一种10kV叠加式蓄热锅炉的制作方法

本发明涉及一种10kv叠加式蓄热锅炉，属于电蓄热锅炉领域。

背景技术：

传统的蓄热式电锅炉一般由涡流线圈加热热管，并将加热获得的高温液体通过循环管将热量传递给蓄热体，因为蓄热体一般为块状，较难打孔，穿孔，所以一般也只是在蓄热体外部接触循环管实现导热，加热速率、排热速率都比较不可观，而且在需要进行热利用时，也只能通过增大管道流速来实现换热量的改变，但流速很容易受到管材截面尺寸的限制，换热量较为有限，过大的换热速率很容易导致管内扰流过大，反而会影响到换热效能；此外因为是循环加热，所以循环管的内温、内压都较高，泵驱式的锅炉很容易因为过大的压力和过高的温度而失效。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中导热效率有限、导热管内压较大的技术问题，提供一种10kv叠加式蓄热锅炉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种10kv叠加式蓄热锅炉，自下而上包括涡流加热炉、蓄热式换热器、预热水箱、分离水箱；其中所述涡流加热炉包括绝缘支撑座，在绝缘支撑座的外围设置有螺旋形的涡流线圈；在绝缘支撑座的内部设置有不锈钢材质的加热管a，加热管a内设置有蒸发区a，在绝缘支撑座与加热管a之间设置有冷却支架，冷却支架为一个环形中空结构的支撑圈，支撑圈的中空层为水冷区，支撑圈的内圈通过隔热层固定于加热管a外壁，支撑圈的外圈与绝缘支撑座内壁之间固定接触；

所述蓄热式换热器阵列堆叠于绝缘支撑座的上部，蓄热式换热器包括一个环形的支撑外壳a，支撑外壳a的中部同心固定有一个加热管b，在加热管b内设置有蒸发区b；所述支撑外壳a包括一个上夹块和一个下夹块；在上夹块和下夹块的环形外圈之间设置有外放热圈，外放热圈内设置有导热区a，上夹块和下夹块的环形内圈之间设置有导热套a，加热管b固定于导热套a内壁；在上夹块内部设置有环形的内放热圈，内放热圈内设置有导热区b；其中在上夹块的底部设置有若干柱形的连接凸起a，连接凸起a在导热区b内延伸，连接凸起a的端部为封闭结构；在下夹块的内部设置有环形的内蒸发圈，内蒸发圈内设置有蒸发区d，在下夹块的顶部设置有若干柱形的连接凸起b，连接凸起b在蒸发区d内延伸，连接凸起b的端部为开口结构，在连接凸起a与连接凸起b之间连接有柱形的蓄热体，蓄热体外壁包覆有铜薄膜；在蓄热体外部与支撑外壳a内部的间隙内填充有导热介质；

所述预热水箱包括一个支撑外壳b，支撑外壳b内部设置有一个环形的预热区，在预热区的中部设置有一个环形的导热套b，在导热套b的中部固定有一个加热管c，在加热管c内设置有蒸发区c，在导热套b的外围直线阵列设置有若干与导热套b同轴的导热板；

所述分离水箱包括一个支撑外壳c，在支撑外壳c的底部设置有进水区，在支撑外壳c的顶部设置有主蒸发区；进水区与主蒸发区之间通过多孔网状的分水板分隔；在进水区的底部设置有一个连接座，加热管c的顶部固定到连接座上，进水区的底部与加热管连通；

其中：蒸发区a、蒸发区b、蒸发区c同轴连通；

在导热区b上分别连接有低负载进液管和低负载排液管；在导热区a上分别连接有中负载进液管和中负载排液管；其中低负载进液管和中负载进液管之间通过三通阀a连接到低温进液管上；低负载排液管和中负载排液管之间通过三通阀b连接到低温排液管上；

其中在主蒸发区的侧壁设置有高温排汽管，所述高温排汽管连接到蒸发区d上，在蒸发区d上还连接有一个过热排汽管，过热排汽管连接到高温热源的进水口上；在进水区的顶部侧壁连接有一个过热回汽管，过热回汽管连接到高温热源的排水口上；

所述水冷区的底部设置有加液管，加热管通过分管器连接有若干分加液管，分加液管环形阵列布置于水冷区的轴向底部；在水冷区的轴向顶部通过若干低温进液管连接到预热水箱的预热区底部，在预热水箱的预热区顶部环形阵列设置有若干高温进液管，高温进液管连接到进水区的底部。

作为本发明的进一步改进，所述加热管a内填充有不锈钢烧结网构成的发热块。

作为本发明的进一步改进，涡流加热炉、蓄热式换热器、预热水箱、分离水箱均同轴固定安装于环形的隔热外壳中。

作为本发明的进一步改进，所述导热介质为导热油。

作为本发明的进一步改进，所述分水板采用不锈钢板冲压而成。

作为本发明的进一步改进，所述蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体。

作为本发明的进一步改进，所述隔热层为混凝土。

作为本发明的进一步改进，所述支撑圈采用不锈钢制成。

本发明的有益效果是：

1、本发明传统的涡流电锅炉的导热盘管结构改进为竖直管结构，利用温差和重力驱动实现对轴线中部加热管的加热，并直接的将加热管的热量通过导热介质传递给蓄热体进行蓄热，利用顶部的分离水箱实现对加热管的实时注水以防止加热管过热，同时可以额外的产生高温蒸汽；相比于循环热管结构加热效能更高。

