热水蒸汽两用电极锅炉系统的制作方法

1.本技术涉及锅炉供热的领域，尤其是涉及一种热水蒸汽两用电极锅炉系统。


背景技术：

2.锅炉是一种能量转换设备，通过向锅炉中输入化学能化学能或电能电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽或高温水。锅炉中产生的蒸汽或热水可直接为工业生产和人民生活提供所需的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
3.将电能转换为热能的锅炉称为电锅炉，电锅炉有多种类型，其中一类电锅炉设备为：“电极锅炉”，即：利用电极加热原理对水进行加热的锅炉。
4.目前电极锅炉又分为电极热水锅炉和电极蒸汽锅炉两种类型。电极热水锅炉用于提供热水，主要的工作方式为锅炉输出的热能介质为热水，热水与用户管路通过换热器进行换热，锅炉产生的热能通过换热器传递至用户管路，以实现对用户管路内水的加热，为用户供给热水。电极蒸汽锅炉用于提供蒸汽，主要的工作方式为锅炉输出的热能介质为蒸汽，输出的蒸汽直接输送给用户，为用户提供蒸汽。
5.由于每种锅炉只能供给热水或蒸汽中的一种，当用户在不同情况下需要更换热能介质时，则需要同时购买两种锅炉，转换供热锅炉，通过不同的锅炉为用户提供需要的热能介质（热水或蒸汽），操作非常麻烦，成本较高。


技术实现要素：

6.为了减少为用户转换热能形态时的繁琐性，简化操作流程，降低设备的购买成本，本技术提供一种热水蒸汽两用电极锅炉系统。
7.一种热水蒸汽两用电极锅炉系统，包括产生蒸汽的本体、用于为用户供给热能的供热管道以及设置在本体和供热管道之间用于将所述本体中的热能换给所述供热管道的水汽换热器，所述本体侧壁上设有蒸汽出口，所述蒸汽出口通过管道与所述水汽换热器一次侧的进口连接；所述本体侧壁上设有冷凝水进口，所述冷凝水进口通过管道与所述水汽换热器一次侧的出口连接；所述供热管道包括用于接收从用户处流出的冷水的回水管以及用于为用户提供热能的输送管，所述水汽换热器二次侧的进口与所述回水管远离用户的一端连接，所述水汽换热器二次侧的出口与所述输送管远离用户的一端连接，所述输送管上设置有控制所述输送管通断程度的热能调节阀。
8.通过采用上述技术方案，使用时，先将与输送管和回水管分别连接在水汽换热器二次侧的出口和二次侧的进口处，并将蒸汽出口和冷凝水进口通过管道连接在水汽换热器一次侧的进口和一次侧的出口处。本体内产生的蒸汽将从蒸汽出口流至与之连接的水汽换热器一次侧的进口，并顺着水汽换热器到达一次侧的出口，在流经水汽换热器的同时，将与连接至水汽换热器二次侧的供热管道中的、并流经水汽换热器的水进行热交换，从而对向用户供热的供热管道内的水加热。当需要为用户供给热水时，可以通过热能调节阀调节输
送管的通断程度，以调节流至水汽换热器二次侧的水量，当水量较多时，水汽换热器二次侧的水通过水汽换热器的换热后转换为热水，实现为用户供给热水。当需要为用户供给蒸汽时，可以通过热能调节阀调节输送管的通断程度，以调节流至水汽换热器二次侧的水量，当流至水汽换热器的水量较少时，进入水汽换热器二次侧进口的水在到达二次侧出口前将被蒸发为蒸汽，从而满足为用户供给蒸汽的需要。只需要调节流至水汽换热器二次侧的水量即可改变供给用户的热能形态，实现了通过一套设备既能供应热水，也可以实现供应蒸汽的需要。减少了为用户转换热能形态时的繁琐性，简化了操作流程，同时也实现了设备制造厂家的通用化生产，有利于降低设备的成本，提高设备的质量。通过一个设备即可满足供给用户不同形态的热能，相比现有的需要购买两台设备，还大幅度降低了设备的购买成本。
9.可选的，所述本体内安装有内筒，所述本体外侧设置有用于为所述本体供水的补水系统，所述本体内部和所述内筒之间设置有水循环系统，所述本体外侧设置有用于对所述内筒中的水进行加热的电极，所述本体内部和所述内筒内部气路连通。
