[发明专利]高温高压纯净空气加热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气加热系统，特别涉及一种高温高压纯净空气加热系统，适用于地面需要高温高压纯净空气的试验设备，可以提供大流量的高温高压纯净空气。

背景技术

空气的加热方式有很多种，现在有很多空气的加热方式，而如果需要既高温又高压的空气，则可选的加热方式不太多，现在常用的有电弧加热、燃烧加热、蓄热加热以及激波加热等方式。当需要纯净的高温高压空气时，则对加热方式要求更多。

电弧加热器使用高压直流电弧直接对气体进行加热，可以将气流加热到3000k～10000k，但是电弧功率、气流的非均匀性、NO和铜的污染使得该类加热器加热的空气不太纯净。激波加热方式最高温度可达6000k以上，但工作时间极短，通常在微秒到毫秒级，这对其应用范围有很大的限制，同时高温导致部分气体的离解产生O、NOX等污染物。

燃烧加热时通过在空气中通入氢气或者乙醇等燃料，点燃后补入氧气以模拟空气，此类加热气用燃气添加氧气的方式，合成的空气中至少含有水分子，如果使用烃类燃料则有碳氧化物等杂质，以及反应过程中的一些反应基。

蓄热式加热器的原理是：当热流体（燃气）通过时，将热量传给蓄热体，使其温度提高，进行蓄热；随后切断热流体通以冷流体（空气），蓄热体释热，将热量传给冷流体，使冷流体温度提高。一般将蓄热器成对使用，交互工作。蓄热材料对其性能优很大的影响，此前使用氧化铝做为蓄热材料的蓄热式加热，只最高将空气加热到2000K，而目前国际上氧化钇稳定氧化锆的出现，则可以将空气加热到2500K以上。

目前出现的高温高压蓄热式加热，其对空气的加压方式是将常压空气鼓入蓄热器内，将蓄热器当做一个充气罐，直至将其加压到指定压力。此种蓄热器对安装空间要求很大，且对蓄热器的材料要求很高。

综上所述，对于高温高压的纯净空气加热，很多加热方式都会产生污染杂质，使空气不纯净，蓄热式加热是可选的较少方案之一；另外对于高压空气的加热，牵涉到高压问题，其安全问题务必要考虑解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种新式的高温高压纯净空气加热系统，该系统单个蓄热器工作，燃气和冷气均从同一个方向流动，节省空间，并可以加长高压空气的被加温时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种高温高压纯净空气加热系统，采用蓄热式加热方式，主要由蓄热器、四通、高压空气系统、常压空气系统以及液化石油气系统构成；蓄热器水平放置，从里到外依次由陶瓷蜂窝体、耐火泥浇注料、绝热层、保温层、钢筒组成；四通右端通过螺栓连接在蓄热器前端，高压空气系统位于四通的下端，包括依次通过管路连接的高压气源截止阀、高压调节阀和杠杆截止阀，杠杆截止阀通过管道连接到四通的下端；常压空气系统由风机供气，位于四通的上端，包括通过管道依次连接的常压调节阀、空气滤、常压空气前球阀、常压路安全阀以及常压空气后球阀，常压空气后球阀通过管道与四通的上端连接；液化石油气系统位于四通的左端，包括通过管道依次连接的液化石油气前球阀、液化石油气路安全阀以及液化石油气后球阀，液化石油气后球阀通过管道与四通的左端连接；关闭高压空气系统的杠杆截止阀，风机供气，开启常压空气前球阀和常压空气后球阀，常压空气进入蓄热器；接着打开液化石油气前球阀和液化石油气后球阀，液化石油气进入蓄热器；常压空气和液化石油气在蓄热器的前端经点燃后通过蓄热器，燃气预热陶瓷蜂窝体，当燃气在蓄热器的出口达到指定温度后，关闭常压空气后球阀和液化石油气后球阀，打开杠杆截止阀，高压空气进入蓄热器，陶瓷蜂窝体将热量传递给高压空气，高压空气排出时即达到指定的温度；本发明适用于地面需要高温高压纯净空气的试验设备，可以提供大流量的高温高压纯净空气。

所述蓄热器的长度范围6~10米，直径范围为1~3米，高温燃气和高压空气都是从左到右通过蓄热器，高压空气通过蓄热器后的加温能力范围为700K~1700K。

所述高压空气系统承压达到10MPa，通过高压空气流量范围为1~4kg/s，压力范围为1~4MPa。

所述常压空气系统通过空气流量范围为0.3~1kg/s,常压空气前球阀和常压空气后球阀承压10MPa，主要防止高压空气通过四通进入常压空气系统，常压路安全阀在常压空气后球阀泄漏时工作，开启压力1MPa。