一种免维护网状电加热器制造技术

本发明专利技术公开了一种免维护网状电加热器。本发明专利技术高温热风电加热器的电热元件像蓄热式燃烧里的拉西环、陶瓷小球、蜂窝体一样依靠重力互相连接，进出线处于低温端，当拉西环电热元件个别碎裂烧结损坏时，上面的拉西环电热元件自动补充空位，因此，除非电热元件已大量损坏，否则本电加热器仍能正常工作，达到免维护的目的。本发明专利技术电热元件和蓄热式燃烧里的蓄热体一样有比表面积大的特点，能在很小的体积条件下将流体加热到1800℃。从上述蓄热式高温热风网状电加热器得到推论，网状电路能克服现有电加热器容易损坏的缺点，可靠性大幅上升。可靠性大幅上升。可靠性大幅上升。

【技术实现步骤摘要】
一种免维护网状电加热器


[0001]本专利技术涉及一种免维护网状电加热器，尤其是一种高温热风网状电加热器。

技术介绍

[0002]电阻加热因简单、可靠、便宜，被广泛应用于民用或工业加热中，但是由于金属电阻丝容易断，在使用中频繁损坏维修，在600℃以上已经很少用到金属电加热丝，而是使用高频感应加热或非金属的硅碳棒、硅钼棒进行加热，这种半导体电阻加热由于氧化、热胀冷缩易于开裂损坏。近年还出现了氮化硅加热棒，由于氮化硅的线膨胀系数小，有了很好的改善，但使用温度仅限于1100℃以内，加热比表面积小，想将气体加热至很高的温度需要较大的换热面积，而且厂家给的1000℃时8000小时的寿命，并不给书面保证。陶瓷上印刷电阻膜的电加热棒也越来越多，寿命要比电热丝长的多，但损坏仍需检修更换。电磁加热热风炉市场上也有，管道外壁受热后强度下降，换热面积也有限，如果要加热一些有压力的易燃、有毒气体将面临很大的泄露风险，现有的金属材料手册，只提供到850℃的材料许用应力，外壁高温显然不是希望的。另外还有电介质或微波加热的热风炉，如CN200610136774理论上能达到2000℃，但是吸收微波的填料的温度是不均匀的，在加热腔体内存在热点的地方填料熔化烧结，而其它地方温度仍很低，如果想温度均匀，得像微波炉那样让填料旋转，高温下又带来了很多的困难。
[0003]2019年我们接到国内某顶尖半导体材料生产企业的委托设计生产一种加热剧毒气体原料的加热器，加热温度为900℃、压力100KPa。咨询了国内顶尖的热风炉和电加热器厂家，都无法保证1年内能连续生产不维修。如果按照常规燃烧烟气换热器生产，换热器金属壁温超过900℃以后现在没有可靠的还有强度的金属材料做换热器受热面管子，即使有，内外壁的温差过大将带来很大的热应力不好解决。如果按现有的电阻电加热器生产，电阻电加热器厂家无法保证电阻丝或电阻带在1年内不断裂维修。如果按电磁加热热风炉来生产，电磁加热的管道壁在高温下强度下降不能保证不泄露。如果按蓄热式燃烧加热，又没办法保证气体的纯净度。最后设计院制定的这种生产工艺因试验设备没法保证长期安全运行，在花费了近1亿元后不敢投入正式生产，更不要说扩大规模生产。
[0004]目前零碳的电储热也处于广泛研发和试用中，但是高温电储热时的电加热也同样面临长周期运行电阻加热器容易损坏维修的难题，仅仅100次储放不维修就难倒了大多数厂家，如何能达到整个生命周期20年不维修。蓄热式燃烧的蓄热室能在很短的一段距离内得到很高的温度，换热比表面积通常可以达到500~1000平方米/立方，而且得到的流体温度仅比最上面一层温度最高的蜂窝陶瓷温度低50度左右，因此被称为极限热量回收，现在已经被广泛使用，如果高温电加热器能够借鉴蓄热体的成熟经验，解决目前高温电加热温度低、频繁维修的缺点，则能给工业生产带来可靠和便利。

