CN105890152B - 一种用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，包括高位水箱、低位水箱、零电极和相电极，所述零电极自身构成放置电解质的高位水箱，所述相电极插入高位水箱内，和零电极共同作用于电解质使其发热做功，所述低位水箱中的低位电解质通过循环泵源源不断输入到高位水箱中，高位水箱中的电解质在重力作用下通过调节阀流回低位水箱，所述调节阀通过连杆与外部机械(执行器)相连，外部机械(执行器)通过改变调节阀的开度调节高位水箱的液位，从而改变相电极在电解质中的浸没高度。本发明通过外部机械可以连续调节加热功率，这种方法不会造成功率突变，而且电极寿命长，几乎不发生电解产气，非常安全可靠。

Description

一种用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置
技术领域
本发明涉及电加热领域的电锅炉装置，尤其是涉及一种用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置。
背景技术
电极加热技术是电能直接作用于被加热介质，具有热效率高，电制热响应速度快，电源波动只对出力有影响(不损坏设备本身)等优点，因此在大功率电锅炉上有很好的应用前景。为了有效调节高压电大功率电极加热装置的功率，常见方法是调节电极间电解质的供给量。例如用泵将电解质从相电极喷射到零电极，通过调整泵流量控制电极加热功率。这种方法虽然可以在宽范围内调节电极加热功率，但也存在电解产气和电极腐蚀的不足。
电极加热是对电极之间的电解质溶液施加电压，电解质在电场作用下发生离子迁移从而产生电流发热。在相同电解质浓度下，加热功率不但随着电极间的电压升高而加大，也会随着电极与电解质溶液的接触面积增加而加大。调节电极间的电压控制电极加热功率的方法不适合高压电的大功率电加热装置(锅炉)。
发明内容
本发明提出了一种用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，通过调节电极与电解质溶液之间接触面的方法，从而改变电极浸没的液位高度以对电极加热功率进行连续调节。其技术方案如下所述：
一种用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，包括锅炉高位水箱，低位水箱，零电极和相电极，所述相电极连接电源火线，所述零电极连接电源零线，所述零电极自身构成放置电解质的高位水箱，所述相电极插入高位水箱内，和零电极共同作用于电解质使其发热做功，所述低位水箱中的低位电解质通过水泵源源不断送入高位水箱，高位水箱中的电解质在重力作用下通过液位调节阀流回低位水箱，所述液位调节阀通过连杆与外部机械相连，外部机械通过改变调节阀的开度调节高位水箱的液位，从而改变相电极在电解质中的浸没高度。
所述锅炉本体顶部设置有蒸汽出口，下部直接盛放所述低位电解质。
所述相电极包括一个或多个电极片，所述电极片垂直于高位电解质的水面。
所述相电极通过电极座固定在锅炉本体上部，所述相电极垂直于高位水箱的液面并伸入到零电极构成的高位水箱内，但不与高位水箱直接接触。
所述循环泵的两端分别设置有泵吸入管和泵出水管，所述泵出水管和布水管相连接，所述泵吸入管的另一端连接到锅炉本体下部的低位电解质，所述循环泵设置在锅炉本体外部，并与控制器相连接，所述布水管伸入到高位水箱内部。
所述相电极由电极片构成中心对称的球体或多边形体。
所述高位水箱底部设置有安装有调节阀的出液阀门，所述外部机械采用执行器，所述执行器与控制器相连接。
本发明在完全打开调节阀情况下，液面逐渐降低至电极完全脱离电解质溶液，输出功率为零；调节阀开度关小时，液位逐渐上升直至电极完全浸没在电解质溶液中，输出功率100％。通过外部机械可以连续调节加热功率，这种方法不会造成功率突变，而且电极寿命长，几乎不发生电解产气，非常安全可靠。
附图说明
图1是本发明应用原理中调节阀关小的示意图；
图2是是本发明应用原理中调节阀调大的示意图；
图3是本发明应用于大功率蒸汽电锅炉的示意图。
具体实施方式
电极之间的电压一定并且电解质浓度一定时，单位容积内的离子数量不变，这时电极与电解质溶液的接触面积决定了加热功率的大小。通过调节电解质液位高度改变电极的浸没深度，从而改变了电极与电解质溶液的接触面积，可以实现调控加热功率的目的。在大功率产生蒸汽的电极加热设备中，需保证被加热电解质浓度稳定。
本发明设置了高位和低位两个水箱，使用定流量循环泵维持电解质的循环量以保持高位水箱中电解质溶液的浓度，液位调节阀的开度可以连续改变高位水箱的液位高度，达到调整加热功率目的。这种方法很容易通过对高位水箱进水口的结构设计，确保水流对电极的冲刷作用很小，因此可以做到电解产气的逸出很少，而且电极腐蚀也非常小。
原理如图1和图2所示，将电源25的电压施加在设定相电极21和设定零电极26之间，电极间的电解质发生离子迁移产生电流，电解质被加热。
设定零电极26自身构成高位水箱，内含有高位电解质22，所述高位电解质22和低位电解质24相对，在于高度上的设置不同，所述低位电解质24位于低位水箱28内。高温水箱下部设置有调节阀23，循环泵27能够将低位电解质输送到高位电解质。
当调节阀23开度减小时，高位水箱液位升高导致电极与电解质溶液的接触面积加大，从而加热功率随之加大；当调节阀开度加大时，高位水箱液位下降导致电极与电解质溶液的接触面积减小，加热功率降低。所以调整调节阀开度就可以调控电极加热功率。
如图3所示，本发明实施例中是一个由液位功率调节装置构造的大功率电极蒸汽锅炉，锅炉本体12的下部是低位水箱中低位置电解质6，零电极4自身构成高位水箱14，零电极内是高位置电解质3，相电极由多个电极片2形成垂直于水面的环状体，相电极固定在锅炉本体12上的电极座1内；低位置电解质6通过泵吸入管7进入循环泵8，通过泵出水管9从布水管5送入高位水箱14。
锅炉工作时始终开启循环泵8，防止高位水箱14中的电解质浓度随着水蒸汽的输出变得越来越大，同时防止低位水箱中的电解质浓度随着系统凝结水的回流变得越来越低，开启高低位水箱间的循环泵使溶液不断混合，以保持电解质浓度不变，循环泵8启动后高位置电解质3液位升高，电极片2逐渐插入高位置电解质3中，通过执行器连杆10控制高位水箱底部的阀门11的开度，从而控制高位水箱中高位置电解质3的液位达到调节电极加热功率的目的。
外部机械带动执行器连杆10使阀门11的开度减小，则高位水箱中高位置电解质3的液位逐渐升高，加热功率随之增大；反之，带动执行器连杆10使阀门11开度加大，则高位水箱中高位置电解质3液位降低，加热功率减小。举例：将行程为90度角的电动执行器轴联在执行器连杆10上，对应阀门开度为0度最大、90度最小，通过感应器测量连接相电极的电源线上的输入电流并对应在控制器中换算成输入功率。
假如控制器设定输入功率为额定值的50％，这时如果检测到的功率小于设定值，电动执行器向90度方向旋转一个小角度，阀门开度略微减小一点，然后进入下一个检测周期，如此反复进行，直至检测到的输入功率等于设定值为止；如果检测到的输入功率大于设定值，则电动执行器向0度方向旋转一个小角度，阀门略微开大，再进入下一个检测周期，如此循环直至输入功率等于设定值。
本发明通过外部机械可以连续调节加热功率，这种方法不会造成功率突变，而且电极寿命长，几乎不发生电解产气，非常安全可靠。

