電加熱器防爆、安全技術淺析

陸明福等

摘 要：隨著人們生活需要提高，現代工業發展步伐加快及軍工裝備技術的提升。電加熱器已被千家萬戶和國民經濟裝備眾多領域廣泛采用。如何使電加熱器在使用過程中安全、防爆、節能，科技工作者從未停止對其研究。為確保這一目標的實現，本文將對電加熱器主要組成部件：溫差控制等級、溫度傳感器安裝設置、油升溫防干燒裝置等技術進行剖析研究，提出可行技術方案，使電加熱器功能更趨完美。

關鍵詞：電加熱器；防爆；技術；安全

電加熱器是通過電使鎳絡絲發熱將熱量進行傳換的一種裝置。人們在家庭中的空調、微波爐、電茶爐、熨斗、熱水器、電飯煲、烘衣柜等已普遍采用。在國民經濟建設中，使用更為廣泛：化工、軍工、核電、石油、天然氣、海上平臺、船舶、礦區等需防爆場所；化工物料升溫加熱、一定壓力下一些粉末干燥、化工過程及噴射干燥；碳氫化合物加熱，包括石油原油、重油、燃料油、導熱油、滑油、石蠟等；工業用水、過熱蒸汽、熔鹽、氫（空）氣、水煤氣等需升溫加熱的流體加溫。客戶選用電加熱器通常考量的標準是：價格、使用壽命、交貨期、熱效率。但在特殊場所，防爆、安全為首選考量。經對市場的大量調研和國內外電加熱器技術情報資料的檢索，造成電加熱器使用過程中引起爆炸、構成安全隱患主要因素有下列幾種。

1.溫度傳感器與電熱管加熱的實際溫度不符

傳統的電加熱器電熱管加熱時，溫度傳感器是插入護管內的，而護管與電熱管不緊貼接觸。當電熱管加熱到設定溫度值時，傳感器的溫度將滯后約20分鐘（反之，電熱管停止加熱時，亦滯后約20分鐘）才能達到設定溫度值，操作人員繼續對加熱管加熱，當溫度傳感器所顯示的溫度達到設定溫度值時，而電加熱管的實際溫度已越設定溫度值，極易造成介質（可燃氣體、油等）爆炸安全隱患。

2.溫度傳感器損壞失靈

溫度傳感器插在測溫護管內，是用卡子將測溫護管與電熱管固定的。電熱管加熱時，隨著溫度的升高，電熱管與測溫護管熱膨脹率不一致，從而使測溫管與電熱管產生錯位，對測溫護管的焊接部位造成影響；反之，停止加熱時，兩者收縮率亦不一致，測溫護管彎曲變形，致使溫度傳感器損壞失靈。

3.干燒

船舶使用重油或潤滑油，當溫度較低時，必須加熱到設定溫度值范圍方可使用。運輸重油到達目的地時，亦必須加熱至設定溫度值才能輸送。當遇到冷油未輸滿，油筒體或油腔筒體內沒有油時，電加熱器就處于干燒狀態。溫控儀一旦失靈，爆炸安全事故的發生在所難免。

4.溫度控制等級達不到要求

天然氣是在高壓狀態下進行輸送的。輸送前，必須對天然氣中的水份進行加熱排濕，以確保天然氣的純度。天然氣排濕加熱，對溫度控制極為嚴格，一旦超越設定值溫度，將會構成重大爆炸安全隱患。現有電加熱器用于天然氣排濕加熱技術，溫差等級低，一般只能控制在±10℃，達不到溫差控制等級要求。

5.防爆、安全技術對策

安全重于泰山。對電加熱器在易爆場所使用，應從技術創新的角度來根本解決爆炸、安全隱患。

5.1溫度傳感器的裝置

經研究，擬將溫度傳感器直接捆扎在電熱管表面，使它與電熱管加熱時的溫度同步顯示，避免了加熱或停止時間差，瞬間加熱的實際溫度可始終控制在設定值范圍內，且溫度誤差可達到±5℃的理想等級。不會造成爆炸安全隱患。

