【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油化工领域，具体地，涉及一种电加热工艺加热炉。
技术介绍
1、目前石油化工领域工艺加热炉主要为燃料型加热炉，通常设有辐射室、对流室，在其中布置炉管作为受热面，燃料通过辐射室的燃烧器燃烧放热，炉管内工艺物流经辐射传热、对流传热、热传导等方式吸收燃料热量，其结构特点如下：
2、1.燃烧产物产生温室气体：化石燃料由于以碳氢化合物为主，其燃烧产物除n2之外，主要以co2、h2o为主，co2为产生温室效应的主要气体。减少其排放量被视为解决气候问题最主要的途径，如何减少碳排放也成为了全球性议题。
3、2.燃烧产物含有大气污染物：由于燃料中会含有h2s或有机硫化物，燃烧产生的烟气中会出现so2，so2是大气主要污染物，直接危害人类身体健康，so2转化成so3后与烟气中h2o结合形成酸雨，酸雨为so2产生的二次污染物。空气作为助燃空气带入的n2在燃料燃烧过程中会生成nox，nox对环境的污染已经成为一个日益严重的全球性问题，它对大气的影响主要有酸雨和较高的地面臭氧浓度，也参与形成空气中的飘尘。
4、3.加热炉结构受限：炉管内的工艺物流在加热炉的辐射段主要接受高温火焰和烟气的辐射传热，受燃烧火焰高度的限制，为保证工艺物流在炉管内受热的均匀性及炉管受热面积的利用率，辐射段通常会受到高度/直径(宽度)的限制。
5、4.加热炉设备腐蚀：由于燃料中含有无机硫或/和有机硫，燃烧后的烟气中不可避免的含有so2，so2转化成so3后与烟气中h2o结合形成h2so4，在烟气尾部的设备末端形成ph2～
6、5.热量回收系统复杂：燃料燃烧后通过辐射室、对流室吸热，加热炉热效率可达到～80％，如需进一步回收烟气余热，可增设烟气-空气预热器，利用环境空气作为冷源与烟气换热后作为助燃空气送入辐射段参与燃烧。设置回收烟气预热系统需增加落地烟囱、烟气-空气预热器、烟气管路、空气管路、鼓风机及引风机等动力设备，新增设备大多需要布置于地面上，因此为进一步回收烟气余热需增加更大的占地面积。
7、6.燃料利用有上限：现有石油化工行业工艺加热炉的燃料通常使用以氢气，甲烷、乙烷等饱和烷烃，乙烯、丙烯、丁烯等不饱和烯烃为主作为燃料气，以液态碳氢化合物为主作为燃料油，此类燃料均为化石燃料，为不可再生能源。现有工艺加热炉的燃料热效率普遍在90％左右，意味着10％左右的燃料热量被浪费。
8、综上可知，现有技术的燃料型工艺加热炉由于燃料燃烧产物中存在产生温室效应的主要气体co2，同时还有so2和nox等大气污染物，对环境、人类生活造成危害；由于燃烧火焰和高温烟气在加热炉辐射室形成的温度场分布不均匀，加热炉结构设计受限；烟气中so2对设备构成硫酸露点腐蚀；如需增设热量回收系统进一步回收烟气热量，需在新增占地上布置相关设备；燃料燃烧产生的热量利用存在上限，热效率很难进一步突破。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种电加热工艺加热炉，热传导为主、辐射、对流为辅，通过包覆在炉管外壁的加热元件加热炉管内工艺物流的加热炉，电能作为能源代替化石燃料，可解决温室气体co2及so2和nox等大气污染物排放问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种电加热工艺加热炉，包括：炉体、至少一组炉管、至少一个电加热元件和控制单元；
3、其中，所述炉体的内部空间形成炉膛，所述至少一组炉管排布在炉膛内，所述电加热元件包覆在炉管外壁，且由所述控制单元控制。
4、根据本专利技术，优选地，所述电加热元件的加热方式为电阻加热、感应加热、电热辐射加热、中间介质加热和电弧加热中的至少一种；优选地，所述电阻加热包括直接加热和/或间接加热。
5、根据本专利技术，优选地，所述电加热元件选自履带式加热片、薄膜式加热片、环状加热圈、电加热丝、粉态加热物和液态加热物中的至少一种。
6、根据本专利技术，优选地，所述电加热元件的表面为绝缘材料，内部为金属或合金电阻丝。
7、本专利技术中，加热元件表面为绝缘材料，具有高强度、高传热、可弯曲、可拼接性能，可缠绕紧贴各种型式、各种规格的炉管，所述加热元件的表面材质根据炉管内工艺物流温位进行选择。
8、根据本专利技术，优选地，所述炉管在炉膛内的排布为水平布置或垂直布置。
9、进一步，优选地，所述炉管的横截面型式为圆形、环形、长圆形、椭圆形、长方形和六边形中的至少一种。
10、根据本专利技术，优选地，每组炉管包括首尾相接的多段，所述炉管首尾相接后呈圆形、环形、多排多列顺排和插排中的至少一种；多组炉管之间并联设置。
11、根据本专利技术，优选地，所述炉管的材质为金属材料、非金属材料和金属化合物材料中的至少一种。
12、进一步，优选地，所述金属材料为铁基材料和/或镍基材料，所述非金属材料选自碳化硅、石墨、石英和碳纤维中的至少一种，所述金属化合物材料为碳和/或氮的金属化合物。
