多工况蓄热型电锅炉的制作方法

本专利属于蓄热领域和电锅炉领域，特别涉及一种多工况的蓄热型电锅炉。

背景技术：

冬季北方地区雾霾严重，为改善环境，同时还要满足人民的采暖需求，国务院提出煤改电的方针。在-25℃以下的环境，空气源热泵效果较差，出水温度低，难以满足采暖和生活热水需求。随着对城市环保要求的提高，用电能替代燃煤的采暖方法日益增多，这对电力的供应增加了压力，甚至造成电力短缺，而夜间电力供应相对富裕，即低谷电，利用夜间低谷电供暖，是最经济又环保的供暖方法。电蓄热锅炉作为热源，不受天气影响，运行稳定，低、中、高温热水均能制得，满足不同需求。

蓄热式电锅炉的现有技术方面，近年来市场上出现了一种用热水蓄热式电锅炉，是在原有的电供暖基础上添加一个水箱，以水为储热介质储存电热，成本较低，但存在很多缺点，主要是水的热容较低，沸点较低，在常压状态下蓄能有限，要达到同等供热效果，其蓄热体积将大大增加，不但投资额增加，且需要很大的设备安装空间，土地及土建成本也大大增加。近年来在市场上出现了利用蓄能砖代替水作为蓄能介质的技术，但与本发明不同，都是利用蓄能砖直接加热水或空气等传热介质，同样存在以上问题和缺陷，用水的需要大的蓄水罐，占地面积很大，投资很高，用空气的是直接通热风，过程难于控制，无法解决干燥及利用热水等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种结构紧凑，加热和蓄热功能，可以在不同工况下运行的蓄热型电锅炉，并提出一种检测电锅炉中不凝性气体的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多工况蓄热型电锅炉，其特征在于：包括电加热器、循环水泵及循环管路、蓄热球、支撑板、布水盘、蛇形换热盘管、围护结构。

优选的，所述围护结构内部从下往上依次设有电加热器、支撑板、布水盘和蛇形换热盘管，支撑板上放置有蓄热球；所述蛇形换热盘管连接热水接口；围护结构底部通过循环管路连接外部的循环泵，循环管路出口在布水盘上方设有多个喷水口。

优选的，所述围护结构内还设有液位计、温度传感器、压力传感器、安全阀。

优选的，所述支撑板上蓄热球周围设有围挡；围挡上设有布水盘。优选的，所述布水盘中部设有水蒸气循环孔，水蒸气循环孔两侧设有若干布水孔。优选的，所述支撑板上设有若干汽水通道。

本发明还提供了所述的多工况的蓄热型电锅炉的不凝性气体的检测方法，通过温度传感器测定锅炉内温度，锅炉内温度值对应的饱和水蒸气的压力值与压力传感器测得的压力值比较，根据比较结果判断锅炉内是否有不凝性气体：若温度传感器的数值对应的水蒸气的饱和压力小于压力传感器的数值，说明锅炉系统中存在不凝性气体，二者差值越大，不凝性气体占比越重。

与现有技术相比，本发明具备的技术效果为：

1)本专利的多工况蓄热电锅炉，将热源与蓄热介质集成到一个产品中，结构紧凑，满足加热功能，又能满足蓄热功能。采用水蒸气作为蓄热和放热过程中介质，蒸发和冷凝过程均为相变换热过程，比水水换热过程换热系数大，节约蛇形换热盘管的换热面积。采用循环泵与布水盘的方式实现放热过程中水介质的循环，大大减少了锅炉中水的加注量，减轻设备重量。

2)采用球形结构封装蓄热材料，换热面积大，强化蓄热和放热过程的换热，蓄热球堆放在锅炉内结构紧凑，相互之间又有间隙，便于水蒸汽和水流动换热。在围护结构允许压力范围内，通过压力设定来实现锅炉的运行工况设定，控制方法简单实用，安全可靠。根据出水温度的需要，锅炉可以在不同工况下运行。

3)利用温度和压力监测，检测系内的不凝性气体，方法简便可靠。充分考虑了锅炉的运行安全，配有安全阀、压力传感器、温度传感器、液位计，实时监控锅炉运行状态，相关数值偏离安全范围报警停机。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

图1是本发明蓄热型电锅炉的结构示意图；

图2是本发明布水盘的结构示意图；

图3是本发明支撑板的结构示意图；

图中，1-电加热器、2-循环水泵、3-循环管路、4-蓄热球、5-支撑板、6-布水盘、7-蛇形换热盘管、8-围护结构、9-围挡、10-喷水口、11-液位计、12-温度传感器、13-压力传感器、14-安全阀、15-水蒸气循环孔、16-布水孔、17汽水通道、18-热水接口。

具体实施方式

下面，通过实施例和附图对本发明进一步详细阐述。但这些实施例不是对本发明保护范围的限制，所有在本发明技术方案基本思路范围内或本质上等同于本发明技术方案的改变均为本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例的多工况蓄热型电锅炉，由电加热器1、循环水泵2及循环管路3、蓄热球4、支撑板5、布水盘6、蛇形换热盘管7、围护结构8、液位计11、温度传感器12、压力传感器13、安全阀14及附属管路组成。