10.通过采用上述技术方案，通过补水系统可以为本体内部补水（例如：首次调试时加水、运行过程中排气后的补水、系统出现漏水时的补水）；通过循环系统可以平衡调节内筒中的水位，实现对锅炉功率的调节；通过电极可以对内筒中的水进行加热，实现电能和热能的转换过程。
11.可选的，所述水循环系统包括连接在所述本体和所述内筒之间的连接管以及连接在所述内筒上的输出管，所述连接管上安装有循环水泵，所述输出管靠近所述内筒下端设置，所述输出管上设置有控制所述输出管开合程度的泄水阀。
12.通过采用上述技术方案，通过循环水泵可以将本体内的水输送至内筒中，通过打开泄水阀，可以将内筒中的水通过输出管排出至本体内，实现内筒水位高度的调节，并实现对锅炉功率的调节。
13.可选的，所述补水系统包括连通至所述本体内部的进水管道以及安装在所述进水管道上的补水泵。
14.通过采用上述技术方案，通过补水泵可以将外界水通过进水管道输送至本体内，实现对本体内水量的补充。
15.可选的，所述本体外壁上设有排气管道，所述排气管道上安装有排气调节阀。
16.通过采用上述技术方案，当电极将内筒中的水加热且产生氢气时，通过打开排气调节阀可以将产生的氢气通过排气管道及时地排出至外界。
17.可选的，所述排气管道上设置气体检测模块，所述气体检测模块包括用于检测本体内氢气浓度的气体传感器。
18.通过采用上述技术方案，由于在排放氢气的过程中也会排放掉一定量的蒸汽，造成蒸汽的减少。气体传感器的设置使得所产生的氢气量可以被检测，当本体内的氢气达到设定值时开启排气调节阀对本体内的氢气进行排放。
19.可选的，所述水汽换热器一次侧进口的高度高于所述水汽换热器一次侧出口的高度，所述水汽换热器一次侧出口的高度不低于热水蒸汽两用电极锅炉设备上冷凝水进口的高度。
20.通过采用上述技术方案，到达水汽换热器一次侧进口的蒸汽冷凝成水滴后更容易在重力作用下自然到达水汽换热器一次侧的出口且避免在水汽换热器内部形成“水封”，并
从水汽换热器一次侧出口处排出，排出的水将在重力作用下自然流至冷凝水进口中，从而流至锅炉设备内，无需增加动力循环装置（如水泵）即可实现循环，成本更低。
21.可选的，所述水汽换热器二次侧出口的高度高于所述水汽换热器二次侧进口的高度。
22.通过采用上述技术方案，可以实现水或蒸汽的流动方向与其自然流动方向相一致（较轻的液体或气体总是自然上浮到较重的液体或气体的上部），一方面实现了与水汽换热器一次侧介质的逆流换热；另一方面，蒸汽可以顺畅地从出口流出，减少蒸汽中的水雾，提升蒸汽的干度。
23.可选的，所述输送管上安装有用于调节所述输送管流通量的热能调节阀。
24.通过采用上述技术方案，可以调节输送管上的流量，当流量减少时，从水汽换热器二次侧流过的水量就较少，水汽换热器内的水更容易被换热后蒸发为蒸汽。
25.可选的，还包括热回收换热器，所述热回收换热器一次侧进口与热水蒸汽两用电极锅炉设备上的排气管道连接，所述热回收换热器一次侧出口连接有排放管，所述热回收换热器二次侧进口连通有热回收进水管，所述热回收换热器二次侧出口连通有热回收出水管。
26.通过采用上述技术方案，热回收换热器可以将排气管道中排放的蒸汽进行回收利用，实现对热能的充分利用。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
28.本技术通过设置本体直接输出蒸汽，并通过水汽换热器实现对用户水的加热，本体输出的蒸汽经过水汽换热器后换热冷凝成水后再次流回本体内，减少了本体内对高纯水的需求量，同时也使本体内的水质更加容易被控制，本体工作过程更加可靠、安全；而现有的蒸汽锅炉由于直接将蒸汽供给用户，所以需要源源不断的补充水量，而一般水资源中还有杂质，将会在本体内部生成水垢，影响锅炉的使用寿命，所以在对现有的蒸汽锅炉补充水量时，为稳定锅炉的工作状态，需要补充过滤软化、纯化后的水，成本较高；而本方案由于采用炉水循环的方式，不需要太多的补水量（仅在排气排出少量蒸汽时需要补充对应的水量），这就大幅度减少了水处理的费用。所以本技术的方案，除了大大简化了操作流程，降低了设备的购买成本以外，还大大降低了使用成本；
