电加热器防爆与节能技术分析

电加热器防爆与节能技术分析

向本章 何明辉

重庆川仪十七厂有限公司 重庆 400700

摘要：国民经济飞速发展过程中，人们的生活质量和生活水平得以很大程度的提升。为了满足人们越来越多的生活需求，做好电加热器防爆与节能技术的应用研究，同时简化工艺流程，保证设备的正常运转，促进工业现代化发展，进一步提升国民经济的发展水平显得至关重要。本文具体分析了电加热器防爆与节能技术，希望通过相关技术的探索推广，更好地优化电加热器防爆效果，最大限度的节约能源，最终产生更高的经济效益和生态效益。

关键词：电加热器；防爆；节能技术；分析；应用

引言：现代工业化的发展步伐越来越快，电加热器的应用范围随之扩大，已经渗透到了社会生活的方方面面。电加热是将电能转换为热能的过程，为了延长电加热器的使用寿命，继续便捷人们的日常生活，加强电加热器的防爆管理，研究推广价值更高的节能技术，必须引起有关部门工作人员的高度重视。下面，笔者就从几个方面出发，关于电加热器防爆与节能技术的研究分析阐述了几点自己的看法，仅供其他人员参考借鉴。

1、电加热器类型及应用范围

电加热器主要包括空调、热水器、电饭煲、微波炉、烘干机等等。目前，电加热器的应用范围是：适用于化工行业，进行化工物料的升温加热，在一定的压力作用下实现粉尘干燥、喷射干燥等；适用于工业生产，进行碳氢化合物加热，工业用水、过热蒸汽、氮（空）气的升温转换；适用于核电、军工装备、矿区生产等场所，实际的应用价值颇高，安全运行的重要性不言而喻^[1]。

2、电加热器的安全隐患

研究发现，电加热器的运行过程当中，发生爆炸现象受到了几个方面因素的干扰影响。第一，电加热器的筒体焊接缝隙多，连接强度不够，容易出现裂纹引发爆炸。第二，电加热器的温度和温度传感器的显示无法同步，误差超过了限定范围，筒体承受温度超出极限发生爆炸。第三，电加热器的温度传感器损坏，并且失去了温度传感功能，未能设置自动调压装置，进行人工控制时，可能出现一定的迟缓反应从而引发爆炸等。

3、电加热器的防爆安全技术

3.1防干烧技术

中国每年的石油用量超越其他国家，60%的石油资源需要依靠船运的方式，输送到不同区域内。石油运输过程中，未能进行船舱储存原油的加热处理，很容易发生冻结现象。运油船靠岸后，无法将原油从船舱输送至炼油厂。因此，原油在海运过程中，必须由电加热器对其加热^[2]。根据船舱空间及位置设计，电加热器分为卧式、立式两种。船用卧式电加热器，使用侧装浮球防干烧装置。将侧装浮球壳体偏心焊接在卧式油腔筒体右端，侧装浮球壳体内安装一只长方形浮球，从头部绕侧装浮球可上下运动，当油面下降到设定界面时，卧式电加热器处于干烧状态，侧装路线同步断开，电加热器断电，停止加热。船用立式电加热器，设计顶装浮球防干烧装置。用二只中空管连接顶装浮球壳体和立式油腔筒体，顶装浮球壳体内安装两只圆形浮球。当油面下降到设定界面时，立式电加热器断电，停止加热。应用杠杆浮球原理设计的卧、立式防干烧装置，使船运原油安全可靠，有效地防止了因干烧致电加热器筒体爆炸的安全隐患。

3.2保护技术

在温度传感器前端部使用卡子将电热管固定，温度传感器前端部分相应位置设计制作“Ω”形膨胀节，通过膨胀节的张与合，即可消除温度传感器与电热管在工作时产生的错位。从根本上解决了温度传感器与电热管工作时热胀冷缩率不一致而导致温度传感器损坏失去功能的技术瓶颈，确保了防爆安全效果。

3.3工艺创新

经研究，拟将法兰板与防爆接线腔体、填充粉粒筒体、浇注树脂筒体、管板进行连接，它们之间只有四个圆周的焊接面，焊缝少而集中，连接强度高，使用过程中不会产生裂纹，能有效地达到筒体的防爆效果。