2、本发明通过分区的导热区a和导热区b可以通过不同导热面积直接实现不同效率的导热，对流速的依赖性降低。

3、本发明将分离水箱顶部的高温蒸汽直接与蓄热体接触，正向温差时，可以通过蓄热体对高温蒸汽进行正向加热，而方向温差时，可以通过高温蒸汽对蓄热体进行补热；充分利用水蒸气的放热的高势能，不仅可以在锅炉高工作功率环境下对蓄热体的充分加热，同时可以在锅炉低工作功率下保证高温流路的充分供热。

4、本发明利用水冷外壳实现对进液端的预热，利用顶部预热水箱进一步实现预热，同时通过导热翅片实现对加热管的降温，防止加热管过热。

5、导热油材质相对稳定，不易挥发和膨胀，可以长时间保证对管壳机构的防腐。

6、不锈钢烧结网孔密度高，可以提高整个加热管内部的密度，扩大导热面积，保证涡流加热的效能。

7、混凝土强度高，不容易因为长时间的高温而变形，且热阻值也较高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图中：a、涡流加热炉；b、蓄热式换热器；c、预热水箱；d、分离水箱；1、绝缘支撑座；2、限位环；3、支撑底座；4、涡流线圈；5、防护外壳；6、冷却支架；7、支撑顶座；8、加热管a；9、加热管b；10、上夹块；11、下夹块；12、连接凸起a；13、连接凸起b；14、外放热圈；15、蓄热体；16、支撑外壳b；17、导热套b；18、导热板；19、加热管c；20、进水区；21、主蒸发区；22、分水板；23、加液管；24、分管器；25、分加液管；26、过热排汽管；27、低温排液管；28、三通阀b；29、中负载排液管；30、低负载排液管；31、低温进液管；32、高温排汽管；33、低负载进液管；34、中负载进液管；35、高温进液管；36、过热回汽管；37、三通阀a；38、低温进液管；39、蒸发区a；40、蒸发区b；41、蒸发区c；42、水冷区；43、蒸发区d；44、导热区b；45、导热区a；46、预热区；47、连接座；48、隔热外壳；49、发热块。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明为一种10kv叠加式蓄热锅炉，自下而上包括涡流加热炉、蓄热式换热器、预热水箱、分离水箱；

其中涡流加热炉包括一个绝缘支撑座，在绝缘支撑座的两端上设置有限位环，在绝缘支撑座外壁对应限位环之间的位置涡流线圈，在限位环的外圈之间还设置有防护外壳实现对涡流线圈的保护，绝缘支撑座采用陶瓷材料制成；

在绝缘支撑座的内部设置有一个环形的冷却支架，冷却支架为一个环形中空结构的支撑圈，支撑圈采用不锈钢材料制成，支撑圈的中空层为水冷区，通过水冷区为绝缘支撑座进行散热，防止涡流线圈温度过高；

在冷却支架的中部设置有一个环形的连接孔，在连接孔的中部通过一个环形的隔热层连接有一个加热管a，隔热层为混凝土材料；加热管a采用不锈钢制成，利用涡流线圈加热不锈钢的加热管a产生热量；为了提高加热效果，在加热管a内填充不锈钢烧结网构成的发热块；

在涡流加热炉的两端，也就是绝缘支撑座的两端分别设置有支撑顶座和支撑底座，支撑底座用于与地面实现固定安装，支撑顶座用于连接上层的蓄热式换热器阵列；

蓄热式换热阵列包括若干互相堆叠的蓄热式换热器，蓄热式换热器蓄热式换热器包括一个环形的支撑外壳a，支撑外壳a的中部同心固定有一个加热管b，在加热管b内设置有蒸发区b；所述支撑外壳a包括一个上夹块和一个下夹块；在上夹块和下夹块的环形外圈之间设置有外放热圈，外放热圈内设置有导热区a，上夹块和下夹块的环形内圈之间设置有导热套a，加热管b固定于导热套a内壁；在上夹块内部设置有环形的内放热圈，内放热圈内设置有导热区b；其中在上夹块的底部设置有若干柱形的连接凸起a，连接凸起a在导热区b内延伸，连接凸起a的端部为封闭结构；在下夹块的内部设置有环形的内蒸发圈，内蒸发圈内设置有蒸发区d，在下夹块的顶部设置有若干柱形的连接凸起b，连接凸起b在蒸发区d内延伸，连接凸起b的端部为开口结构，在连接凸起a与连接凸起b之间连接有柱形的蓄热体，蓄热体为蜂窝陶瓷蓄热体，蓄热体外壁包覆有铜薄膜，底部为开口；在蓄热体外部与支撑外壳a内部的间隙内填充有导热油构成的导热介质；