Claims (7)

1.一种用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，其特征在于：包括高位水箱、低位水箱、零电极和相电极，所述零电极自身构成放置电解质的高位水箱，所述相电极插入高位水箱内，和零电极共同作用于电解质使其发热做功，所述低位水箱中的低位电解质通过循环泵输入到高位水箱中，所述高位水箱中的电解质在重力作用下通过调节阀流回低位水箱，所述调节阀通过连杆与外部机械相连，外部机械通过改变调节阀的开度调节高位水箱的液位，从而改变相电极在电解质中的浸没高度。
2.根据权利要求1所述的用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，其特征在于：所述锅炉本体顶部设置有蒸汽出口，下部直接盛放所述低位电解质。
3.根据权利要求1所述的用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，其特征在于：所述相电极包括一个或多个电极片，所述电极片垂直于高位电解质的液面。
4.根据权利要求1所述的用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，其特征在于：所述相电极座固定在锅炉本体上部，所述相电极垂直于高位水箱的液面并伸入到零电极构成的高位水箱内，但不与高位水箱直接接触。
5.根据权利要求1所述的用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，其特征在于：所述循环泵的两端分别设置有泵吸入管和泵出水管，所述泵出水管和布水管相连接，所述泵吸入管的另一端连接到锅炉本体下部的低位电解质，所述循环泵设置在锅炉本体外部，所述布水管伸入到高位水箱内部。
6.根据权利要求3所述的用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，其特征在于：所述相电极由电极片构成中心对称的球体或多边形体。
7.根据权利要求1所述的用于高压大功率电锅炉加热电极的液位功率调节装置，其特征在于：所述高位水箱底部设置有安装有调节阀的出液阀门，所述外部机械采用执行器，所述执行器与控制器相连接。
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