LAY分子筛是炼油加氢催化剂的主要活性组元，在其制备过程中需进行多次干燥。用电能进行干燥具有不污染产品和温度便于控制等优点，所以制备装置中，采用了两台功率各为680kW的电加热炉（工作温度550~600℃），来加热空气，再用热风烘干物料。
    一、电加热炉的使用情况
    第一台电加热炉（称为第一代）从2000年10月投运至2005年3月，暴露出一系列问题，严重影响生产。先后虽经处理技术改进，但最后仍无法再继续运行下去了，只得拆除。
    2005年5月，又购进一台同功率、抽屉式结构的电加热炉（称为第二代）。投用后不久同样出现了电热丝容易烧断，抽屉框架变形等问题。
    后因闪蒸干燥系统发生闪爆，使该设备炉膛和部分抽屉框架遭到了进一步的损伤，经修理后继续使用。2006年7月，该设备绝缘电阻突然为零，导致整个装置停电。电热丝无法从炉膛中抽出检查，只得报废。
    为此，针对问题进行研究分析后认为，电加热炉虽然是LAY分子筛制备装置中首选的加热设备，但目前国内市场上这类设备难以适应装置的需要。要彻底解决好这一问题，只有充分依靠和发挥自己的技术力量，在电加热炉的结构和技术上有所改进和突破。
    二、原电加热炉存在的主要问题
    第一代电加热炉的基本结构如图1，电热元件为带散热片的W形电热管，垂直安装于炉膛顶部，密布整个炉膛。第二代电加热炉的基本结构如图2，电热元件为电热丝，迂回绕成W形，安装于炉膛侧面的“抽屉”中，密布整个炉膛。

    1．电热元件频繁烧坏，配件消耗大
    带散热片的电热管平均使用时间约为35~50天，位于高温区的管子平均还不到30天。有时加热管烧毁时，爆出“轰”的巨响，甚至将炉体炸出一条大裂口。电热丝平均使用时间约为45~60天，损坏形式主要是烧断和固定接头处折断。
    这些易损件的使用期，远小于其设计期限。研究发现这主要不是因为电热元件的质量不合格或操作不当造成的，而是与设备的主体结构、材料等因素有关。虽然炉子的出口温度只有550~600℃，但加热元件表面的工作温度约为850℃，加上通风不畅等影响，表面温度最高近1000℃。而电热管的主体材料为不锈钢，在800℃时，不锈钢便容易氧化和腐蚀。形成的氧化物直接污染加热管内部的绝缘物质—氧化镁，导致绝缘性能下降，发生击穿放炮现象。
    电热丝用作高温加热元件热效率虽高，但安全性能较低。螺旋型电热丝在抽屉中穿过绝缘支撑板后迂回环绕，其受力状态如同简支梁。在重力和振动的共同作用下，容易发生较大的弯曲变形。同时受电热丝的强度和硬度在高温下明显降低、抽屉等构件变形等因素的影响，使得弯曲变形进一步加剧，以致造成相间短路和电热丝折断。
    2．供热不足，生产能力提不高
    在相同条件下，用瓦斯炉和电炉作对比实验。使用瓦斯炉，当热风温度达到520℃时，就能完全满足系统满负荷生产的热量需要；使用电炉，当热风温度达到其设计上限600℃时，仍满足不了要求。
    经分析与研究，发现问题不是加热炉功率太小或系统匹配不当，而是电加热炉的部分结构与系统工况不相适用。主要表现在炉膛电阻丝布置过于密集，使得气流通道截面积相对变得很小，压降过大。在系统负压相对较小的工况下，热风流量小于设计流量，以致出现炉膛热量过剩却难以及时输出的矛盾。
    3．手动控制不可靠，安全隐患多
    680kW的功率分成6个加热组，但各组没设置温度显示和超温报警。其中第2个加热组（功率200kW）的工作状态由炉子的出口温度通过DCS实行自动控制，其余5组的升温速度和温度上限则实行手动操作。这种控制方式主要存在如下两个安全隐患：
    (1)当系统出现故障（如系统尾气风机跳闸或系统堵塞）时，因炉膛通风条件变得很差，炉子的出口温度并不会迅速上升，即使炉膛发生超温现象，其自动控制不会及时切断电源而停止加热。
    (2)即使在正常工作状态下，加热组常常也会出现超温现象。因为加热组没有温度显示和超温报警，所以操作人员无法及时发现和对应处理。
    4．绝缘电阻不稳定，威胁装置运行安全
    电加热炉在运行过程中，常常出现绝缘电阻下降，有时甚至为零而引起装置突然停电的现象，需要定期或不定期的对炉子进行停工检查。
    原因主要是由于用来安装电热丝的抽屉框架和支撑板发生弯曲变形后，迫使部分电热丝改变原有形状和安装位置，导致相间短路。
    三、改进措施
    1．改进抽屉结构与安装方向，改善电阻丝的受力状态
    去掉抽屉的框架，将电阻丝的工作位置由原来的水平方向改为垂直方向，其外部形状相应由原来的W形改为U形。
    电阻丝的工作位置改为垂直方向后，在重力作用下，其主要变形形式由原来的弯曲变为轴向拉长，改善了电阻丝的受力状态。去掉抽屉框架后，消除了因框架变形而将抽屉“卡死”的现象，避免了因抽屉框架变形而造成电阻丝断裂和短路的问题。改为U形后，其宽度约为原来的1/3，大大降低了气流冲击和振动对固定连接点的不利影响。
    2．改进电阻丝布置，减小炉膛阻力
    将炉膛横截面积增大20%，炉膛长度增长32%。如图3所示，把电阻丝分段稀疏地布于炉膛，其数量相应比原来减少近30%。

