一種應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備制造技術

本實用新型專利技術公開了一種應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備，包括石墨管，被加熱金屬管，陶瓷管和感應線圈加熱組件，所述石墨管內部形成有爐膛，所述被加熱金屬管固定安裝于所述爐膛內，并在內部形成加熱區；所述陶瓷管固定安裝于所述石墨管的外壁；所述感應線圈加熱組件套于所述陶瓷管的外圍，并與頻率為中頻100Hz

【技術實現步驟摘要】
一種應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備


[0001]本技術涉及化工領域，具體講是一種應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備。

技術介紹

[0002]中頻爐加熱是通過中頻電磁感應來加熱金屬的非標感應加熱設備，具有自動化程度高、加熱速度快且節能環保等特點，可以配套PLC控制系統以及紅外測溫系統實現中頻爐加熱的智能化，成為中頻鍛前加熱、圓鋼軋制和表面淬火的首選加熱設備。
[0003]中頻爐加熱設備的加熱過程是，中頻爐在加熱前，首先要把被加熱金屬工件放置在中頻爐的感應線圈內或者叫做中頻爐加熱的爐子內，通過中頻爐的晶閘管變頻電源產生變頻電流，這個變頻電流的頻率為中頻100Hz
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8000Hz之間，中頻電流流經螺旋形感應線圈就會產生交變磁場，線圈內金屬接受交變磁場的切割就會在金屬內部產生渦流，根據焦耳楞次定律，渦流的平方乘以時間和系數就是金屬工件所產生的熱量，中頻爐就是根據這一原理向被加熱件提供熱量的。
[0004]傳統的中頻爐加熱設備應用廣泛，適應于有色和黑色金屬工件的加熱，特別適合鍛造行業的模鍛工序連續加熱生產、圓鋼、鋼坯軋制前加熱工序、圓鋼、鋼管調質熱處理的加熱工序以及鋼板熱沖壓前加熱等冶金行業。
[0005]天然氣轉化制氫是利用天然氣和水蒸汽在約850左右的高溫下在催化劑存在的條件下重整產生氫氣、二氧化碳、少量氧化碳及少量未反應的甲烷氣體，再經過PSA分離提純得到需要的純氫氣的過程。天然氣和水蒸汽的重整反應為高溫下的強吸熱反應，需要大量外供熱量。目前，國外在天然氣制氫小型撬裝化方面作得最好的日本、希臘、荷蘭等均采用的燃氣加熱爐供熱方式為天然氣水蒸汽重整反應供熱。燃氣爐供熱方式的加熱爐結構復雜、體積大、設備費用高、運輸不方便。同時還需要考慮煙氣余熱回收和煙氣排放達標的問題，但對大型裝置仍然是最好的選擇。隨著氫能源的普及和氫氣應用的領域的不斷擴展，氫氣小規模使用情況越來越廣范，小型制氫裝置的需求將會越來越多。對于小型的天然氣制氫裝置來說，市場更渴望有一種制氫機式的小體積方便運輸和使用的制氫裝置。顯然采用燃氣加熱爐是滿足不了這一要求的。

