自控恒温电加热器
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自控恒温型电除尘灰斗电加热器


自控恒温型电除尘灰斗电加热器是针对电力行业电除尘灰斗加热保温的需要研制的新型电加热装置。其核心是采用具有优良电加热特性的新一代陶瓷材料作为发热体,当对陶瓷发热体加电升温时,处于冷态的陶瓷发热体的电阻率很低,通过的电流较大,电加热器迅速升温;当温度达到灰斗设定温度(即陶瓷发热体自身设定温度)时,陶瓷发热体电阻率急剧增大,使其电流下降至稳定值,功耗全部扩散到灰斗壁中,达到“自我”控制的自动恒温和节能目的。


节能型灰斗片式自控恒温电加热器是普韦尔(厦门)机电设备有限公司针对电力行业中,需要加热保温的设备加热难的问题研制的新型加热装置,以维持系统操作介质始终处于工艺要求的适宜温区。此产品主要应用于发电厂除尘器灰斗电加热器,防止由于低温、潮湿、凝露腐蚀等原因造成燃烧后的灰粉结块引起的排灰不畅而造成的重大生产事故。


节能型灰斗片式自控恒温电加热器属国内技术领先产品。 PID控制电加热器采用板式电加热器或环型电加热管在电除尘正常投入运行时,基本上始终保持通电加热状态,极大的浪费能源。以一台10KW的电除尘灰斗进行比较:板式电加热器或环型电加热管日耗电240KWH/日,年耗电87600KWH/年,而PWELL201灰斗片式自控恒温电加热器日耗电量52.8KWH/日, 年耗电19272KWH/年,节能是PID控制电加热器采用板式电加热器或环型电加热管的4.5倍。


节能型片式自控恒温电加热器的特点:安全、节能、免维护、长寿命。


安全可靠:
陶瓷发热体材料在发热是无明火、不耗氧,其生产配方中以固定了恒温点,可以终身保持不变,其失效模式不会体现为时空超温或熔断,使用时安全可靠。


节约能源:
陶瓷发热体材料本身热转换率高,加之自控恒温的特性,在热负载发生变化时,可以迅速增加或减小功率。即当热负载增加时,能迅速补偿损耗的热量,不会因热负载的增加而影响去湿除尘效果:尤其是在热负载减小时,功耗仅用来维持灰斗壁的温度,节能效果十分明显。


加热均匀、升温迅速:
每只灰斗配备若干组节能型片式自控恒温电加热器单元,均匀分布在灰斗外壁,总功率8~12KW/斗,取电方式为三相四线制,保证了三相电平衡。
陶瓷发热体特殊的电流-时间特性,决定了其升温的速度极快,是普通电热丝材料无法比的。


电压适应能力强、使用寿命长:
于材料的伏-安特性,陶瓷发热体可在电源电压波动±25%时仍然可以保持恒温状态,这是普通电热丝材料不具备的特性。由于采用了具有自控恒温的陶瓷发热材料及抗老化性能极佳的绝缘耐高温材料,加上先进的结构设计,其正常使用寿命可长达5~10年。


安装方便:
加热片采用并联方式接入电路,并用耐高温导热胶和防护胶带固定在灰斗外壁,出线简单,防尘、防水、防紫外线老化、免维护。


二、老式电加热板改造的必要性:


1.电热板与灰斗壁靠四个螺栓连接,连接不紧密,长期使用后,易翘曲脱空,热传导变为热辐射,全负荷工作时,也达不到标定温度。

2. 温控表故障时,经常发生超温过热现象,而需温度补偿时,补偿速度又较慢。灰斗整体局部温度差异化大,出现整体局部加热不均匀情况。

3. 串联模式.一处出现故障经常引起其它串联单元停止工作,需立即更换电热板。

4. 耗电量大,维护工作量大,也给机组安全运行带来隐患。

总之,现在的老式电加热器,已在尘湿结露、积尘、阻碍畅流方面存在较大的安全隐患。所以需要灰斗加热方面的技术改造。


三、方案论证:


1、方案描述:
烟气中的SO3与水蒸汽结合成硫酸蒸汽,当低温烟气进入低温受热面后,烟气中的硫酸蒸汽开始凝结,硫酸蒸汽的凝结温度称为酸露点,酸露点比水露点要高得多,通常所说的烟气露点,即是指酸露点。一般来说低于120摄氏度的烟气露点,烟气中的二氧化硫将会产生蛰露,会对管材产生二氧化硫的腐蚀。且造成燃烧后的灰粉结块引起的排灰不畅而造成的重大生产事故。因此灰斗的加热温度必须稳定在120摄氏度,普韦尔(厦门)机电设备有限公司生产的PWELL201节能型自控恒温电加热器根据当地气候计算出加热功率,确保灰斗下部温度始终保持在烟气露点温度以上,不需要控制柜进行加热温度的调整。


我公司节能型片式灰斗自控恒温电加热器加热功率计算及设计方案

㈠:关于我公司PWELL201节能型片式灰斗自控恒温电加热器120℃居里温度点的加热功率计算:


1:首先应计算灰斗下部安装我公司的PWELL201自控恒温电加热器部分的表面积,并根据保温层材料、厚度和介质所维持的温度,查表可知其每平方米的散热量,再通过计算,就能得到容器、罐体所需的总散热量Q,即维持灰斗下部120℃的加热功率。 其公式为:Q=1.8 ×q ×s     其中:1.8为保险系数 q:为每平方米散热量(W/m2) s:灰斗下部安装我公司的PWELL201自控恒温电加热器部分的表面积(m2)


2:按照当地最低环境温度-40℃;最高风速50m/s,现在采用厚度75mm的矿渣棉作保温层,罐体的维持温度120℃,查表(见附表)并经过修正计算知:在风速40m/s,环境-40℃,维持温度120℃时,q=510.06W/m2 。灰斗下部安装我公司的PWELL201自控恒温电加热器部分的表面积(估算)S=12 m2


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


㈡:我公司的灰斗PWELL201自控恒温电加热器的功率与温度函数关系见下表:


序号

1

2

3

4

5

6

7

8

温度℃

0

25

50

75

100

120



功率W


50

45

42

40

13




㈢:我公司给每个灰斗安装240片灰斗自控恒温电加热器,以确保灰斗下部安装我公司的PWELL201自控恒温电加热器部分温度在120℃。


〔四〕:散热量Q=1.8 ×q ×s其中正常情况下,保险系数取1.2就可以,对应的散热功率为:7.37 KW。考虑到当地极端气候的具体情况,我公司在PWELL201灰斗自控恒温电加热器120℃居里温度点的加热功率计算中采用1.8的保险系数。针对这一情况我公司在灰斗端子箱上按照7.37 KW功率接线设计,并在端子箱上按照4.64KW功率备用,遇到当地极端气候将4.64KW备用功率投入即可。


具体接线图为:

az5.jpg


2、预期达到的效果(和板式电加热器对比):


电加热比较:老式电加热板VS灰斗片式自控恒温电加热器


项目

老式电加热板加热系统

灰斗片式自控恒温电加热系统

加热原理

电加热丝加热元件

(易损、需温度控制柜)。

特种元件

(自动调整控制温度,使用寿命长)。

维持温度

120℃。

120℃(0~250任意选)。

维持功率

需有温度控制设备,维持功率:10kw。

无需温度控制设备,维持功率:2.2kw。

安装方式

四加热单元串联一损俱损。单元两端用螺栓固定,易变形,降低效率。

180片分9组,每个单元均可拆卸。单元采用高导热率材料与灰斗壁连接,热效率高。

配套设备

要保持恒温需加温度控制设备。

无需温度控制设备。

耗电量

日耗电将近300kw。

日耗电不到53kw。

设备维护

维护工作量大,需经常更换电热板,增加维护费用的支出。

9万小时免维护,节约维护费用,10年(连续运行)。

运行检测

老式电加热板安装在保温层里面,

运行状况无法检测。

带有独立的运行状况检测系统,可以直观的测试每组加热器运行情况。

环保

浪费材料

完全环保


以上两种温度控制方法在节能上有很大的差别,主要表现如下:


PWELL201自控恒温电加热器陶瓷发热体采用特殊材料加工,自身热转化率高,升温迅速,电热丝加热缺点主要是热转化率低,且频繁启停,容易损坏。


对于PID控制电加热器采用板式电加热器或环型电加热管,满灰斗灰位运行时采用PID闭环控制进行温度调节,当灰斗灰位低于PT100热电阻的测量位置时,热电阻测量的温度不是灰温,而是灰斗的腔温,即灰斗内空气的温度。当灰斗内空气的温度低于PID调节设置的温度上限时,加热器始终通电加热,而加热的能量通过电除尘的烟气带走,使得加热器始终通电加热不能断开,达不到PID闭环控制意义,极大的浪费能源。


灰斗片式自控恒温加热器在这种情况下功耗仅用来维持灰斗壁的温度,节能效果十分明显。


3、施工:

安装步骤:
a) 按照技术要求确定加热片安装位置;
b) 除去安装部位表涂层漆,并将表层漆下面的金属表面打磨平整;
c) 使用工业酒精擦拭以打磨平整的金属表面,除去污垢、灰尘等杂质;
d) 粘贴节能型加热片,外敷铝箔胶带,实现加热片与被加热体表面“一体式”接触;
e) 将加热器电源线分为三组,接入接线箱保证三相平衡。


安装材料:
● 加热片、特效耐高温粘合剂、金属铝箔胶带。
● 金属铝箔胶带具有高强度的耐磨损性、抗撕裂和抗穿刺性;
● 有极强的抗紫外线降解和抗极端气候变化损伤作用,保证长期免维护。
● 能使热传导在更大的区域里进行,有助于提高加热(或冷却)的效率.


示意图如下

az5-1.jpg

az5-2.jpg


现场安装

az6.jpg

az7.jpg

az8.jpg

az9.jpg


四、系统组成与功能:


工作原理如下图:

az5-3.jpg


技术参数:

1.输入电压:380V(三相四线)
2.频    率:50HZ
3.启动功率:10KW
4.维持功率:2~3KW
5.维持温度:0~300℃


五.经济性能分析:以华电陕西蒲城发电厂为例:


1.灰斗运行成本对比:

a) 灰斗片式自控恒温电加热器PWELL201
单灰斗日耗电量:       2.2kw×24h=52.8kwh
单灰斗年耗电量:       52.8kwh×365=19272kwh/年
单灰斗年运行成本:     19272×0.28元=5396.16元/灰斗·年
36个灰斗年运行成本:  5396.16×36=194261.76元/年


b) 板式电加热器
单灰斗日耗电量:10kw×24h=240kwh
单灰斗年耗电量:240kwh×365=87600kwh/年
单灰斗年运行成本:87600×0.28元=24528元/灰斗·年
36个灰斗年运行成本:24528×36=883008元/年


c) 年节约运行成本
883008元/年 – 194261.76元/年 = 688746.24元/年


2.维护费用对比

a) 灰斗片式自控恒温电加热器PWELL201
9万小时免维护


b)  板式电加热器
年损失10块加热板×450元=4500元
4500×20=90000元
66元/人·日×10日×10人=6600元


c)  年节约维护费用
   90000元 + 6600元=96600元


3.安装新型灰斗电加热年运行总费用可以节省:

688746.24元/年+96600元/年=785346.24元/年


由以上计算可以看出,安装新型灰斗电加热器约一年时间可收回全部投资成本。


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