13、根据本专利技术，优选地，所述炉膛为密封炉膛，炉膛内充有中间介质；和/或，所述炉管及加热元件外部覆盖有保温隔热材料。
14、本专利技术中，中间介质包括但不限于co2和/或水蒸气。
15、本专利技术中，加热炉通过包覆在炉管外壁的加热元件加热炉管内工艺物流的加热炉，加热方式为电阻间接加热，主要的传热方式为传导，辐射传热、对流传热为辅助方式。可适用于不同工艺装置、不同工艺加热炉炉型。
16、本专利技术中，加热炉可以设置独立密封的炉膛防止热量外溢，也可以在炉管及加热元件外覆盖保温隔热材料防止热量外溢。
17、根据本专利技术，优选地，所述多个加热元件采用并联或串联、以分组的方式对炉管内工艺物流供热，每组加热元件单独供电，并设有独立的过热保护装置。
18、根据本专利技术，优选地，所述炉管的出口、外表面和炉膛内均设置热量监控元件。
19、进一步，优选地，所述热量监控元件为热电偶。
20、进一步，优选地，所述炉管的出口处设置的热电偶和炉膛内设置的热电偶为插入式热电偶；所述炉管的外表面处设置的热电偶为贴片式、压片式、螺纹式、刀刃焊接式和光学式热电偶中的至少一种。
21、根据本专利技术一个具体的实施方式，优选地，所述电加热元件的加热方式为感应加热，所述加热炉为感应加热炉；
22、所述感应加热炉包括炉体钢结构、衬里、磁轭、冷却及电源系统和炉管；
23、所述衬里覆盖于所述炉体钢结构内部四周，所述磁轭设置于所述衬里的朝向所述炉管的表面；
24、所述炉管为由直管段和弯管段连接组成的流通回路；
25、所述感应加热炉还包括感应线圈，所述感应线圈缠绕在炉管的直管段上或由两根以上炉管的直管段形成的管束上；
26、优选地，冷却及电源系统为水冷及电源系统，感应线圈的内部为中空结构，用于使来自所述水冷及电源系统的冷却水在其中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石化领域电加热工艺加热炉，其特征在于，包括：炉体、至少一组炉管、至少一个电加热元件和控制单元；
2.根据权利要求1所述的石化领域电加热工艺加热炉，其中，所述电加热元件的加热方式为电阻加热、感应加热、电热辐射加热、中间介质加热和电弧加热中的至少一种；优选地，所述电阻加热包括直接加热和/或间接加热。
3.根据权利要求1所述的石化领域电加热工艺加热炉，其中，所述电加热元件选自履带式加热片、薄膜式加热片、环状加热圈、电加热丝、粉态加热物和液态加热物中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的电加热工艺加热炉，其中，所述炉管在炉膛内的排布为水平布置或垂直布置；
5.根据权利要求1所述的电加热工艺加热炉，其中，每组炉管包括首尾相接的多段，所述炉管首尾相接后呈圆形、环形、多排多列顺排和插排中的至少一种；
6.根据权利要求1所述的电加热工艺加热炉，其中，所述炉管的材质为金属材料、非金属材料和金属化合物材料中的至少一种；
7.根据权利要求1所述的电加热工艺加热炉，其中，所述炉膛为密封炉膛，炉膛内充有中间介质；和/或，所述炉
8.根据权利要求1所述的电加热工艺加热炉，其中，所述多个加热元件采用并联或串联、以分组的方式对炉管内工艺物流供热，每组加热元件单独供电，并设有独立的过热保护装置；
9.权利要求2-8中任意一项所述的电加热工艺加热炉，其中，所述电加热元件的加热方式为感应加热，所述加热炉为感应加热炉；
10.权利要求9所述的电加热工艺加热炉，其中，所述感应加热炉为立式方炉、立式圆炉或卧式圆炉；
...【技术特征摘要】
1.一种石化领域电加热工艺加热炉，其特征在于，包括：炉体、至少一组炉管、至少一个电加热元件和控制单元；
2.根据权利要求1所述的石化领域电加热工艺加热炉，其中，所述电加热元件的加热方式为电阻加热、感应加热、电热辐射加热、中间介质加热和电弧加热中的至少一种；优选地，所述电阻加热包括直接加热和/或间接加热。
3.根据权利要求1所述的石化领域电加热工艺加热炉，其中，所述电加热元件选自履带式加热片、薄膜式加热片、环状加热圈、电加热丝、粉态加热物和液态加热物中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的电加热工艺加热炉，其中，所述炉管在炉膛内的排布为水平布置或垂直布置；
5.根据权利要求1所述的电加热工艺加热炉，其中，每组炉管包括首尾相接的多段，所述炉管首尾相接后呈圆形、环形、多排...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩艳萍，韩健，刘涛，张伟乾，袁成志，李昊天，王海涛，蔡建光，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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