一种浸没式电极热水锅炉技术的制作方法

本申请涉及电极锅炉的技术领域，尤其是涉及一种浸没式电极热水锅炉技术。

背景技术：

电极锅炉是利用含电解质水的导电特性，通电后使水加热产生热水或蒸汽；根据水流与电极的接触方式不同，电极锅炉分成浸没式电极锅炉、喷射式电极锅炉两种结构形式，其中浸没式电极锅炉的电极直接浸没在锅炉炉水中，使炉水与电极紧密接触；而喷射式电极锅炉则是采用水流喷淋到电极上使水与电极进行接触的方式。目前市场上的主流电极锅炉类型为全浸没式电极锅炉。

全浸没式电极锅炉设备采用机械式传动机构来调节运行功率，需要一套较复杂的机械电气调节机构来进行运行功率的调节，如图1所示，相关的机构包括：设于锅炉主体1上的调节盾11、电动调节结构12(包括执行器、减速器)、执行器与锅炉主体1之间的绝缘器13、调节盾11的机械传动系统14、密封装置15等。由于这种机械电气调功装置的存在，使电极锅炉内部、外部的复杂度高，也使其成为产品成本的一个主要组成部份；同时，也由于相关机械与电气部件较多，出现机械故障和电气故障的概率也较高。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本申请的目的是提供一种浸没式电极热水锅炉技术。

本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种浸没式电极热水锅炉技术，包括加热水箱、调节水箱以及功率调节装置，加热水箱的内部设有零电极和相电极；

加热水箱和调节水箱均可形成气相空间、液相空间，气相空间位于液相空间的上方；气相空间和液相空间的分界面为炉水的液面，加热水箱和调节水箱的气相空间相互连通；

功率调节装置包括升功率管路以及降功率管路，升功率管路以及降功率管路的两端分别和调节水箱以及加热水箱的液相空间连通；

升功率管路上固定连接有升功率水泵以及升功率电磁阀，降功率管路上固定连接有降功率电磁阀。

通过采用上述技术方案，通过升功率管路和降功率管路的配合，就能够将调节水箱内部的炉水加入加热水箱内，或者将加热水箱内的炉水排入调节水箱内，就能够实现加热水箱内水位的变化，改变电极浸入炉水的深度，进而达到调节电极锅炉功率的目的，不需要复杂的电气结构，加热水箱内部也没有复杂的机械结构，不需要人员进入水箱内部维修，进而不需要过大体积的水箱，所以在降低了机械故障和电气故障发生概率的同时，还降低建造电极锅炉的成本。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述加热水箱和调节水箱为一个锅炉筒体分成两部分形成，锅炉筒体内部设有水平的隔离板从而使锅炉筒体分成上下两部分，隔离板上方为加热水箱，隔离板下方为调节水箱。

通过采用上述技术方案，加热水箱和调节水箱都位于锅炉筒体内，减少锅炉安装时需要的面积，间接降低建造锅炉所需要的成本。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述锅炉筒体上固定连接有锅炉进水管和锅炉出水管，锅炉进水管、锅炉出水管远离锅炉筒体的一端设有隔离换热器，隔离换热器上固定连接有回流管和供水管，回流管和供水管与热用户的管路连接；

锅炉出水管和锅炉进水管均和加热水箱连通，锅炉出水管上还固定连接有循环水泵；锅炉出水管、隔离换热器、锅炉进水管和加热水箱构成了封闭的循环管路；

升功率管路远离调节水箱的一端连接在锅炉出水管上，且位于锅炉筒体和循环水泵之间，降功率管路远离调节水箱的一端连接在循环水泵和隔离换热器之间。

通过采用上述技术方案，升功率管路连接在锅炉出水管上、循环水泵之前，使升功率水泵的电机功率可以较小，因为升功率水泵的出口位于系统压力最低位置，所需要的升功率水泵的扬程可以较低，这就有利于减小水泵的体积，降低水泵的成本；此外，由于升功率水泵的入口位于调节水箱的液相空间，并且在较低位，因此，升功率水泵的入口始终具有必要的正压力，这就降低了对水泵气蚀余量的要求，也就有利于降低该水泵的成本。同理，由于降功率管路远离调节水箱的一端连接在循环水泵的出口位置，降功率时，只需要打开电磁阀就可以利用循环水泵出口的压力将加热水箱中的水压入到调节水箱，而不必采用另外的动力装置（例如水泵）。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述锅炉进水管上固定连接有膨胀管，膨胀管远离锅炉进水管的一端固定连接有膨胀水箱，膨胀水箱的位置高于锅炉筒体顶面的位置。