5.2攻克脹縮率不一致的技術

溫度傳感器的前端用卡子與電熱管固定，并在其前端部分相應位置設計、制作一個Ω形膨脹節，通過膨脹節的張與合，可消除溫度傳感器與電熱管在工作中脹縮率不一致而產生錯位，既不影響焊接部位，又確保溫度傳感器無損完好，正常工作（見圖1、圖2）。

5.3排氣減壓

在電加熱器的填充粉粒筒體上安置自動放氣閥。電加熱器工作時，填充粉粒筒體內會逐漸產生一些氣體，使筒體壓力逐漸加大，當壓力增大到設定值時，放氣閥自動打開，排除筒體內積累的氣體，使筒體內外壓力一致，達到防爆安全效果。

5.4減少焊接面焊縫多而分散，增強連接強度，使用中不產生裂紋

為了使電加熱器加熱腔體與外部環境密封達到預期效果。傳統技術是：先將管板、法蘭板分別焊接在電熱管散熱套管、溫度傳感器散熱套管兩端，再將電熱管與其散熱套管焊接、測溫管與溫度傳感器散熱套管焊接，焊接面的焊縫多而分散，連接強度不足，使用時易產生裂紋。對此，擬采用法蘭板、防爆接線腔體與填充粉粒筒體、澆注樹脂筒體、管板進行連接。這樣，它們之間只有四個圓周焊接面，焊縫少而集中，強度高，使用中不會產生裂紋，為安全構筑了一道防墻。

5.5提高散熱效果，消除安全隱患

現有電加熱器電熱管及溫度傳感器散熱套管，管徑較小，管壁薄（1-2mm），強度有限，它與管板及法蘭板是焊連接。為保證散熱效果，長期裸露在外，受外力影響損壞的幾率較大，極有可能造成安全事故。如果在填充粉粒筒體中，緊密填實具有絕緣、耐溫、傳熱的粉粒，再在澆注樹脂筒體中澆滿具有絕緣、耐溫、凝后堅固的樹脂，就能將電熱管熱端傳導到冷端處的電熱管接線端的熱量，快速傳導給填充粉粒筒體壁，散發到空間，電熱管接線端的溫度不會偏高，可消除安全隱患。

5.6防干燒、節能技術

設計采用感溫元件的防干燒裝置，可以起到防干燒效果。當油腔筒體內部輸滿油，雖不是干燒狀態，但由于油溫較高，達到感溫元件設定溫度值時，感溫元件也會動作，電加熱器斷電，油停止供熱，節省了電能。同時，可有效地避免了電加熱器繼續通過電加熱直至干燒而引起爆炸事故。

對船用臥式油升溫電加熱器，可將側裝浮球殼體偏心焊接在電加熱器油腔筒體右端，油液通過偏心側裝油口進、出側裝浮球殼體。在殼體內安裝一只耐溫耐壓長形浮球，油面上升時，長形浮球頭部因浮力作用，繞著浮球桿向上運動，當達到11°角時，臥式油升溫加熱器即臥式電加熱元件開始處于正常加熱狀態，接線腔內的磁簧開關受到壁端磁鐵影響，使“常開”接點變成“常閉”接點，側裝線路通電，臥式電加熱元件接通，開始加熱；油面下降時，長形浮球頭部因浮力作用，繞著浮球桿向下運動，當達到11°角時，臥式油升溫電加熱器即臥式電加熱元件開始處于干燒狀態，“常閉”接點變成“常開”接點，臥式電加熱元件電路斷電，停止加熱，不會發生干燒。船用立式油升溫電加熱器，運用同樣原理，使上、下二只圓形浮球，沿著頂裝浮球桿下降或上升，維持“斷開”或“閉合”的動作，達到防干燒、節能效果（圖3、圖4）。

6.結語

電加熱器的防爆、安全、節能牽涉到諸多技術因素，某種意義可視為一個系統工程。它除電加熱器在設計、結構、工藝、裝備等技術創新外，還應注重根據不同工況要求的材料選購、加工，零部件的合理選配，工況場所的外部環境，操作人員的技能、責任心.

隨著科學技術發展步伐的加快，電加熱器的功能定會不斷提升，防爆、安全、節能效果更為可靠，客戶期盼的較現有技術更防爆、更安全、更節能的新一代電加熱器將會展現在世人面前。

參考文獻：

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