29.气体检测模块的设置，使得可以随时对本体内的氢气进行检测，以根据检测的结果控制排气管道的气体流通量，操作更加精准；
30.热回收换热器的设置，使得在本体排放氢气的过程中，也可以对排放氢气时排放的蒸汽中的热能进行充分利用，提高能源利用的效率。
附图说明
31.图1是本技术的整体结构示意图。
32.图2是为了体现气体传感器另一安装位置所做的示意图。
33.附图标记说明：1、本体；11、蒸汽出口；12、冷凝水进口；2、内筒；3、补水系统；31、进水管道；32、补水泵；4、水循环系统；41、连接管；42、输出管；43、循环水泵；44、泄水阀；5、电极；6、供热管道；61、回水管；62、输送管；63、给水泵；64、热能调节阀；7、排气管道；71、排气调节阀；8、气体检测模块；81、气体传感器；82、检测管道；83、气体检测电磁阀；91、水汽换热
器；92、热回收换热器；93、排放管；94、热回收进水管；95、热回收出水管。
具体实施方式
34.以下结合附图1-2对本技术作进一步详细说明。
35.本技术实施例公开一种热水蒸汽两用电极锅炉系统。参照图1，热水蒸汽两用电极锅炉系统包括本体1、水汽换热器91以及用于为用户供给热能的供热管道6。
36.在本体1侧壁上开设有蒸汽出口11和冷凝水进口12，蒸汽出口11通过管道与水汽换热器91一次侧的进口连接，冷凝水进口12通过管道与水汽换热器91一次侧的出口连接。供热管道6包括用于接收从用户流出的冷水的回水管61以及用于为用户供给热水或蒸汽的输送管62。回水管61远离用户的一端与水汽换热器91二次侧的进口连接，输送管62远离用户的一端与水汽换热器91二次侧的出口连接。本体1内产生的蒸汽将直接通过蒸汽出口11到达水汽换热器91一次侧的进口，从而在水汽换热器91内与回水管61输送至水汽换热器91二次侧内的水进行换热，水汽换热器91一次侧的蒸汽被冷凝成水后从水汽换热器91一次侧的出口排出，然后从冷凝水进口12进入本体1内，水汽换热器91二次侧换热升温后的热能介质也将从输送管62中输送至用户处，实现为用户提供热能。
37.为了实现对供给用户的热能的形态进行调节，在输送管62上安装有热能调节阀64，通过热能调节阀64可以控制输送管62流至水汽换热器91二次侧的水量。当流至水汽换热器91二次侧的水量较少时，到达水汽换热器91二次侧的水还未流至水汽换热器91二次侧出口即蒸发为蒸汽，实现供给用户的热能为蒸汽形式的目的。当流至水汽换热器91二次侧的水量较多时，到达水汽换热器91二次侧的水还未被蒸发为蒸汽即到达水汽换热器91二次侧出口，使得输送给用户的热能为热水形式。因此，通过调节热能调节阀64的开度即可控制流至水汽换热器91二次侧的水量，以控制供给给用户的热能形态，减少了为用户转换热能形态时的繁琐性，简化了操作流程。通过一个设备即可实现既能够为用户供给热水的热能，还能够为用户供给蒸汽的热能，相比现有的购买两台设备，大大降低了设备的购买成本。
38.由于较轻的液体或气体总是自然上浮到较重的液体或气体的上部，因此设置水汽换热器91二次侧出口的高度高于水汽换热器91二次侧进口的高度，可以实现水或蒸汽的流动方向与其自然流动方向相一致，一方面实现了与水汽换热器一次侧介质的逆流换热；另一方便，蒸汽可以顺畅的从出口流出，减少蒸汽中的水雾，提升蒸汽的干度。
39.同时，为了对回水管61流至水汽换热器91内的水量进行控制，便于控制为用户供给的热能形态，在水汽换热器91的二次侧安装有液位传感器（图中未示出），通过液位传感器可以对水汽换热器91二次侧的水量进行监控。当液位传感器检测到水汽换热器91二次侧的水量低于水汽换热器91二次侧出口的高度时，说明此时供给用户的为蒸汽；当需要转换供给用户的热能形态时，只需要增大输送至水汽换热器91二次侧的水量即可。当液位传感器检测到水汽换热器91二次侧的水量高于水汽换热器91二次侧出口的高度时，说明此时供给用户的为热水；当需要转换供给用户的热能形态时，只需要减少输送至水汽换热器91二次侧的水量即可。