所述围护结构8内部从下往上依次设有电加热器1、支撑板5、布水盘6和蛇形换热盘管7，支撑板5上放置有蓄热球4；所述蛇形换热盘管7连接热水接口18；围护结构8底部通过循环管路3连接外部的循环泵2，循环管路3出口在布水盘6上方设有多个喷水口10。优选的，所述支撑板5上蓄热球4周围设有围挡9；围挡9上设有布水盘6。

运行前，对蓄热电锅炉抽真空，抽到绝对压力小于等于150pa，向锅炉中加入脱气的软化水，水位到支撑板5。水是锅炉中的循环介质。

电加热器1是整个蓄热电锅炉系统的热源。蓄热球4内封装相变蓄热材料，如有机高分子相变材料、熔盐等，根据温度点的需要，选择合适的相变材料，如需要将储存的热量释放，提供60℃的热水，可选择相变点在65℃左右的材料。相变材料的相变点必须比需要提供的热水温度高。蛇形换热盘管7，在管外与电加热器1加热或者蓄热球4放热产生的蒸汽与盘管换热，加热盘管内的热水，为用户提供热水。热水接口18接用户侧的管路系统。在蓄热球4放热时，循环泵2将锅炉底部热水送到上部的布水盘6。

布水盘如图2所示，所述布水盘6中部设有水蒸气循环孔15，水蒸气循环孔15两侧设有若干布水孔16。如图2所示，两个水蒸气循环孔15均为空心，尺寸大小一致，水蒸气循环孔15是向上流动的水蒸气的通道。在放热时，布水盘6中经布水孔16下落的循环水部分与蓄热球4接触加热汽化，蓄热球4放热，产生蒸汽，产生的水蒸气通过水蒸气循环孔(15)向上流动，与顶部的蛇形换热盘管7换热。布水盘6起到均匀分水的作用，保证所有蓄热球4能充分被湿润，充分放热。

支撑板5是放置蓄热球4的平台，如图3所示，所述支撑板5上设有若干汽水通道17，汽水通道17是水蒸气和热水的流经通道，底层蓄热球4放置在汽水通道17两侧，电加热器1加热产生的蒸汽可以经过汽水通道17进入蓄热区域和放热区域，经蛇形换热盘管7换热产生的冷凝水和从布水盘6落下没有蒸发的热水经汽水通道17流回锅炉底部。安全阀14在锅炉压力超过安全值时起到保护作用。液位计11监测锅炉的水位，防止因缺水造成事故。温度传感器12和压力传感器13监测锅炉内的温度和压力。围护结构8起到绝热，隔压的作用。

上述部分介绍了蓄热型电锅炉的组成，各组件的功能。下面详细介绍蓄热型电锅炉蓄热和放热的原理，系统内不凝性气体的监测判断。

蓄热过程：电加热器1加热，锅炉底部的水蒸发，水蒸气与蓄热球4接触，蓄热球4内的相变材料由固态变为液态吸热，水蒸气被冷凝回到锅炉底部。

边蓄边放：如果在蓄热的过程中需要向外界提供热水，在设计时就要考虑蓄热功率和放热功率，两则相加就是电加热器的总功率。产生的部分水蒸气用于蓄热，另一部分水蒸气与蛇型换热盘管7换热，加热用户侧的水。

放热过程：电加热器1不工作，循环水泵2开启，热水被送到布水盘6，均匀流下，蓄热球4接触到热水放热，产生水蒸气，水蒸气与上部的蛇型换热盘管7换热，加热盘管内的热水。

蓄热过程中根据蓄热球内相变材料的相变点设定锅炉内的工作压力，比相变点高2℃到5℃的温度点对应的水蒸气的饱和压力作为锅炉内的工作压力。通过压力传感器13监测锅炉内的压力，控制电加热器1的加热功率控制锅炉内的压力，使压力维持在设定值。跟踪压力控制电加热器的功率，保障加热过程中锅炉内温度处在设定工况，避免出现高压造成事故。如果要调整锅炉的工况，通过压力设定就能实现。锅炉的工作压力必须不大于锅炉的设计允许的运行压力。

本发明还提供了该蓄热型电锅炉的不凝性气体的检测方法，其方法原理：在没有不凝性气体的情况下，饱和水蒸的压力对应相应的饱和温度，如果系统中存在不凝性气体，实测的压力大于饱和温度下对应的饱和压力。通过热电偶可以测得的水蒸气温度，进而可以算出对应的饱和压力，通过压力传感器可以实测锅炉中的压力，两个压力进行比较，就可以判断系统中是否存在不凝性气体。此方法也可以检查判断其它类型的蒸汽锅炉中是否存在不凝性气体。如果温度传感器12的数值对应的水蒸气的饱和压力小于压力传感器13的数值，说明锅炉系统中存在不凝性气体，二者差值越大，不凝性气体占比越重。不凝性气体会影响锅炉的正常工作，影响换热效果，增大锅炉的运行压力。准确监测诊断，及时排除不凝性气体十分重要。