技術實現思路

[0006]因此，基于上述背景下，本技術在此提供一種體積小、加熱快、熱效率高、沒有煙氣產生、且運輸方便的應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備，該加熱設備能夠替代傳統的燃氣加熱爐；通過改進將依托窩流感應生熱的加熱方式成功安全應用于天然氣轉化制氫。
[0007]具體的，一種應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備，包括石墨管，被加熱金屬管，陶瓷管和感應線圈加熱組件，
[0008]所述石墨管內部形成有爐膛，
[0009]所述被加熱金屬管固定安裝于所述爐膛內，并在內部形成加熱區；
[0010]所述陶瓷管固定安裝于所述石墨管的外壁；
[0011]所述感應線圈加熱組件套于所述陶瓷管的外圍，并與頻率為中頻100Hz
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8000Hz的變頻電流連接。
[0012]進一步，所述感應線圈加熱組件包括內線夾、感應線圈電纜和外線夾，
[0013]所述內線夾固定安裝于所述陶瓷管的外圍，所述感應線圈電纜繞于所述內線夾的外壁，所述外線夾固定連接于所述內線夾的外壁，將感應線圈電纜固定于內線夾和外線夾之間。
[0014]進一步，所述感應線圈電纜的軸向高度小于所述被加熱金屬管的軸向長度，
[0015]并且所述被加熱金屬管分為加熱段和位于兩端的冷端，其中加熱段外壁具有感應線圈電纜。
[0016]進一步，所述石墨管與所述陶瓷管之間填充有高純復合氧化鋁纖維填充料。
[0017]進一步，石墨管兩端通過圓環固定件A安裝于所述陶瓷管內部，并通過圓環固定件A擋住高純復合氧化鋁纖維填充料。
[0018]進一步，所述內線夾與所述陶瓷管之間填充有保溫棉，所述被加熱金屬管與圓環固定件A之間填充有保溫棉。
[0019]進一步，所述感應線圈電纜與保溫棉之間預留mm間隙。
[0020]進一步，本技術還包括用于檢測石墨管內壁中心溫度的測溫熱電偶；在加熱過程中熱電偶檢測石墨管內壁中心溫度，信號反饋到外接的加熱電源控制系統，控制加熱電源輸出功率大小，達到恒溫的目的。
[0021]本技術具有如下優點：
[0022]本技術設計合理，體積小、加熱選擇間接加熱方式，加熱快、熱效率高、沒有煙氣產生、且運輸方便能夠替代傳統的燃氣加熱爐；
[0023]本技術合理的設計石墨管，該石墨管從耐溫、溫度恒定、塑性變形等方面均優于鋼管；采用間接加熱方式，幅射到被加熱件的溫度更加均勻，解決了因感應線圈纏繞間隙造成的線溫高面溫低的現象出現。
[0024]同時合理的選用感應線圈，常規感應線圈為空心銅管，工作中管內通循環水冷卻，能耗高，裸露通電的銅管處在爆炸危險區域內不符合防爆要求且纏繞時必須預留一定的間隙作為空氣絕緣保證安全，溫度不均勻，存在加熱死區；而本技術選用耐高溫感應電纜，電纜有絕緣層和護套層，可緊挨纏繞布置，且電纜本身可安全用于爆炸危險區域。
[0025]本技術對線圈纏繞方式進行合理設計，纏繞時線圈與保溫層間預留10mm間隙，即保證了爐體外溫不會加熱電纜，又使空氣無動力自由對流散熱減少了能耗。
[0026]本技術采取分體設計組裝，石化行業中類似的電加熱器、管道爐等工藝設備均采用一體式設計,即被加熱介質直接與加熱設備接觸，造成設備外型增大，整體防爆設計增加投資等弊端；本技術采用分體設計間接加熱方式，爐體與工藝主設備分體，具有能耗低，結構簡單，重量輕，使用安全，運行維護簡便等優點，更加有利于工藝設備結構型式多樣化的設計，針對同行業和相近行業對設備結構樣式的適應性更強。
[0027]本技術整體結構設計巧妙，常規加熱部份僅為螺旋銅管，結構簡單，熱散失嚴重，防護措施簡陋等；而本技術設計成整體爐子型式，充分考慮了設備結構穩定，安裝
固定措施，對周邊的輻射影響，熱量使用最大化，自身結構件間防護和外部對人體的防護措施等，是一套完整、安全、性能優良的加熱爐產品。
附圖說明
[0028]圖1是本技術的裝配示意圖；
[0029]圖2是圖1中M的局部放大示意圖；
[0030]圖中：1、被加熱管；2、保溫棉；3、測溫熱電偶；4、高純復合氧化鋁纖維填充料；5、壓板B；6、圓環固定件A；7、壓板A；8、感應線圈電纜；9、陶瓷管；10、石墨管；11、爐膛；12、圓環固定件B；13、內線夾；14、外線夾；15、電纜固定件。
具體實施方式
[0031]下面將結合附圖1
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圖2對本技術進行詳細說明，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備，其特征在于：包括石墨管（10），內部形成有爐膛（11），被加熱金屬管（1），固定安裝于所述爐膛內，并在內部形成加熱區；陶瓷管（9），固定安裝于所述石墨管（10）的外壁；以及感應線圈加熱組件（15），套于所述陶瓷管（9）的外圍，并與頻率為中頻100Hz
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8000Hz的變頻電流連接。2.根據權利要求1所述一種應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備，其特征在于：所述感應線圈加熱組件包括內線夾（13）、感應線圈電纜（8）和外線夾（14），所述內線夾（13）固定安裝于所述陶瓷管（9）的外圍，所述感應線圈電纜（8）繞于所述內線夾（13）的外壁，所述外線夾（14）固定連接于所述內線夾的外壁，將感應線圈電纜（8）固定于內線夾（13）和外線夾（14）之間。3.根據權利要求2所述一種應用于天然氣轉化制氫的中頻爐感應加熱設備，其特征在于：所述感應線圈電纜（8）的軸向高度小于所述被加熱金屬管（1）的軸向長度，并且所述被加熱金屬管（1）分為加熱段和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蒙興剛，劉勇，李強，陳理，
申請(專利權)人：四川省達科特能源科技股份有限公司，
類型：新型
國別省市：