[發明專利]一種基于環形管束加熱器的中頻熔鹽電加熱裝置

在審

• 申請號: 201710679356.6
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107333347A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 吳玉庭;張曉明;馬重芳;李小麗
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H05B6/10
• 分類號: H05B6/10;H05B6/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張立改

技術領域：

本發明提供了一種環形管束的中頻熔鹽電加熱裝置，以解決熔鹽蓄熱工程中的電加熱問題，屬于熔鹽蓄熱供熱技術領域。

背景技術：

近年來我國棄風棄光現象越來越嚴重，造成了風能太陽能的極大的浪費，阻礙了可再生能源的順利發展；在冬季由于燃煤量的增大霧霾嚴重影響我國北方，已經影響到人民的日常生活。北京、河北、東三省等各省市給出了低谷電、煤改電政策，用以消納谷電減少燃煤。利用棄風棄光電或低谷電力加熱熔鹽，并利用蓄熱技術進行供熱(包括供暖和工業供熱)，是解決以上問題的重要途徑。

熔鹽電加熱設備是上述技術的核心內容。但傳統電加熱器是利用電阻管浸入熔鹽進行加熱的方式，由于受電阻加熱管的限制，不能實現高電壓加熱。由此需要為大型加熱裝置配套多臺變壓器，極大的增加了投資成本和占地面積。另外，此加熱方式存在漏電的危險。利用電感加熱的非接觸式熔鹽加熱裝置，能很好的解決漏電的隱患。但根據傳熱學計算，單管程的熔鹽感應加熱裝置，由于管壁熱流密度太大，即使湍流狀態下的熔鹽也很難將管壁產生的熱量帶走，會使管壁溫度持續升高而造成安全事故。所以，必須從傳熱學角度考慮，對目前的熔鹽感應加熱裝置進行改進。

發明內容：

本發明的目的在于設計一種環形管束加熱器的中頻熔鹽電加熱裝置，該熔鹽電加熱器是一種基于中頻加熱原理的熔鹽管道加熱器，采用非接觸式加熱方式，故可以有效的保護電加熱器以及設備的正常運行。同時采用環形管束的布置方式，可以有效的增加管內熔鹽的換熱面積，提高裝置的加熱效率和安全性。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案為一種利用中頻電源進行管道內熔鹽加熱的裝置。如圖1所示，該加熱裝置包括控制器(1)、中頻電源(2)、感應線圈(3)、管束外側緊箍(4)、環形熔鹽加熱管束(5)、管束固定環(6)；控制器(1)與中頻電源(2)連接，用來控制中頻電源(2)的輸出電流以實現負荷的調節與監控；中頻電源(2)為電力轉換裝置，與感應線圈(3)相連，可為感應線圈(3)提供中頻電流；感應線圈(3)按一定匝數繞于環形熔鹽加熱管束(5)外側，管束外側緊箍(4)緊貼環形熔鹽加熱管束(5)外側，將其固定在管束固定環(6)上，管束固定環(6)位于環形熔鹽加熱管束(5)內側，管束外側緊箍(4)、環形熔鹽加熱管束(5)、管束固定環(6)之間均采用焊接方式固定連接。

環形熔鹽加熱管束(5)為多個單金屬管軸向平行地組成環形結構，環形結構內部采用管束固定環(6)固定支撐，環形結構內部采用管束外側緊箍(4)進行固定。

控制器(1)主要包括功率、溫度監測和控制器。分別對裝置功率、線圈溫度、不銹鋼管束組合器溫度和管束內熔鹽溫度進行監測。

中頻電源(2)是電力變頻裝置，可將三相工頻電源轉變為單相中頻電，為感應線圈(2)提供電力輸入。

感應線圈(3)是由空心銅制感應線繞制而成線圈。線圈繞于環形熔鹽加熱管束(5)外側。當感應線圈內通入電流時，由于電磁感應原理，在繞制線圈部分環形熔鹽加熱管束(5)金屬管壁發熱，并加熱管道內流動的熔鹽介質。

環形熔鹽加熱管束(5)為該電加熱裝置的核心，采用若干根單金屬管道按管束固定環(6)繞制成環形管束，并用管束外側緊箍(4)在管束外固定。工作時，熔鹽在各管束內部流動，并與管壁換熱。金屬管道和繞制直徑視電加熱器的具體容量而定。環形熔鹽加熱管束(5)的示意圖如圖2所示。

進一步優選在每個單金屬管道內壁上還設有管內扭轉帶(7)，管內扭轉帶為金屬材質，其目的是通過在單金屬管內部添加扭轉帶的方式，增加熔鹽流動過程中撓動，從而提高裝置的換熱效果。管內扭轉帶為螺旋結構，管內扭轉帶可為一連續整個螺旋結構，或為中間具有斷開縫隙的分段式的螺旋結構，斷開的縫隙沿單金屬管中心軸方向間隔交錯。螺旋結構的中心軸與單金屬管中心軸同軸。管內扭轉帶為帶狀結構，帶垂直于單金屬管內管壁，帶的高度優選不高于單金屬管半徑的1/5。

與現有加熱技術相比，本發明具有如下優勢：

(1)中頻電加熱技術具有啟動速度快、加熱速度快、熱功率穩定、環保的優勢。把該技術應用于熔鹽電加熱，可以大大節省熔鹽加熱時間。

(2)中頻電加熱技術是非接觸式加熱，與傳統電加熱管式加熱熔鹽方式相比，可大大節約絕緣成本，提高裝置安全性能。