通过采用上述技术方案，在加热水箱的内部气压突然发生变化时，加热水箱内部的炉水能被挤压到膨胀水箱内，加热水箱内部的液面高度快速下降，进而使加热功率也快速下降，能够避免加热水箱压力进一步升高的危险。由于该膨胀水箱的设置，使该技术方案还具有一个优势：当膨胀水箱敞开，即与大气连通时，锅炉系统就成为“大气压力下运行的系统”，并且当膨胀水箱与加热水箱的高差在“常压”的定义范围内时，就成为“常压”锅炉设备，并且只需要简单地升高膨胀水箱的安装高度，就可以获得更高的锅炉出水温度。因为提高膨胀水箱的高度即可增加加热水箱内部的压力，从而提高加热水箱内部的工作温度，而不安装该膨胀水箱是不能实现该功能的。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述回流管上固定连接有三通阀，供水管上固定连接有旁通管，旁通管远离供水管的一端和三通阀连通。

通过采用上述技术方案，通过三通阀改变送入换热器内部的水流量，进而改变换热器二次侧（热用户侧）的吸收热量，从而获得两个效果：一个是当锅炉的额定功率大于热负荷时，可以调节供水温度值，使供水温度稳定在热用户所需要的温度水平；另外一个是当锅炉的额定功率小于热负荷时，可以调节三通阀的开度，减少送入到换热器中的回流水流量，从而使锅炉水循环系统的水温升高到所需要温度，避免由于换热器二次侧（热用户侧）的热负荷过大导致锅炉水循环系统的温度不能上升到所需要的数值或功率达不到额定值。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述回流管和供水管之间还设有旁通管，旁通管连通回流管和供水管；

回流管和旁通管上均固定连接有两通阀，回流管上两通阀位于旁通管靠近隔离换热器的一侧。

通过采用上述技术方案，两个两通阀的配合起到一个三通阀的调节作用，同样获得两个必要的效果：一个是当锅炉的额定功率大于热负荷时，可以调节供水温度值，使供水温度稳定在热用户所需要的温度水平；另外一个是当锅炉的额定功率小于热负荷时，可以调节二通阀的开度，减少送入到换热器中的回流水流量，从而使锅炉水循环系统的水温升高到所需要温度，避免由于换热器二次侧（热用户侧）的热负荷过大导致锅炉水循环系统的温度不能上升到所需要的数值或功率达不到额定值。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述锅炉筒体内固定连接有位于隔离板上方的均流板，均流板上开设有多个均匀分布的均流孔，锅炉进水管固定连接在均流板和隔离板之间；

隔离板的下表面固定连接有和零电极内部相通的下水管，下水管和锅炉出水管连通。

通过采用上述技术方案，锅炉进水管连接在分隔板与均流板之间。由于均流板的存在，使锅炉进水均匀向上流动，有利于使筒体内部温度变化均匀，因此有利于三相电流的平衡。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述零电极的侧壁上开设有多个进水孔，且进水孔的密度由上而下逐渐稀疏。

通过采用上述技术方案，使炉水更加均匀的进入零电极内，进而使零电极和相电极更好的对炉水进行加热，使加热的效果更加均匀。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述加热水箱和调节水箱采用分体式设置的方式，使锅炉筒体为加热水箱，调节水箱具有独立的箱体。

通过采用上述技术方案，分体式设置的加热水箱和调节水箱，降低锅炉筒体的高度，进而方便锅炉安装在低楼层高度的建筑中，且分体的加热水箱和调节水箱更加方便运输。

本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述加热水箱内部固定连接有对零电极进行支承的支撑板，支撑板同时将加热水箱内分成上下两部分，支撑板开设有和零电极相通的圆孔；