    改进后，炉膛内有压降产生的各段长度之和为炉膛总长的51.6%，加上其他条件（如减少了炉膛内构件等）的改善，其压差仅为原来的30％左右。由于炉膛阻力减小了，热风流量增大了，电阻丝的散热效果提高了，很好地解决了原来炉膛热量过剩而又难以输出的矛盾。
    电阻丝实行分段布置，大大提高了传热和减压的效果。其基本原理为：A段安装有电阻丝，气流通道的横截面积相对变小，气流速增大，有利于电阻丝的散热。A段空间电阻丝密度相对较小，其纵深距离又很短，所以在此产生的压降非常有限。B段没有电阻丝，气流通道的横截面积较大，气流速度减小，几乎没有压降，气体在此较为充分地继续升温加热（图4）。同时，炉膛长度加长后，延长了气流在炉膛中的加热时间，确保了热风的出口温度能完全满足生产需要。

    3．给电阻丝加装套管，防止相间短路
    将电阻丝装在(φ22mm×2mm、材料为310S的U形金属管里，再填满导热性接近金属的绝缘电熔镁粉，然后密封（结构如图5）。

    加装310S的金属管套管后，加热元件整体的绝缘性能、刚度和强度得到了极大提高，抵抗变形和振动的能力大幅度加强，电热丝的高温氧化大大降低，彻底消除了因变形造成的相间短路，使用寿命得到大幅度延长。
    4．炉膛内构件采用耐热钢，减小高温变形
    将炉膛内面板、套管固定板等金属构件采用310S的耐热钢。彻底消除了因构件变形所带来的一系列不利影响。
    5．手动控制改为自动控制
    在每个加热组的电阻丝之间安装一支热电偶，温度信号反馈给一块智能型温控表，采用PID自整定上、下限温控制，带有超温报警和温度显示，温控表的常闭触点与电源控制系统连锁。
    只要把各加热组工作温度的上下限设定好启动后，系统就能自动控制连续运行，运行状态一目了然。如果某一加热组出现了超温情况，系统就会自动及时切断该组电源。当温度降到下限温度时，系统就会及时自动启动。
    这种控制方式不但可根据各加热组在炉膛中所处位置的不同，合理地设置温度的上下限，保护高温区加热组的安全，而且大大减轻了操作人员的劳动强度，彻底消除了手动控制带来的各种安全隐患。
    6．合理控制升温速度
    将位于炉膛中部位置的第二和第三两个加热组（电功率：210+70=280kW）合并为一组（称为特控组），该组工作温度的上、下限由温控表控制，升温速度根据炉子出口端的设定温度与实际温度之差由DCS自动控制，温控表的优先权大于DCS。
    合理控制升温速度后，不但解决了各组控制机构频繁动作的问题，而且有利于节能。据初步统计，一般情况下，特控组每工作30min后，断电近15min，且绝大部分时间内，DCS上的输出开度都在50％以下。其余四组平均每工作20多分钟后，断电近15min，与原来的相比，节能约15%。
    四、改进效果
    该设备于2006年9月上旬投入生产，在不间断连续运行42天后，对其进行了仔细检查，结果一切正常运行至今状况良好。
    1．供热能力提高
    炉子出口温度一般控制在510℃，比原来下降了70℃，而系统生产能力则提高了近40%，已达到和超出了系统满负荷生产的要求。
    2．绝缘性能提高
    投入使用后，先后进行了多次测量，其绝缘电阻一直稳定在出厂时所标定的数值。
    3．控制及时可靠
    采用自动控制后，自动停止或启动的时间小于1.2s，温度控制误差小于5℃。极大地提高了控制的准确性。
    4．易损件的消耗降低
    据理论分析，这种密封式电阻丝在900℃的温度下，可连续使用2.5~4年。仅按1.5年的使用寿命计算，其配件消耗费用不到原来炉子的1/10。