引言
氮氣廣泛應(yīng)用于冶金、石化、醫(yī)療、制造業(yè)等領(lǐng)域,它是國民經(jīng)濟建設(shè)中不可或缺的一種重要氣體。空分流程中,分子篩吸附空氣中的水、二氧化碳、乙炔以及各種碳氫化合物后,需采用高溫氮氣對分子篩進行活化,保證分子篩的吸附能力。由于氮的化學(xué)惰性,氮氣也常用作保護氣體,防止某些物體暴露于空氣時被氧化。
污氮電加熱器是一種加熱污氮氣體的空分設(shè)備,其作用是對再生污氮氣進行加熱至需求溫度,供分子篩再生加熱及冷吹用。電加熱器工作時,由于設(shè)計原因,加之電加熱管和管板等結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致的傳熱影響,電加熱器接線腔的溫度較高,直接影響到箱內(nèi)電纜、銅排等受高溫易老化零部件的壽命。特別是在污氮電加熱器進口處,在污氮氣體的溫度本來就比較高(50C以上)的情況下,接線腔內(nèi)溫度更高,對電纜等零部件的壽命影響更大:在季節(jié)性溫差較大易冷凝結(jié)露的地方以及多雨潮濕地區(qū),污氮電加熱器在初次使用前或長時間停用后,接線腔內(nèi)銅排、電加熱管等導(dǎo)電零部件更易凝結(jié)露水,影響絕緣性能。當(dāng)污氮電加熱器通電使用時,接線腔內(nèi)銅排等零部件在露水的影響下會發(fā)生短路燒壞,給污氮電加熱器的運行帶來嚴重危害。長期以來,專業(yè)科技工作人員執(zhí)著追求,探索能防止污氮電加熱器接線腔過熱和潮濕的技術(shù)瓶頸的突破,以滿足供給側(cè)結(jié)構(gòu)需求的期望。
1電加熱器對再生污氮處理的功能
原始空氣進入過濾器除去灰塵和機械雜質(zhì),進入空氣透平壓縮機,借助中間冷卻器進行中間冷卻,將空氣壓縮至℃0.2MPa(A)左右再進入空冷塔冷卻。出空冷塔空氣進入分子篩吸附器,清除空氣中的水分、二氧化碳化合物后,獲得干凈而又干燥的空氣。兩臺吸附器交替使用,一臺吸附器吸附雜質(zhì),另一臺吸附器則由污氮氣進行再生。電加熱器的功能就是對再生污氮氣進行加熱至需求溫度,供分子篩再生加熱及冷吹用。
2防過熱和潮濕污氮電加熱器接線腔總體設(shè)計思路
經(jīng)長期反復(fù)琢磨研究,設(shè)計了一種在進口處污氮氣體溫度很高的工況下,以及在潮濕惡劣環(huán)境下,仍然能正常工作并有效防止過熱和潮濕的污氮電加熱器接線腔。
3技術(shù)設(shè)計方案
接線腔的組成如圖1所示。
殼體兩端分別設(shè)置冷卻保護氣進口接管、冷卻保護氣出口接管,冷卻保護氣進口接管、冷卻保護氣出口接管分別與接線腔殼體內(nèi)腔連通。接線腔殼體內(nèi)設(shè)置安全冷凝系統(tǒng),該系統(tǒng)由防冷凝電加熱器、溫度檢測器及溫度控制器組成。溫度檢測器安裝在殼體的內(nèi)壁上并遠離防冷凝電加熱器。溫度控制器與防冷凝電加熱器、溫度檢測器電連接。
防冷凝電加熱器設(shè)計固定在接線腔殼體下側(cè)的內(nèi)壁上,溫度檢測器和溫度控制器設(shè)置在接線腔殼體上側(cè)的內(nèi)壁上,亦可把防冷凝電加熱器設(shè)計固定在接線腔殼體左側(cè)內(nèi)壁上,溫度檢測器和溫度控制器設(shè)計固定在接線腔殼體右側(cè)內(nèi)壁上,不管何種設(shè)計方案,只要使得防冷凝電加熱器與溫度檢測器之間的距離盡可能遠即可。
防冷凝電加熱器與接線腔殼體內(nèi)壁之間的距離必須保持1℃℃mm以上,避免防冷凝電加熱器直接對接線腔殼體進行加熱。
在接線腔殼體內(nèi)壁對應(yīng)冷卻保護氣進口接管處設(shè)計安裝防止冷卻保護氣流速過快的防沖擋板,擋板通過沿圓周均勻設(shè)置的3根或以上固定桿與接線腔體內(nèi)壁固定。擋板優(yōu)選圓形并與冷卻保護氣進口管相垂直,從而可阻擋冷卻保護氣對銅排、電加熱管接線柱產(chǎn)生沖擊。在污氮電加熱器工作時,向冷卻保護氣進口接管中通入的污氮氣體溫度不高于常溫。
如初次使用以及檢修后再次啟動前,或暫時停用期間,開啟防冷凝系統(tǒng),當(dāng)溫度檢測器檢測到接線腔內(nèi)溫度低于30℃時,立即開啟防冷凝電加熱器升溫,通過溫度控制器調(diào)節(jié)加熱溫度。當(dāng)溫度檢測器檢測出接線腔內(nèi)溫度超過控制器設(shè)計的35℃時,防冷凝電加熱器則停止工作:反之,當(dāng)接線腔內(nèi)的溫度下降到30℃時,防冷凝電加熱器再次開啟,如此循環(huán)往復(fù)。
該電加熱器接線腔攻克了防止污氮電加熱器過熱和潮濕的技術(shù)瓶頸,提高了污氮電加熱器的穩(wěn)定性,使污氮電加熱器在加熱污氮氣體溫度很高和環(huán)境溫差很大的條件下也能正常使用,拓寬了污氮電加熱器使用的區(qū)域范圍。
4結(jié)語
防止過熱和潮濕的污氮電加熱器接線腔創(chuàng)新技術(shù)的問世,打破了發(fā)達國家對我國中高端市場的長期壟斷。該技術(shù)通過不斷探討和改善,2018年1月獲得了國家授權(quán)的發(fā)明專利,專利號:ZL201410726711.7。技術(shù)成果亦已經(jīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品,現(xiàn)已批量生產(chǎn),在盈德氣體有限公司、杭氧集團股份有限公司、開封空分集團有限公司、河南開元空分集團有限公司、開封黃河空分集團有限公司、四川空分集團有限公司等近百家企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)因其技術(shù)的先進性、結(jié)構(gòu)的緊湊性、性價比的優(yōu)良性、質(zhì)量的可靠性,深受使用單位青睞,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
誠然,任何產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新只有開始,沒有終點,它永遠在路上,只有通過持續(xù)創(chuàng)新,產(chǎn)品在市場經(jīng)濟全球一體化的激烈競爭中方能占有一席之地。
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