零电极内部固定连接有水流分配挡板，该挡板上开设有可供炉水通过的通孔，零电极的侧壁上开设有多个进水孔，且进水孔的密度由上而下逐渐稀疏。

通过采用上述技术方案，支撑板起到分隔加热水箱的目的，使进入加热水箱的冷水不会和加热后的炉水混合，实现有组织的进热，水流分配挡板还可以起到消除“旋涡”的作用。

综上所述，本申请具有以下有益技术效果：

1.锅炉内分成加热水箱和调节水箱，且加热水箱和调节水箱通过功率调节装置连接，将加热水箱内的炉水排入调节水箱，也将调节水箱内的炉水补入加热水箱内，达到对加热水箱功率调节的目的，相比较常规的电极锅炉，结构更加简单，减少机械故障和电气故障发生的概率；

2.加热水箱还连通有膨胀水箱，在加热水箱内部的压力急剧增大时，加热水箱内的炉水在压力的作用下进入膨胀水箱内，使加热水箱内的液面快速下降，进而使加热水箱的功率快速下降，避免产生过高压力的危险。

附图说明

图1是背景技术附图。

图2是实施例一中电极锅炉的结构示意图。

图3是图2中a部放大图。

图4是实施例二中旁通管和两通阀设置的示意图。

图5是实施例三中电极锅炉的结构示意图。

图6是图5中b部放大图。

图中，1、锅炉主体；11、调节盾；12、电动调节结构；13、绝缘器；14、机械传动系统；15、密封装置；2、锅炉筒体；21、锅炉进水管；22、锅炉出水管；221、循环水泵；23、均流板；231、均流孔；24、膨胀水管；25、膨胀水箱；26、排气阀；27、绝缘管；3、隔离板；31、下水管；32、横管；33、连通管；4、加热水箱；41、零电极；411、进水孔；42、相电极；43、支撑板；44、圆孔；45、挡板；46、通孔；5、调节水箱；6、功率调节装置；61、升功率管路；611、升功率电磁阀；612、升功率水泵；613、补水控制阀；62、降功率管路；621、降功率电磁阀；7、隔离换热器；71、回流管；72、供水管；73、三通阀；74、旁通管；75、两通阀。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一

参照图2，为本申请公开的一种浸没式电极热水锅炉技术，包括锅炉筒体2以及固定连接在锅炉筒体2内部的隔离板3，隔离板3将锅炉筒体2内部分成上下两部分，锅炉筒体2上部分为加热水箱4，加热水箱4内部设有零电极41和相电极42，加热水箱4内部装有炉水使加热水箱4内部形成液相空间和气相空间；隔离板3的下方为调节水箱5，调节水箱5内部也填充有炉水，同样使调节水箱5内部分成气相空间和液相空间。调节水箱5和加热水箱4的气相空间、液相空间分别连通；锅炉筒体2上还设有功率调节装置6，功率调节装置6对电极锅炉的功率进行调节，电极锅炉的功率根据热负荷大小进行调节，以适配热负荷的需求。

参照图2，锅炉筒体2上固定连接有锅炉进水管21以及锅炉出水管22，锅炉进水管21和锅炉出水管22远离锅炉筒体2的一端设有隔离换热器7，换热器7上的出水口和进水口分别与锅炉进水管21、锅炉出水管22连通，锅炉出水管22上固定连接有循环水泵221，在循环水泵221的作用下，隔离换热器7、锅炉进水管21、加热水箱4以及锅炉出水管22形成一个循环管道系统，将加热水箱4内部加热的炉水送到隔离换热器7内进行换热。换热器7上还固定连接有和热用户管路连接的回流管71、供水管72，供水管72和回流管71与热用户管路连接；加热水箱4加热的炉水在换热器7处进行热量的交换，炉水热量传递后重新进入加热水箱4内进行加热。

参照图2和图3，锅炉筒体2内部还设有若干个（（具体数量为电源相数的倍数，例如：如果采用3相电源，则个数为3，6，甚至9个；如果采用单相电源，则个数为1个，2个，3个等））筒状的零电极41以及设于零电极41内部的相电极42，且零电极41和相电极42围绕着锅炉筒体2的轴线均匀分布，零电极41的下端和隔离板3固定连接。隔离板3的下表面固定连接有多个竖直的下水管31，且下水管31和零电极41一一对应，下水管31和零电极41连通。下水管31的下端设有横管32，横管32和所有的下水管31固定连接，横管32和锅炉出水管22连通。零电极41的侧壁上开设有多个进水孔411，且进水孔411沿着零电极41的表面由上而下由密渐疏设置；因为加热水箱4里的炉水是从隔离板3开始缓慢上升的，为了使炉水更均匀的进入零电极41内，故开设有疏密不同的进水孔411，使炉水均匀地进入零电极41内，便于对炉水进行加热，提高加热的效果。