40.在安装时，水汽换热器91一次侧进口的高度需要高于水汽换热器91一次侧出口的高度，水汽换热器91一次侧出口的高度需要不低于热水蒸汽两用电极锅炉设备上冷凝水进口12的高度，使得蒸汽可以直接从水汽换热器91一次侧的进口流至水汽换热器91内，在水
汽换热器91内冷凝成水后，可以在重力作用下直接到达水汽换热器91一次侧的出口，并最终在重力作用下流动至冷凝水进口12。无需额外增加动力装置，即可实现水的循环，降低了设备的制造成本。
41.参照图1，在回水管61上还设置有给水泵63，给水泵63可以为回水管61中的水流提供动力，使得回水管61中的水可以顺利的流至水汽换热器91内。
42.参照图1，在本体1内还安装有内筒2，在本体下侧设置有用于为本体1内部供水的补水系统3，在本体1内部和内筒2之间设置有水循环系统4，还设置有用于对内筒2中的水进行加热的电极5。其中，内筒2安装在本体1中部，且内筒2为上端开口的盒状，使得内筒2内的水和本体1内的水互不接触，而内筒2内部和本体1内部气路连通，内筒2中的水受电极5通电后电极5上电阻的作用加热蒸发成的蒸汽可以直接到达本体1中。
43.通过补水系统3可以为本体1内部供给水量，通过水循环系统4可以将本体1内的水输送至内筒2中，或者将内筒2中的水输送至本体1内，使得内筒2和本体1内的水量处于合适位置，也实现了对内筒2中水量的调节，即实现对锅炉的功率进行调节。通过电极5可以对内筒2中的水进行加热，使得内筒2中的水蒸发成蒸汽，蒸汽从蒸汽出口11到达水汽换热器91内，以实现对供热管道6中的水进行换热。
44.当需要调节为用户供给的热能的温度时，可以通过调节内筒2中的水量或调节电极5的工作功率以实现对本体1内压力或温度的调节，从而改变输送至水汽换热器91一次侧的蒸汽的温度，进而改变与水汽换热器91一次侧换热的水汽换热器91二次侧中水的温度，实现输送给用户不同温度的蒸汽或热水。
45.参照图1，补水系统3包括安装在本体1外壁上的进水管道31以及安装在进水管道31上的补水泵32，进水管道31与本体1内部连接，进水管道31远离本体1的一端与外界水源连接。通过补水泵32可以将外界水源(经过处理的满足锅炉工作过程水质要求)的水输送至本体1中，实现对本体1的补水工作。
46.水循环系统4包括连接在本体1和内筒2之间的连接管41以及连接在内筒2底端的输出管42。在连接管41上安装有循环水泵43，循环水泵43可以将本体1内的水输送至内筒2内，为内筒2补充水量；输出管42竖直向下设置，在输出管42上安装有泄水阀44。常态下，泄水阀44处于关闭状态，内筒2中的水无法到达本体1中，当内筒2中的水过多时，可以打开泄水阀44，内筒2中的水直接从输出管42中向下流动，并在重力作用下流至本体1中，使得本体1和内筒2中的水保持在合适的高度。
47.参照图1，在电极5对内筒2中水加热的过程中，本体1内会产生一定量的氢气，当氢气量增加到设定值时，需要及时的将氢气排出，因此，在本体1外壁上还设置有排气管道7，排气管道7通过本体1上端与本体1内部连通。在排气管道7上还安装有排气调节阀71，通过排气调节阀71可以控制排气管道7的开合程度。
48.同时在排气管道7上还设置有对本体1内氢气进行检测的气体检测模块8，气体检测模块8通过plc控制器与排气调节阀71电连接。通过气体检测模块8可以对本体1内的氢气浓度进行检测，plc控制器可以根据气体检测模块8检测的数值控制排气调节阀71的开启和关闭，以实现对氢气排放的控制。
49.参照图1，气体检测模块8包括用于对本体1内气体进行检测的气体传感器81。
50.在本技术的一个示例中，气体传感器81可以直接安装在排气管道7上，当安装在排
