大型工业成套设备的电气流加热器工程设计的实施过程，不仅需要工程师的理论知识，还需要最优化的工程设计实践。本文描述了将电热式加热工程设计方式引入生产过程的情况，并说明了这类引入的时间框架和决策因素。

2007年8月，Rafineria Nafty Jedlicze S.A.炼油厂试运行了一套用于生产有机稀释剂的生产线。 该稀释剂可用于制造塑料、油漆和清漆、建筑粘合剂、汽车行业护理产品和橡胶类产品等。它还可以用于萃取过程、清洗机器部件，甚至用于制取植物油。

选择电气流加热器的原因

此项目实施过程中的一个重要因素是对用于加热含有丰富硫份的苯和氢气的热源做出选择，这两种物质都是生产中所需要的原材料。

根据过程要求，所选定的解决方案应当保证能够在以下5种运行条件下实现对不同介质的加热，而这5种运行条件是相互独立发挥着作用的。以下所述的运行条件反映出了过程的要求：

运行条件1－正常运行

加热原材料：富含硫份的苯需加热至340℃；运行压力为35bar。

运行条件2－定期运行

用于干燥催化剂：工业氮气将加热至200℃；运行压力为2bar。

运行条件3－定期运行

对催化剂进行硫化：将氢气和富含硫成份的苯的混合物加热至300℃；运行压力为30bar。

运行条件4－定期运行

对催化剂进行还原：氢气加热至400℃；运行压力为30bar。

运行条件5－定期运行

催化剂的3级再生：

氮气加热至250℃，工作压力为3bar；

水蒸气加热至380℃，工作压力为11bar；

水蒸气/空气混合物加热至450℃，工作压力为3 bar。

另外，加热装置需满足可安装在具有潜在爆炸危险区域的要求。  

这里考虑了两种解决方案：天然气燃烧器和电气流加热器。在对比了所有优、缺点之后，投资方选择了采用配备了晶闸管控制单元的电气流加热器的系统应用。

该决策主要基于以下几点：

在整个过程区域需实现恒定温度控制；

电气流加热器可实现精密控制的要求，并能够根据过程的当前运行要求达到特定输出；

转换器免维护自动运行（控制系统能够针对过程当中不断变化的运行条件如介质温度、介质流量等做出反应并提供必要输出）；

通过调压和晶闸管控制系统保证了高安全水平——在对控制系统进行适当配置后，系统能够对所加热介质的流量以及管式加热器上所监测的表面温度的任何减少现象做出迅速反应；

加热器体积较小；

对大气层不存在污染物排放；

系统的调试简便，视具体条件而定，并可进行选择。

当然，经济性上的考虑也是决策当中的一个重要因素。这套系统（电气流加热器及其控制系统）的投资成本比安装燃气加热器的系统低得多，其中包括为了确保过程正常运转所必要的所有附件。

电气流加热器

在选定了热源和加热技术类型后，需要与投资方就全部技术规格达成一致。 由于要在多变的条件下加热不同的介质，因此，建议采用CSN HFS14/2KCF-EEx e 260T./ 200/97/DF电气流加热器，此产品配备晶闸管控制单元。考虑到过程条件，将热量输出值计算为260kW。气加热器由2台Ex法兰式加热器构成，其功率分别为166 kW、94KW，安装在U形管状外壳内。

由一台PID控制器提供无间断自动控制，这台控制器能够通过控制2台独立的晶闸管控制单元来控制供给加热器的电流。3个安装在阀门上的温度传感器和1个容积式流量传感器，保证对介质温度的控制以及基准输入值的确定性。此外，加热器还配备了6个采用Ex-i式设计的温度限制器（采用了本质安全型电路）。这些位置能够保护设备不会过热以及不会超出所允许的温度保护范围。

在技术设计阶段，对在潜在爆炸性环境下加热器的安装进行了全方位的考虑，并识别了2 IIC T3类区域。此加热器预定将富含硫分的苯加热至350℃，而由于运行温度高于温度类别T3所允许范围，所以该气体加热器通过了由ATEX颁发的证书PTB 01 ATEX 1003X，并批准其运行。

调试

加热器出厂并被安装在成套设备上后，采用矿棉对其进行隔热并包裹了铝质护套。根据投资方的要求，还为加热器加装了防止与高温表面直接接触的保护。

在对整个装置进行调试之前，需要执行一些与反应器内催化剂干燥和形成相关联的过程步骤，所以调试工作分几个阶段完成。

相关过程的基本限制是所加热介质的最大允许温升。此温升数值为24℃/h（0.4℃/min）。

在调试期间，所有5种运行条件的参数都将得到确定，并在PLC系统内或在晶闸管功率控制器上进行设置。 此外，还为PID控制器上的参数以及控制温度上升的各种因素设置了允许误差。 这些调试工作使设备的运行简化至只需选择特定运行条件即可的地步。所有控制参数都可远程（从DCS控制站）或本地（在触摸屏）进行监测或修改。

由于具备燃气加热器方面的多年经验，这套系统的调试简便以及快速投入运行等优点得到用户的好评和认可。

来自认证机构的技术专家在调试期间执行了一次过程生产条件下的例行温度测试。 根据测试结果，该机构签发了允许这台气流加热器在潜在爆炸性环境下运行的证书。

结论

近年来，电热技术工程设计在过程技术领域的重要性不断提升。用户多选择电气流加热器而非燃气加热器的原因之一是其基准输入的精密控制和调节能力（成套设备的离误差温度可保持在最高不超过0.5℃的精度范围内）。随着自动化技术的不断提高和进步，特别是测量和控制技术，已有可能制造出灵活性高，并能对生产过程中最小幅度的变化做出快速响应的设备。控制系统的快速响应是整套生产装置正确运行的保证之一。

另一个重要因素是确保可靠的设计和实践，尤其对于那些需工作在潜在爆炸性区域内的设备状况显得尤为重要。通过正确定义危险以及针对具体应用选择材料和构成部件，并且考虑到对大气以及生态环境的影响，我们就有可能制造出运行寿命等同于或超过整个生产装置（生产线）的设备。

最后，在对比这两种加热方式（天然气燃烧和电气流加热）之时，应当注意到以下一些重要的方面：

在欧洲地区，与电力价格相比，天然气价格的持续上涨；

天然气供应不足（特别是在波兰）。

介质的加热以及精确维持介质温度的能力是决定工业流程生产质量的重要因素。 在选择加热技术时，确保所选择加热器的技术和经济性对用户来说是最适合的解决方案。