参照图2和图3，锅炉筒体2内部还设有均流板23，均流板23水平设置位于隔离板3的上方，均流板23上开设有多个均匀分布的均流孔231；锅炉进水管21和锅炉筒体2的连接处位于均流板23和隔离板3之间，所以进入锅炉筒体2内部的炉水首先会进入均流板23的下方，再漫延上升经过均流孔231，使炉水更加均匀地向上流动，使锅炉筒体2内部的温度变化更加均匀，有利于三相电流的平衡。

参照图2，功率调节装置6包括升功率管路61、降功率管路62，升功率管路61的两端分别和调节水箱5以及锅炉出水管22固定连接，升功率管路61上固定连接有升功率电磁阀611以及升功率水泵612，降功率管路62的两端分别和调节水箱5以及锅炉出水管路22上循环水泵221之后的管段连接；降功率管路62上固定连接有降功率电磁阀621；正常状态下升功率电磁阀611和降功率电磁阀621均处于关闭的状态。升功率管路61的两端分别和锅炉筒体2以及锅炉出水管22连接，且其一个端点连接在锅炉筒体2的调节水箱5的液相空间低位处，另一端连接在循环水泵221、锅炉筒体2之间；故在需要提高电极锅炉的工作功率时，保持降功率电磁阀621的关闭状态，打开升功率电磁阀611，启动升功率水泵612，就将调节水箱5内部的炉水泵入锅炉出水管22内部，进入循环管路或加热水箱4之中，使加热水箱4水位上升，进而完成电极锅炉的升功率调节。

参照图2，降功率管路62和锅炉出水管22的连接点位于循环水泵221和隔离换热器7之间，处于最佳的连接位置，降功率管路62靠近调节水箱5的一端连接在升功率水泵612和调节水箱5之间，减少降功率管路62的长度，进一步减少成本，也避免管路过长，造成铺设管路不方便。在需要对降低电极锅炉的工作功率时，只需要保持升功率电磁阀611的关闭状态，打开降功率电磁阀621即可，炉水会在循环水泵221出口的压力作用下炉水进入降功率管路62内，从而进入调节水箱5内部，使加热水箱水位下降，从而完成电极锅炉的降功率调节。

参照图2，升功率管路61上还固定连接有补水控制阀613，故通过补水控制阀613向升功率管路61内进行补水，进而向调节水箱5或加热水箱4内进行补水。

回流管71上固定连接有三通阀73，供水管72上固定连接有旁通管74，旁通管74远离供水管72的一端和三通阀73固定连接，故旁通管74在供水管72和回流管71上构成一个分流通道；通过三通阀73控制进入换热器7内进行热交换的水流量，进而减少炉水对热量的吸收量，进而使再次回到加热水箱4内部的炉水温度提高，使加热水箱4在更短时间内达到最大功率或额定功率，减少电极锅炉达到最大功率或额定功率所消耗的时间。三通阀73可以进行两种基本调节：一是当锅炉的最大加热能力大于热负荷时，三通阀73调节旁通水量，使供水管72内的供水温度正好满足热用户对供水温度的要求；二是当锅炉的最大加热能力小于热负荷时，三通阀73调节旁通管74提高旁通水流量，使锅炉的进水温度升高，从而使锅炉不会因为进水温度偏低而达不到最大供热能力，即：使锅炉始终在最大供热能力下工作，尽最大能力向热用户供热。

参照图2，锅炉进水管21上还固定连接有膨胀水管24，膨胀水管24的上端固定连接有膨胀水箱25，膨胀水箱25的高度高于加热水箱4的高度，且膨胀水箱25的上端为敞开设置，使膨胀水箱25一直和大气保持连通；且膨胀水管24上不添加任何的阀门（防止万一不小心没有打开该阀门造成锅炉承压运行），在锅炉筒体2内部的压力突然升高时，加热水箱4内部的炉水会被快速挤压到膨胀水箱25中，使加热水箱4内部的水位快速下降，进而“自然地”使电极锅炉的功率快速下降直到降低到零功率，提高电极锅炉运行时的安全性。特别是：当膨胀水箱25相对于加热水箱顶部的高度小于10米时，整套锅炉设备成为“常压锅炉设备”，从而可以使整套系统的初投资和运行费用有效下降。膨胀水箱25也可以不与大气连通，此时，锅炉系统为“承压系统”，与常压系统相比，在具有“自然地”快速降低功率的功能的同时，可以提升锅炉的供水温度。