3.4结构设计

可视实际工况而定，拟采用隔爆型，设计时止口型隔爆面宽度宜在25-40mm，最大间隙≤0.11mm，表面粗糙度6.3μm，采用“O”密封条密封。这样，在不影响防爆指数的前提下，确保了防护与防爆等级^[3]。

3.5自控化技术

当电加热器筒体压力超过设定值上限时，设置在填充粉料筒体的阀门自动开启放气减压；当筒体压力下降到设定值下限时，阀门自动关闭。由此，筒体内压力始终处于设定值范围内，可消除安全隐患。

3.6智能化技术

采用可控硅模块设计技术。一旦筒体介质温度低于设定值下限临界点时，可控硅模块按设定好的程序指使电加热器电源启动开启，温度上升；反之，可控硅模块就指使电加热器电源关闭。如此，电加热器筒体内介质温度永远处于设定值内，从而很好地解决了因加热温度低于设定下限值影响设备正常运转，高于设定温度上限值致加热器筒体引爆的严重后果。

3.7耐高压设计

在特殊工况下，电加热器筒体须承受30MPa压力，较常规承压高16MPa。为满足工况需求，对电加热筒体结构及制作工艺进行了创新设计。筒体一端开口，另一端为椭圆形封头结构，开口端与管板焊接

^[4]。筒体采用无缝钢管，壁厚满足强度计算要求，主要受压元件优选16Mn，电热管选用316L不锈钢，其壁厚δ=1.5mm。管板采用Ⅲ级锻件，后切削成形，并与筒体形位公差吻合，用J507焊条焊接成完整筒体。可承受46MPa、30min无泄漏的高压力，完全可达到防爆效果。

4、电加热器的节能技术研究

节能降耗、保护环境是国家一项基本国策。电加热器是耗能大户，如何在确保满足工况设定温度前提下，达到节能降耗、保护环境，可以进行如下技术实施。

4.1减少热能损耗

为使电热管散发的热量最低限度地流向大气空间，电加热器外层应设隔热保护措施，用有效的隔热制品包裹，再用热镀锌板包卷，四周用热镀锌铆钉将镀锌板牢固铆接在装置上，即可达到电加热器装置最外层表面温度与外界环境温度之差最小，减小热量无故损耗10%-15%。

4.2结构创新设计

电加热器筒体内设“U”形电热管组件，在其上方设置垂直于电热管且均布又相互错开的半圆形导流板。电加热器工作时，介质呈“S”形向下流动，延长了流动路线，充分带走了电热管表面热量。被加热的介质从筒体下部的出口流出送入工况装置^[5]。由此，可扩大传热面积10%，传热效率可达80%-90%。

4.3综合控制能耗

采用可控硅模块、杠杆浮球设计技术，当介质温度上升到设定值上限临界点时，自动关闭电源，可减少能耗7%，节能效果最佳，安全系数较高。

结束语

总而言之，电加热器已经成为了人们日常生活的必备产品之一，充分发挥电加热器的功能作用，保证电加热器的使用安全、高效节能，认真做好电加热器的推广创新，需要专业研究人员们付出更多的努力。创新只有始点，绝无终点，它永远在路上。诚然，从某种意义讲，电加热器直接涉及到使用工况（温度、介质、压力、传热总量、污垢系数等）相关参数及材料学、力学、传热学、机械学、电工学等多门学科。只有将工况各参数合理匹配，各学科有机融合，方能使电加热器产品设计更科学，技术含量更高，中高端应用领域更广，在全球经济一体化的激烈竞争中游刃有余。

参考文献：

[1]王海建，刘少明，董佳丽.防爆型电阻加热器防爆结构和防爆措施的探讨[J].中国设备工程，2019（02）300-301.

[2]张福生，石凯.节能减排型电加热器[J].石油化工装备，2018（25）48-49.

[3]高杨军，高建国.电加热器性能测试与应用[J].数码设计，2019（11）62-63.

[4]杨明，白青松.电厂热动系统节能现状与具体节能技术初探[J].节能与环保，2018（34）173-175.

[5]黄子晴，李文明.电加热器节能技术评价与应用[J].电气防爆，2018（05）100-102.