪和血瘀引起的腰部疼痛等病有良好的预防与保健作用。作用时间不能太长, 否则会造成肌肉劳损。

另一种需要微温, 起到“温煦”的作用, 通过加热温通经络、行气活血、祛风除湿、散寒止痛综合功效, 适用于胃寒体虚、内科、妇科等疾病的保健治疗或用于培补元气的防病保健。

加热温度设强档和弱档。强档50—60℃, 弱档40-50℃。

5 方案的实施

本设计既可作为腰带也可作为腹带使用, 对症的药包放在腰间用于治疗腰肌劳损等疾病的时候, 适合于较高温度, 短时间治疗;当对症的药包放在腹部, 用于治疗胃寒体虚、内科、妇科或者培补元气的时候, 适合于采用弱档微温。

同时也可以首先使用强档较高温度, 等到药性催发渗透皮肤经过一段时间“热灸”之后, 采用弱档“温煦”治疗。

经过理论计算, 和市场上常见的单人床电热毯相比, 单位时间单位面积下, 本设计提供的热量是电热毯的1.2倍 (弱档) 和2.4倍 (强档) 。

本设计初步设计将供电部分和热敷部份分开, 供电及电路控制部份挂置腰间, 热敷袋穿佩戴在腹部或者腰部。

我们设计了温度数字显示功能。使用者可以根据当前温度, 选择合适的档次。

6 测试

我们的设计实施以后经过大量测试, 基本达到了要求。

参考文献

[1]中医研究院研究生班编著.黄帝内经素问 (注评) [M].北京:中国中医药出版社, 2011 (1) .

[2]田从豁, 彭冬青.中国贴敷治疗学[M].北京:中国中医药出版社, 2010 (9) .