自控恒溫電加熱器
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自控恒溫型電除塵灰斗電加熱器


自控恒溫型電除塵灰斗電加熱器是針對電力行業電除塵灰斗加熱保溫的需要研制的新型電加熱裝置。其核心是采用具有優良電加熱特性的新一代陶瓷材料作為發熱體,當對陶瓷發熱體加電升溫時,處于冷態的陶瓷發熱體的電阻率很低,通過的電流較大,電加熱器迅速升溫;當溫度達到灰斗設定溫度(即陶瓷發熱體自身設定溫度)時,陶瓷發熱體電阻率急劇增大,使其電流下降至穩定值,功耗全部擴散到灰斗壁中,達到“自我”控制的自動恒溫和節能目的。


節能型灰斗片式自控恒溫電加熱器是普韋爾(廈門)機電設備有限公司針對電力行業中,需要加熱保溫的設備加熱難的問題研制的新型加熱裝置,以維持系統操作介質始終處于工藝要求的適宜溫區。此產品主要應用于發電廠除塵器灰斗電加熱器,防止由于低溫、潮濕、凝露腐蝕等原因造成燃燒后的灰粉結塊引起的排灰不暢而造成的重大生產事故。


節能型灰斗片式自控恒溫電加熱器屬國內技術領先產品。 PID控制電加熱器采用板式電加熱器或環型電加熱管在電除塵正常投入運行時,基本上始終保持通電加熱狀態,極大的浪費能源。以一臺10KW的電除塵灰斗進行比較:板式電加熱器或環型電加熱管日耗電240KWH/日,年耗電87600KWH/年,而PWELL201灰斗片式自控恒溫電加熱器日耗電量52.8KWH/日, 年耗電19272KWH/年,節能是PID控制電加熱器采用板式電加熱器或環型電加熱管的4.5倍。


節能型片式自控恒溫電加熱器的特點:安全、節能、免維護、長壽命。


安全可靠:
陶瓷發熱體材料在發熱是無明火、不耗氧,其生產配方中以固定了恒溫點,可以終身保持不變,其失效模式不會體現為時空超溫或熔斷,使用時安全可靠。


節約能源:
陶瓷發熱體材料本身熱轉換率高,加之自控恒溫的特性,在熱負載發生變化時,可以迅速增加或減小功率。即當熱負載增加時,能迅速補償損耗的熱量,不會因熱負載的增加而影響去濕除塵效果:尤其是在熱負載減小時,功耗僅用來維持灰斗壁的溫度,節能效果十分明顯。


加熱均勻、升溫迅速:
每只灰斗配備若干組節能型片式自控恒溫電加熱器單元,均勻分布在灰斗外壁,總功率8~12KW/斗,取電方式為三相四線制,保證了三相電平衡。
陶瓷發熱體特殊的電流-時間特性,決定了其升溫的速度極快,是普通電熱絲材料無法比的。


電壓適應能力強、使用壽命長:
于材料的伏-安特性,陶瓷發熱體可在電源電壓波動±25%時仍然可以保持恒溫狀態,這是普通電熱絲材料不具備的特性。由于采用了具有自控恒溫的陶瓷發熱材料及抗老化性能極佳的絕緣耐高溫材料,加上先進的結構設計,其正常使用壽命可長達5~10年。


安裝方便:
加熱片采用并聯方式接入電路,并用耐高溫導熱膠和防護膠帶固定在灰斗外壁,出線簡單,防塵、防水、防紫外線老化、免維護。


二、老式電加熱板改造的必要性:


1.電熱板與灰斗壁靠四個螺栓連接,連接不緊密,長期使用后,易翹曲脫空,熱傳導變為熱輻射,全負荷工作時,也達不到標定溫度。

2. 溫控表故障時,經常發生超溫過熱現象,而需溫度補償時,補償速度又較慢?;叶氛w局部溫度差異化大,出現整體局部加熱不均勻情況。

3. 串聯模式.一處出現故障經常引起其它串聯單元停止工作,需立即更換電熱板。

4. 耗電量大,維護工作量大,也給機組安全運行帶來隱患。

總之,現在的老式電加熱器,已在塵濕結露、積塵、阻礙暢流方面存在較大的安全隱患。所以需要灰斗加熱方面的技術改造。


三、方案論證:


1、方案描述:
煙氣中的SO3與水蒸汽結合成硫酸蒸汽,當低溫煙氣進入低溫受熱面后,煙氣中的硫酸蒸汽開始凝結,硫酸蒸汽的凝結溫度稱為酸露點,酸露點比水露點要高得多,通常所說的煙氣露點,即是指酸露點。一般來說低于120攝氏度的煙氣露點,煙氣中的二氧化硫將會產生蟄露,會對管材產生二氧化硫的腐蝕。且造成燃燒后的灰粉結塊引起的排灰不暢而造成的重大生產事故。因此灰斗的加熱溫度必須穩定在120攝氏度,普韋爾(廈門)機電設備有限公司生產的PWELL201節能型自控恒溫電加熱器根據當地氣候計算出加熱功率,確?;叶废虏繙囟仁冀K保持在煙氣露點溫度以上,不需要控制柜進行加熱溫度的調整。


我公司節能型片式灰斗自控恒溫電加熱器加熱功率計算及設計方案

㈠:關于我公司PWELL201節能型片式灰斗自控恒溫電加熱器120℃居里溫度點的加熱功率計算:


1:首先應計算灰斗下部安裝我公司的PWELL201自控恒溫電加熱器部分的表面積,并根據保溫層材料、厚度和介質所維持的溫度,查表可知其每平方米的散熱量,再通過計算,就能得到容器、罐體所需的總散熱量Q,即維持灰斗下部120℃的加熱功率。 其公式為:Q=1.8 ×q ×s     其中:1.8為保險系數 q:為每平方米散熱量(W/m2) s:灰斗下部安裝我公司的PWELL201自控恒溫電加熱器部分的表面積(m2)


2:按照當地最低環境溫度-40℃;最高風速50m/s,現在采用厚度75mm的礦渣棉作保溫層,罐體的維持溫度120℃,查表(見附表)并經過修正計算知:在風速40m/s,環境-40℃,維持溫度120℃時,q=510.06W/m2 ?;叶废虏堪惭b我公司的PWELL201自控恒溫電加熱器部分的表面積(估算)S=12 m2


3:維持灰斗下部120℃的加熱功率  Q=1.8 ×q ×S=1.8 ×510.06W/m2 ×12 m2=11017.96(W)


㈡:我公司的灰斗PWELL201自控恒溫電加熱器的功率與溫度函數關系見下表:


序號

1

2

3

4

5

6

7

8

溫度℃

0

25

50

75

100

120



功率W


50

45

42

40

13




㈢:我公司給每個灰斗安裝240片灰斗自控恒溫電加熱器,以確?;叶废虏堪惭b我公司的PWELL201自控恒溫電加熱器部分溫度在120℃。


〔四〕:散熱量Q=1.8 ×q ×s其中正常情況下,保險系數取1.2就可以,對應的散熱功率為:7.37 KW??紤]到當地極端氣候的具體情況,我公司在PWELL201灰斗自控恒溫電加熱器120℃居里溫度點的加熱功率計算中采用1.8的保險系數。針對這一情況我公司在灰斗端子箱上按照7.37 KW功率接線設計,并在端子箱上按照4.64KW功率備用,遇到當地極端氣候將4.64KW備用功率投入即可。


具體接線圖為:

az5.jpg


2、預期達到的效果(和板式電加熱器對比):


電加熱比較:老式電加熱板VS灰斗片式自控恒溫電加熱器


項目

老式電加熱板加熱系統

灰斗片式自控恒溫電加熱系統

加熱原理

電加熱絲加熱元件

(易損、需溫度控制柜)。

特種元件

(自動調整控制溫度,使用壽命長)。

維持溫度

120℃。

120℃(0~250任意選)。

維持功率

需有溫度控制設備,維持功率:10kw。

無需溫度控制設備,維持功率:2.2kw。

安裝方式

四加熱單元串聯一損俱損。單元兩端用螺栓固定,易變形,降低效率。

180片分9組,每個單元均可拆卸。單元采用高導熱率材料與灰斗壁連接,熱效率高。

配套設備

要保持恒溫需加溫度控制設備。

無需溫度控制設備。

耗電量

日耗電將近300kw。

日耗電不到53kw。

設備維護

維護工作量大,需經常更換電熱板,增加維護費用的支出。

9萬小時免維護,節約維護費用,10年(連續運行)。

運行檢測

老式電加熱板安裝在保溫層里面,

運行狀況無法檢測。

帶有獨立的運行狀況檢測系統,可以直觀的測試每組加熱器運行情況。

環保

浪費材料

完全環保


以上兩種溫度控制方法在節能上有很大的差別,主要表現如下:


PWELL201自控恒溫電加熱器陶瓷發熱體采用特殊材料加工,自身熱轉化率高,升溫迅速,電熱絲加熱缺點主要是熱轉化率低,且頻繁啟停,容易損壞。


對于PID控制電加熱器采用板式電加熱器或環型電加熱管,滿灰斗灰位運行時采用PID閉環控制進行溫度調節,當灰斗灰位低于PT100熱電阻的測量位置時,熱電阻測量的溫度不是灰溫,而是灰斗的腔溫,即灰斗內空氣的溫度。當灰斗內空氣的溫度低于PID調節設置的溫度上限時,加熱器始終通電加熱,而加熱的能量通過電除塵的煙氣帶走,使得加熱器始終通電加熱不能斷開,達不到PID閉環控制意義,極大的浪費能源。


灰斗片式自控恒溫加熱器在這種情況下功耗僅用來維持灰斗壁的溫度,節能效果十分明顯。


3、施工:

安裝步驟:
a) 按照技術要求確定加熱片安裝位置;
b) 除去安裝部位表涂層漆,并將表層漆下面的金屬表面打磨平整;
c) 使用工業酒精擦拭以打磨平整的金屬表面,除去污垢、灰塵等雜質;
d) 粘貼節能型加熱片,外敷鋁箔膠帶,實現加熱片與被加熱體表面“一體式”接觸;
e) 將加熱器電源線分為三組,接入接線箱保證三相平衡。


安裝材料:
● 加熱片、特效耐高溫粘合劑、金屬鋁箔膠帶。
● 金屬鋁箔膠帶具有高強度的耐磨損性、抗撕裂和抗穿刺性;
● 有極強的抗紫外線降解和抗極端氣候變化損傷作用,保證長期免維護。
● 能使熱傳導在更大的區域里進行,有助于提高加熱(或冷卻)的效率.


示意圖如下

az5-1.jpg

az5-2.jpg


現場安裝

az6.jpg

az7.jpg

az8.jpg

az9.jpg


四、系統組成與功能:


工作原理如下圖:

az5-3.jpg


技術參數:

1.輸入電壓:380V(三相四線)
2.頻    率:50HZ
3.啟動功率:10KW
4.維持功率:2~3KW
5.維持溫度:0~300℃


五.經濟性能分析:以華電陜西蒲城發電廠為例:


1.灰斗運行成本對比:

a) 灰斗片式自控恒溫電加熱器PWELL201
單灰斗日耗電量:       2.2kw×24h=52.8kwh
單灰斗年耗電量:       52.8kwh×365=19272kwh/年
單灰斗年運行成本:     19272×0.28元=5396.16元/灰斗·年
36個灰斗年運行成本:  5396.16×36=194261.76元/年


b) 板式電加熱器
單灰斗日耗電量:10kw×24h=240kwh
單灰斗年耗電量:240kwh×365=87600kwh/年
單灰斗年運行成本:87600×0.28元=24528元/灰斗·年
36個灰斗年運行成本:24528×36=883008元/年


c) 年節約運行成本
883008元/年 – 194261.76元/年 = 688746.24元/年


2.維護費用對比

a) 灰斗片式自控恒溫電加熱器PWELL201
9萬小時免維護


b)  板式電加熱器
年損失10塊加熱板×450元=4500元
4500×20=90000元
66元/人·日×10日×10人=6600元


c)  年節約維護費用
   90000元 + 6600元=96600元


3.安裝新型灰斗電加熱年運行總費用可以節?。?/strong>

688746.24元/年+96600元/年=785346.24元/年


由以上計算可以看出,安裝新型灰斗電加熱器約一年時間可收回全部投資成本。


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