所述预热水箱包括一个支撑外壳b，支撑外壳b内部设置有一个环形的预热区，在预热区的中部设置有一个环形的导热套b，在导热套b的中部固定有一个加热管c，在加热管c内设置有蒸发区c，在导热套b的外围直线阵列设置有若干与导热套b同轴的导热板；

所述分离水箱包括一个支撑外壳c，在支撑外壳c的底部设置有进水区，在支撑外壳c的顶部设置有主蒸发区；进水区与主蒸发区之间通过多孔网状的分水板分隔；在进水区的底部设置有一个连接座，加热管c的顶部固定到连接座上，进水区的底部与加热管连通；

其中：不锈钢材质的加热管c、加热管b、加热管a之间通过螺纹接口固定连接，使得蒸发区a、蒸发区b、蒸发区c同轴连通；

在导热区b上分别连接有低负载进液管和低负载排液管；在导热区a上分别连接有中负载进液管和中负载排液管；其中低负载进液管和中负载进液管之间通过三通阀a连接到低温进液管上；低负载排液管和中负载排液管之间通过三通阀b连接到低温排液管上；

相邻的蓄热式换热器互相串联，相邻的蓄热式换热器的导热区a之间通过循环管a连接，相邻的蓄热式换热器的导热区b之间通过循环管b连接，相邻的蓄热式换热器的蒸发区d之间通过循环管c连接；

在主蒸发区的侧壁设置有高温排汽管，所述高温排汽管连接到蒸发区d上，在蒸发区d上还连接有一个过热排汽管，过热排汽管连接到高温热源的进水口上；在进水区的顶部侧壁连接有一个过热回汽管，过热回汽管连接到高温热源的排水口上；

所述水冷区的底部设置有加液管，加热管通过分管器连接有若干分加热管，分加热管环形阵列布置于水冷区的轴向底部；在水冷区的轴向顶部通过若干低温进液管连接到预热水箱的预热区底部，在预热水箱的预热区顶部环形阵列设置有若干高温进液管，高温进液管连接到进水区的底部。

涡流加热炉、蓄热式换热器、预热水箱、分离水箱均同轴固定安装于环形的隔热外壳中。

使用前，通过过热回气管和加液管对预热水箱进行注水，使得预热水箱内注满水，同时使得分离水箱的进水区达到中等液位；

使用时，通过涡流线圈对加热管a以及其中的发热块进行加热，此时，进水区底部的液体会通过重力穿过加热管c、加热管b、加热管a，此时冷水会在加热管a和发热块中受热沸腾，直到蒸发，蒸发产生的热蒸汽会向上排放，同时部分会在加热管c、加热管b内液化，释放热量，剩余部分的水蒸气会进入到分离水箱，局部低温水蒸气会在分水板凝结，并沉积到进水区，而部分高温水蒸气会穿过分水板进入到主蒸发区内，进行高温存储；

而加热管b收集到的部分热量会通过导热套a传递给导热介质，并通过导热介质对蓄热体进行加热，并蓄热；

其中对于水冷区，在涡流加热炉功率较高时，可以通过加液管、低温进液管对水冷区选择性的注入低温水，受热后的低温水会通过温度差上升，从而加热预热水箱中的低温水，进而提高整体设备的水温；

在夜间以及春秋季的低负载情况下，涡流加热炉处于低功率的待机模式，因为对高温蒸汽不存在寻求，所以高温排汽管断开，加热管a、加热管b、加热管c内的水停止沸腾，通过涡流加热炉的待机热量进行加热，此时蓄热体处于低速补充状态，蓄热体内的热量通过导热介质分别传递给导热区b和导热区a；对于一些除湿盘管等能耗较低的工作设备，可以通过三通阀a和三通阀b，仅打开低负载排液管和低负载进液管，蓄热体与导热区b接触面积较小，热阻较大，所以可以使得蓄热体以一个较低的排热模式进行排热；当打开空调、加热风机等设备时，可以通过三通阀a和三通阀b，同时打开低负载排液管和低负载进液管、中负载进液管和中负载排液管使得导热面积较大的导热区a也参与换热，提高蓄热体的排热效率；保证中速的加热模式；在夏季、冬季，耗热量较大时，涡流加热炉完全工作，主蒸发区内的高温蒸汽会依次穿过高温排汽管、蒸发区d、过热排汽管，此时如果高温蒸汽相对温度较低时，温度较大的蓄热体会进一步对高温蒸汽进行加热，以保证良好的利用率，当涡流加热炉工作效率过高时，则高温蒸汽会反之对蓄热体进行加热蓄热，为低能耗模式做储备；当然也可以通过封闭过热排汽管，仅对蓄热体进行加热，也可以继续关闭高温排汽管，对高温水蒸气进行存储，利用高温水蒸气的液化产生的热量对加热管b进行慢速加热，从而实现蓄热体的慢速蓄热。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。