技术实现思路

[0005]技术问题：本专利技术的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种简单可靠的
网状电加热器结构，尤其是一种免维护高温热风网状电加热器。
[0006]技术方案：多个电热元件组成平面网或空间网复杂串并联电路。具体的一种免维护高温热风网状电加热器采用的蓄热室是这样的，冷流体从底部上行，穿过金属格栅板中的空隙进入到多孔蓄热体电热元件内换热后变成热流体上行至出口，金属格栅板分左右或内外两块，中间为绝缘体，金属格栅板上面放置导体或半导体电阻电热元件，左右两个金属格栅板分别连接进出电线接通电路，电流从金属格栅板、电阻电热元件中通过，电阻电热元件发的热被流体带走，电阻电热元件一般做成易于被流体穿过的多孔蓄热体形状，如果个别电阻电热元件损坏，和蓄热式燃烧的蓄热体个别损坏的情况类似，上部的依靠重力自动掉落下来补充空位，达到长期免维护的目的。
[0007]更进一步的，电阻电热元件的形状为球形、中空球形、网状球形、圆柱、空心圆柱、螺旋弹簧形、金属丝网球、丝网、网带、蜂窝体、矩鞍环、纤维毯等常见蓄热体形状。为了蓄热或增加重量，中空的电阻电热元件内部还可以安装绝缘的蓄热体。
[0008]更进一步的，电阻电热元件的材质为铁铬铝合金、镍铁合金、再结晶碳化硅、硅钼合金、氧化锆等常见电阻发热材料。
[0009]上述原理为了简明，格栅板分左右或内外2块，中间用绝缘体分开，接单相交流电，更进一步的，格栅板和中间绝缘体的数量可以是3块及以上，接3相交流电，正常的3相交流电可以接成星型、三角型或其它的接法。
[0010]更进一步的，格栅板上的电热元件底部是金属电热元件、再结晶碳化硅和硅钼在低温时即能导电发热的电热元件，上部是氧化锆等低温时绝缘高温时导电，刚通电温度低的时候氧化锆不导电，等温度上来时氧化锆逐渐导电发热，氧化锆可以加热到1800℃。
[0011]更进一步的，格栅板和电热元件组成的高温热风炉可以串联组成低温段和高温段2段或3段，可以通过外部接线来调节功率和加热温度。
[0012]更近一步的，本专利技术热风炉是垂直树立的，电热元件上面添加有不发热的多孔蓄热材料。
[0013]从上面多个电热元件组成复杂的串并联电路我们可以看出，即使损坏的个别电热元件得不到补充，上面的不会落下来或者说水平布置，这个电加热器仍然能正常工作。接下来我们梳理一下思路，人有2只眼睛，在成长过程中不小心碰瞎的概率问题，假设1个人不小心一只眼睛意外碰瞎的概率是千分之一，那么2只眼睛全被意外碰瞎的概率就是百万分之一。换成上述电热元件，假如有100
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100个电热元件组成的网形串并联电路，单个节点损坏的概率仍然是千分之一，损坏10个节点的概率是千分之一的十次方，这也是失去加热功率的比重。整体损失10%的加热功率将变成一个非常小的小概率事件，更不用说整体失效的概率是极其微小的。所以本专利技术的实质是用数学概率的办法使电热元件组成多个电热元件形成复杂的网形串并联电路，使损坏变成一个微小概率事件。
[0014]更进一步的，绝缘体是陶瓷纤维纸、陶瓷纤维毯等柔性绝缘材料织成的网状绝缘体。电热元件是金属网、金属丝网、碳纤维网、石墨网、石墨烯网、氧化锆陶瓷纤维毯等网状电热元件。网状电热元件和和网状绝缘体间隔布置有利于增大电阻降低单体加热组的功率，网状电热元件中的个别丝的损坏不影响整体使用寿命。无论这个网是空间三维的网还是平面网，一旦加热元件组成网状互相串联并联复杂电路，个体的损坏都不会影响整体能正常工作。所以，本专利技术提供了一种网状加热带，网状指空间三维网和平面网。
[0015]更进一步的，绝缘体是普通土、耐火土、耐火砖等储热介质。电热元件是网状电热元件。网状电热元件和储热介质分层布置，储热介质中铺设管道用以热量传出，用以热储能输出热风、热水、蒸汽、导热油，网状电热元件中的个别丝损坏不影响整体使用寿命。
[0016]更近一步的，马弗炉里外侧低温处装填低温时就能导电的常规网状电热元件，内侧高温处装填氧化锆陶瓷纤维，依靠炉内自然热量散发，在外侧由于温度较低，常规电热元件不易损坏，内侧高温处装填的氧化锆在外侧常规电热元件加热后开始发热，由于自然散热，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网状电加热器，其特征在于：多个电热元件组成平面网或空间网复杂串并联电路；具体的有如下6种形式：一种免维护高温热风网状电加热器形式，其特征在于：包括炉壁（1）、内保温（2）、格栅板（3）、绝缘体（4）、电热元件（5），金属炉壁（1）内部安装绝缘的内保温（2），内保温（2）上连接导电金属格栅板（3），金属格栅板之间连接有绝缘体（4），格栅板（3）和绝缘体（4）上面铺放有多个多孔的电热元件（5）；格栅板（4）、电热元件（5）连通为加热电路；一种蓄热式低温热风网状电加热器形式，其特征在于：包括炉壁（1）、内保温（2）、格栅板（3）、绝缘体（4）、电热元件（5）、进线（51）、出线（52）；炉壁（1）内侧安装有内保温（2），内保温（2）上连接有格栅板（3），格栅板（3）上分层连接有绝缘体（4）和电热元件（5）；进线（51）、电热元件（5）出线（52）连通为加热电路；一种蓄热式高温网状电马弗炉形式，其特征在于：包括炉壁（1）、内保温(2)、接线板（301）、绝缘体（4）、金属网状电热元件（501）、氧化锆陶瓷纤维毯（502）、耐热炉膛（6）；炉壁（1）内侧安装有内保温（2），内保温（2）的内侧连接金属网状电热元件（501），金属网状电热元件（501）的内侧连接氧化锆陶瓷纤维毯（502），氧化锆陶瓷纤维毯内侧安装耐热炉膛（6）；2块接线板（301）的外部分别接火线和零线，内部连接金属网状电热元件（501）和氧化锆陶瓷纤维毯（502）形成回路；一种管道网状电加热器形式，其特征在于：包括从内到外分别是管道（31），绝缘布（32），网状电热元件（33），保温（34），铁皮（35），金属管道（31）外部螺旋缠绕一层绝缘布（32），在绝缘布（32）上螺旋缠绕一层网状电热元件（33），螺旋缠绕时中间留缝隙，不使砸间短路，网状电热元件（33）外面有保温（34），保温（34）亦起到绝缘作用，保温（34）...

【专利技术属性】
技术研发人员：雍占锋，鲍村，张红月，
申请(专利权)人：徐州燃烧控制研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：