隔离板3上还固定连接有连通管33，连通管33的两端分别伸入加热水箱4和调节水箱5中的气相空间内，故连通管33起到连接加热水箱4和调节水箱5的气相空间的目的，在通过功率调节装置6对电极锅炉的功率进行调节时，调节水箱5内部的炉水进入加热水箱4，则加热水箱4内部液相空间增加，气相空间减少，而此时，调节水箱5中的液相空间减少，气相空间增加；通过连通管33使加热水箱4中气相空间的气体进入调节水箱5的气相空间中，达到使加热水箱4和调节水箱5中的液相空间、气相空间相互切换的目的。

参照图2，连通管33的上端靠近加热水箱4的气相空间顶面设置，避免连通管33的上端过于靠近加热水箱4的液面，从而防止液面的上升导致炉水进入连通管33内；锅炉筒体2的侧壁上还固定连接有和加热水箱4的气相空间连通的排气阀26。初始状态时，首先从排水阀613处通入氮气，将锅炉筒体2内部的空气从排气阀26以及膨胀水箱25处置换出来，以避免锅炉筒体2内部的氧气对锅炉筒体2造成锈蚀。在锅炉筒体2内部存在的氧气的绝大部份被置换出来之后，通过613排水阀向系统管路或锅炉筒体2内部注入适量的炉水，当炉水量足够时，将排气阀26关闭。这里所述的炉水是指纯水中加适量特种电解质后所形成的“电解质水溶液”。

参照图2，锅炉出水管22和锅炉进水管21靠近电极锅炉筒体2侧壁的部分上均安装有绝缘管27，绝缘管27避免锅炉出水管22、锅炉进水管21和电极锅炉外壁的直接接触，绝缘管27具有绝缘的作用，这就使该设备适用于必须采用“小电流接地”方式的电网系统。

实施例二

参照图4，本实施例和实施例一的区别在于：回流管71上没有三通阀73的存在，而是回流管71和旁通管74上均固定连接有两通阀75，或者将三通阀73安装在锅炉进水管21上（附图中未画出）；也也起到和安装于回流管上的三通阀73相同的调节作用。具体实施时，可以根据两类阀门的成本、尺寸或安装空间等因素进行综合考虑后选择。

实施例三

参照图5，本实施例和上述两个实施例区别在于：调节水箱5和加热水箱4采用分体设置的方式；加热水箱4占据整个锅炉筒体4的内部，调节水箱5为独立的箱体。调节水箱5和加热水箱4的液相空间、气相空间均处于箱体的上下两部分；加热水箱4和调节水箱5的液相空间通过功率调节装置6连通，气相空间通过连通管33连通，因为加热水箱4和调节水箱5分体设置，所以本实施例中连通管33上也安装有绝缘管27。膨胀水箱25和调节水箱5连通。

加热水箱4的内部固定连接有支撑板43，零电极41安装在支撑板43上，同时支撑板43将加热水箱4内部分成上下两部分，支撑板43上开设有和零电极41内部连通的圆孔44，零电极41内部固定连接有对水流进行分配的挡板45，挡板45上开设有通孔46；锅炉进水管21和加热水箱4的连接处位于支撑板43的上方，从而使进入加热水箱4的炉水从支撑板43开始向上漫延，再进入零电极41内，经过加热从通孔46流到支撑板43的下方，同时锅炉出水管22和加热水箱4的连接处位于支撑板43的下方，进而使加热之后的炉水进入支撑板43下方才从锅炉出水管22内部流出，故更好的对炉水进行加热。本实施例使锅炉的整体高度降低，是对实施例一的方案进行补充，根据建筑场地的实际情况，选择不同的方案，并且分体设置加热水箱4和调节水箱5的方式，更加容易解决运输尺寸过大的问题，在解决运输不方便的问题的同时，还可以使锅炉设备的最大设计容量提高。

此外将循环水泵221改装到进水21之上、将进水管21与出水管22的接口位置对调、取消安装膨胀水箱25等改装方案均在本申请的保护范围内。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。