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防爆电加热器产品技术工艺应用与现状分析

第一节 防爆电加热器产品分类与构成分析

一、防爆电加热器行业产品分类标准

1、按照热传递方式,仪表箱用防爆电加热器可分为传导加热器和对流加热器。

1)传导加热器

传导加热器的形状为金属块或金属板,直接安装在阀组上加热或通过金属安装板传热给阀组或仪表。传导加热器的能耗比带散热片的对流加热器少,通过金属进行热传递比通过空气进行热传递效率高很多。为便于热传递,传导加热器表面平坦,因此要求被加热仪器装置部分也有一个平坦表面,用于安装固定加热器,并增加接触面积。使用传导加热器时,对仪表箱的密封和保温没有要求,仪表箱内的温度仍然可能低于零度,但箱内需要防冻或维持温度的物体(阀组,仪器等)却能够接收传导加热器的热量,达到温度要求。

2)对流加热器

仪表箱内的空气作为从加热器到被加热仪器的热传递介质,对流加热器对整个空间进行加热。对流加热器的优点是任何形状的装置(规则的或不规则的)都能被加热;其缺点则是仪表箱必须充分密封、保温隔热,以使仪表箱的热损失降到最低,对流加热器带有散热翅片,以增加散热面积。

2、按照电阻和功率的变化,仪表箱用防爆电加热器可分为恒功率加热器和自限温加热器。

防爆区域温度等级的最高允许温度是T1:450℃,T2:300℃,T3:200℃,T4:135℃,T5:100℃,T6:85℃。防爆加热器的表面温度不能超出温度等级的限制,这可以通过以下两种方式实现。

1)恒功率加热器(固定电阻)

INTERTEC对流加热器Microtherm,Multitherm和Varitherm中有一个具有固定电阻的发热元件。发热元件中内嵌一个热熔丝,当温度接近温度等级的最高允许温度时,热熔丝将熔断,电加热器烧毁。

2)自限温加热器(可变电阻)

自限温加热器的电阻随温度的升高而加大,电阻越大,功率越小,输出热能越低。

加热器在很高温度时发热很低,因此保证了加热器温度不会超出防爆区域温度等级的允许温度。自限温加热器通常用于需要较小热功率的情形,大约100W左右。

二、防爆电加热器产品国内市场份额

防爆电加热器在各行业应用不一,石油,石化,化工,煤矿开采企业是防爆电加热器应用的主要行业

2010年防爆电加热器产品在各行业应用市场份额分布

 

第二节 国内防爆电加热器产品技术工艺应用分析

流体防爆电加热器是一种消耗电能转换为热能,来对需加热物料进行加热。在工作中低温流体介质通过管道在压力作用下进入其输入口,沿着电加热容器内部特定换热流道,运用流体热力学原理设计的路径,带走电热元件工作中所产生的高温热能量,使被加热介质温度升高,电加热器出口得到工艺要求的高温介质。电加热器内部控制系统依据输出口的温度传感器信号自动调节电加热器输出功率,使输出口的介质温度均匀;当发热元件超温时,发热元件的独立的过热保护装置立即切断加热电源,避免加热物料超温引起结焦、变质、碳化,严重时导致发热元件烧坏,有效延长电加热器使用寿命。

第三节 国外防爆电加热器产品技术工艺应用分析

美国危险场所分类法及所使用的防爆产品类型

1、危险场所的分类

分类 美国标准NEC500 中国标准(爆炸危险场所电气安全规程*
  空气中存在着或可能出现易燃气体或蒸气,其数量足以形成爆炸性或可燃性混合物的场所。  
1 (1)在正常工作条件下,易燃性气体或蒸气的危险浓度呈持续性,间隙性或周期性存的场所。
(2)由于修理或维护,或由于泄露的原因引起易燃性气体或蒸气的危险浓度经常存在的场所。
(3)由于损坏或流程的误操作,而可能:
(a)排出了有危险浓度的易燃性气体;
(b)导致其他电气设备同时发生故障。
0区
在正常运行条件下,爆炸性气体、蒸气或液体长时间存在的场所。
1区
在正常运行条件下,爆炸性气体、蒸气或液体可能存在一段时间的场所。
2 (1)处理、加工或使用易燃性、挥发性的液体蒸气或气体的场所。
(2)通常采用可靠的机械通风装置,预防可燃性气体或蒸气形成的危险浓度的地方。
(3)与I类1区地区邻近的场所,危险浓度的易燃性气体或蒸气可能偶尔流通的场所。
2区
在正常运行条件下,爆炸性气体、蒸气或液体不太可能存在的场所。
  存在可燃性粉尘的危险场所  
1 (1)在正常工作条件下,易燃性粉尘存在的场所或易燃性粉尘持续地、间隙地或周期性混合物的场所。
(2)由于机械故障或由于机器或设备的非正常操作而可能产生这种混合物的场所。
(3)导电性粉尘可能存在的场所。
根据爆炸性或可燃性粉尘环境出现的频度和持续时间,将粉尘爆炸危险场所划分为10区;在正常加工、处理或清理过程中,出现或可能出现的粉尘修云或粉尘层与空气混合能达到爆炸浓度的区。
2 易燃性粉尘通常在空气中不呈悬浮状或由于设备或仪器的正常操作,不太可能使易燃性粉尘成为悬浮状,其数量足以形成爆炸性或可燃性混合物的场所。 11区:未划为10区的场所,但在异常条件正是可以在该场所出现粉尘云或粉尘层与空气混合能达到爆炸浓度的区。
  存在着可燃性纤维或飞絮的危险场所,但是这种飞絮或纤维不可能在空中悬浮,其数量足以形成可燃性混合物的场所。 不适用
 