气管道7上时，气体传感器81可以安装在排气调节阀71靠近本体1的一侧，通过气体传感器81可以实现对本体1内气体的监控。当气体传感器81检测到本体1内的氢气浓度超出设定值时，控制排气调节阀71打开，本体1内的气体从排气管道7上流出。
51.参照图2，在本技术的另一示例中，也可以在排气管道7上安装检测管道82，检测管道82连通至排气调节阀71和本体1之间，在检测管道82上还安装有气体检测电磁阀83，气体传感器81安装在排气管道7上且位于气体检测电磁阀83远离排气管道7的一侧。常态下，气体检测电磁阀83和排气调节阀71均处于关闭状态，本体1内的蒸汽从蒸汽出口11流出。在本体1工作的过程中，气体检测电磁阀83间断性开启或关闭，使得气体传感器81可以对本体1内的蒸汽含氢量进行检测，从而控制排气调节阀71的排气量，实现按需精确排气。
52.当然，由于不同尺寸的锅炉排气量是不同的，有些锅炉的排气量较少，但是也有些锅炉的排气量较大，当锅炉的排气量较大时，排出的蒸汽直接到达大气中将会产生能量的浪费。
53.因此，当锅炉排气量较大时，可以在排气管道7远离本体1的一端安装热回收换热器92以实现对排放蒸汽的热能的收集利用。
54.参照图1，热回收换热器92一次侧的进口与排气管道7远离本体1的一端连接，热回收换热器92一次侧的出口连接有排放管93，热回收换热器92二次侧的进口连通有热回收进水管94，热回收换热器92二次侧的出口连通有热回收出水管95。通过热回收换热器92可以将排气管道7排放的蒸汽进行收集利用，蒸汽通过热回收换热器92换热后将冷凝成水，冷凝成的水和蒸汽中的氢气将一起从排放管93排出。当然，排放管93远离热回收换热器92的一端可以连接至外界水箱，以实现对水的收集利用。
55.本技术实施例一种热水蒸汽两用电极锅炉设备的实施原理为：通过补水系统3可以实现对本体1的补水以及对本体1内水量的补充，通过水循环系统4可以将本体1内的水输送至内筒2中或者是将内筒2中多余的水输送至本体1中，使得本体1和内筒2中的水保持至设定状态。通过电极5可以对内筒2中的水进行加热，使得内筒2中的水蒸发成蒸汽，然后从蒸汽出口11流出，通过水汽换热器91与用户供热管道6的换热后，蒸汽冷凝成水，冷凝成的水将从冷凝水进口12流回本体1内，实现本体1内水的循环。同时水汽换热器91也可以对为用户供热的供热管道6进行换热，将供热管道6中的水加热成热水或蒸汽。在通过水汽换热器91为供热管道6换热时，通过热能调节阀64可以调节流至水汽换热器91二次侧的水量，当液位传感器检测到水汽换热器91二次侧内的水量低于水汽换热器91二次侧的出口时，证明到达水汽换热器91二次侧的水量较少，到达水汽换热器91二次侧的水在流至出口前已经转化为蒸汽，实现为用户供给的热能为蒸汽形式。当液位传感器检测到水汽换热器91二次侧内的水量高于水汽换热器91二次侧的出口时，证明到达水汽换热器91二次侧的水量较多，水未被蒸发为蒸汽即从水汽换热器91二次侧的出口排出，此时为用户供给的热能形式为热水。通过调节热能调节阀64的开合程度，即可改变输送至水汽换热器91内的水量，实现既可以为用户供给热水也可以为用户供给蒸汽，大大减少了为用户转换热能形态时的繁琐性，简化了操作流程。通过一台设备即可实现为用户供给两种形态的热能，相比现有的需要购买两台设备，大大降低了设备的购买成本。
56.同时气体传感器81也将对本体1内蒸汽的含氢量进行检测，当本体1内蒸汽的含氢量大于设定值时，排气调节阀71打开将过多的氢气排出，保证本体1的正常工作。
57.可以理解的是，在锅炉本体1的下部还安装有排污管道和排污阀；还设置有为锅炉本体1内部的水安装的电导率检测和控制装置等；在回水管61上安装有用于对水预加热的预加热装置，以避免水汽换热器一次侧与二次侧的温差过大、稳定蒸汽输出量；以及还设置有保护装置、调节装置、控制装置等辅助装置。主要用于保证锅炉的正常运行，由于不涉及发明点，因此在此不再详细赘述。
58.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。