*该规程是1987年12月16日由原劳动人事部、国家机械委员会、化学工业部、纺织工业部、公安部、煤矿工业部、石油工业部、轻工业部等八个部联合颁布的。

2、气体的引燃温度

引燃温度是指在常温下,加热一个容器内的可燃性气体与空气的混合气,开始着火时的反应容器器壁的最低温度,做为评定可燃气体和液体在以热物体内发生燃烧的尺度。气体的引燃温度一般与可燃物浓度、压力及反应容器的大小有关,甚至受添加剂的影响。

3、气体、液体与粉尘的分极

气体、液体与粉尘的分极

美国标准NEC500 中国标准(BG3836.1及GB12476.1
气体、液体或粉尘环境
A 乙炔 ⅡC
B
丁二烯、氧化乙烯 ⅡB
C 环丙烷
乙醚
乙烯
乙醛
D 丙酮
乙醇


丁烷
汽油
丙烷
ⅡA
E 金属粉尘:包括铝、镁及其工业合金和其他具有相同特性的金属 爆炸性粉尘
F 碳黑、煤或焦炭粉尘 可燃性粉尘
G 面粉、淀粉或物粉尘
 

危险场所用电气设备要求标明表示其最高表面温度的鉴别符号,设备的表面温度不得超过它将遇到的气体与液体的点燃温度。

设备的表面温度

美国标志 最高温度ºC 中国标志
T1
T2
T2A
T2B
T2C
T2D
T3
T3A
T3B
T3C
T4
T5
T6
450 T1
300
280
260
230
215
T2
200
180
165
T3
135
120
T4≤135ºC
100 T5
85 T6
 

5、防爆电气设备类型

根据美国电气法规对于1类1区可接受的防爆型式:

隔爆外壳、本安型电气设备、正压型电气设备。

1类2区可接受的民气设备:无火花型、气密型,油浸型及1区可使用的电气设备。

6、标示方法

美国防爆电气设备的标识与IEC体系、中国标示方法有很大的差异,在美国已被证明合格的设备通常印上标志,以表明类区以及它所适用的物质,并且在适当的时候,用一个表明最高温度的符号,如:

ClassI,Division,GroupC,T3A

分别表明I类气体危险场所,1区,C组可燃性气体表面温度组别T3A(180℃)。

第四节 我国防爆电加热器产品技术应用成熟度解析

镇江恒安防爆电器有限公司防爆气体电加热器取得高新技术成果鉴定证书

云龙防爆作为电加热器生产的龙头企业,通过国家级仪器仪表安全监督站检测,领取到防爆合格证.防爆等级为ExdⅡCT1-T6,防护等级为IP66,所有产品均按照国标GB3836.1~3-2000生产。

随着一些领先企业的技术突破,我国防爆电加热器产品技术应用逐渐成熟。

第五节 防爆电加热器产品技术工艺与市场应用关系分析

防爆电加热器产品与石化、天然气等企业有密切的关联,从国内来看,防爆电加热器主要分布在江苏、浙江等省份。

第六节 不同类型生产工艺优缺点比较

防爆电加热器的模块化设计最终体现在模块化结构上,对于每一个功能模块均有不同用途和不同结构的模块存在。从功能的角度看,该产品的功能部分可分解为加热、油气输送、支撑和辅助等功能,设计的目的就是要实现从功能到结构的转化。做到加热功能模块的通用化,油气输送功能模块的扩展化,支撑功能模块和辅助功能模块的可调化,才能真正体现模块化设计的优势。




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