CN107023993B - 一种高效环保固体电蓄热锅炉 - Google Patents

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Abstract

一种高效环保固体电蓄热锅炉属于电磁能和相变材料蓄热技术领域，由锅炉外壳、加热元件、温度测量仪、蓄热装置、循环管道、保温材料、循环泵、控制柜、换热装置组成。循环管道搭建成六面体结构骨架，循环管道和电磁加热线圈组成一个加热单元，若干个这样的加热单元组成发热主体。蓄热装置采用聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固—固相变材料，将其放置于由循环管道搭建的加热单元中组成蓄热单元。循环管道是断面为环形的导管，其内管道中充有液体蓄热介质，其外管道接循环泵将蓄热装置中的热量传导至换热装置。本发明具有创新式的加热机构与蓄热方式，体积小、蓄能效率高、低碳环保、充分利用低谷电能等特点。

Description

一种高效环保固体电蓄热锅炉
技术领域
本发明属于电磁能和相变材料蓄热技术领域，特别是涉及到一种高效环保固体电蓄热锅炉。
背景技术
目前北方大部分城市的环保部门已作出了强制性规定，城市以及近郊区严禁燃煤锅炉的项目，大力提倡燃用清洁能源锅炉，结合我国电力实际情况和环境保护政策，电蓄热式锅炉是现在发展趋势。其增加了电网低谷用电量，削减了电高峰的用电量，使电网负荷趋向均衡。
电磁能是社会普遍应用的技术，在各种行业中广泛的运用，电磁加热线圈加热通过把电能转化为磁能，其具有高效节能、安全可靠、寿命长等优点。
聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固—固相变材料，其呈现完全可逆的相转变，相变过程中不出现液态，体积变化小，可以随工作情况制定任意的形状，相变温度比较适宜，性能稳定，材料的力学性能好。
如何将电磁能和聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固—固相变材料有效结构利用于清洁能源锅炉是目前研究的主要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高效环保固体电蓄热锅炉产品，通过其创新式的加热机构与蓄热方式，将电磁能和聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固—固相变材料有效结构利用于清洁能源锅炉，满足清洁能源锅炉的发展趋势及要求。
一种高效环保固体电蓄热锅炉包括锅炉外壳、加热元件、温度测量仪、蓄热装置、循环管道、保温层、循环泵、控制柜和换热装置，所述锅炉外壳的内部安装有加热元件、温度测量仪、蓄热装置、循环管道、保温层、循环泵和换热装置；所述加热元件环绕在循环管道的外部，加热元件通过电缆线与控制柜连接；所述温度测量仪固定安装在锅炉外壳的内部；所述循环管道搭建成六面体骨架结构，循环管道包括外管道和内管道，循环管道分别与循环泵以及换热装置固定连接；所述外管道内部设置有导热液体介质；所述内管道内部设置有蓄热液体介质；所述蓄热装置固定安装在循环管道搭建的六面体骨架结构内部，蓄热装置与内管道内部设置的蓄热液体介质共同蓄热；所述控制柜固定安装在锅炉外壳的外部，控制柜通过电缆线分别与加热元件、温度测量仪、循环泵以及换热装置连接。
所述加热元件为电磁加热线圈，加热元件顺时针或者逆时针缠绕在循环管道的外表面。
所述蓄热装置采用聚乙二醇/聚乙烯醇高分子的固—固相变材料。
所述循环管道的横截面为双层环形管道结构，其内层圆形管道为内管道，外层环形管道为外管道。
所述循环管道搭建的六面体骨架结构的数量为复数个。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
1.通过电磁加热线圈将电能转换为磁能再转换为热能，对比电阻式发热元件，其具有电能损失少，转化效率高的优点。
2.蓄热装置采用的聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固—固相变材料，其相变过程中不出现液态，体积变化小，相变温度比较适宜，性能稳定。
3.循环管道搭建的一个六面体结构骨架，加热元件绕制在循环管道的外部，组成一个加热单元，发热元件主体由若干个这样的加热单元组成，其加热均匀。
4.蓄热装置采用聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固—固相变材料，将其放置于由循环管道搭建的加热单元中组成蓄热单元，由若干个蓄热单元组成蓄热主体，蓄热装置与循环管道的内管道中的液态蓄热介质同时蓄热，蓄热效率高。
5.本发明具有创新式的加热机构与蓄热方式，体积小、蓄能效率高、低碳环保、充分利用低谷电能等特点。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一种高效环保固体电蓄热锅炉的结构示意图。
图2为本发明一种高效环保固体电蓄热锅炉中循环管道搭建的一个六面体结构骨架的结构示意图。
图3为本发明一种高效环保固体电蓄热锅炉中循环管道的剖视结构示意图。
图中，1-锅炉外壳、2-加热元件、3-温度测量仪、4-蓄热装置、5-循环管道、6-保温层、7-循环泵、8-控制柜、9-换热装置、10-外管道、11-内管道。
具体实施方式
如图1所示，本发明的高效环保固体电蓄热锅炉包含锅炉外壳1、加热元件2、温度测量仪3、蓄热装置4、循环管道5、保温层6、循环泵7、控制柜8、换热装置9；所述保温层6设置在锅炉外壳1的内壁上；所述加热元件2为绕制在循环管道5外部的电磁加热线圈；所述循环管道5搭建成多个六面体结构骨架，循环管道5和电磁加热线圈组成一个加热单元，若干个这样的加热单元组成发热主体。电磁加热线圈接通电源，由电磁感应，金属循环管道5产生热量，循环管道5是断面为环形的导管，其内导管为内管道11，内管道11中充有液体蓄热介质，其外层管道为外管道10，其内充有导热介质，外管道10接循环泵7，通过循环泵7驱动外管道10中的导热介质循环，将蓄热装置4中的热量传导至换热装置9。内管道11中的液体蓄热介质以及蓄热装置4中的聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固—固相变蓄热材料对热量进行蓄存。循环管道5的外管道10与循环泵7连接，电磁加热线圈断开电源，循环泵7驱动外管道10中的导热介质循环，循环管道的外管道10与换热装置9连接，将蓄热装置4中的蓄热材料与循环管道5的内管道11液体蓄热介质蓄存的热量传导至换热装置9，通过换热装置9实现热量的交换。
所述蓄热装置4与内管道11内部设置的蓄热液体介质共同蓄热，蓄热装置4采用聚乙二醇/聚乙烯醇高分子固—固相变材料，其呈现完全可逆的相转变，相变过程中不出现液态，相变温度比较适宜，性能稳定。将其放置于由循环管道5搭建的加热单元中构建成蓄热单元，若干个蓄热单元组成蓄热主体。
所述循环管道5的内管道11中的液体蓄热介质与蓄热装置4同时蓄热与放热。
工作过程：固体电蓄热锅炉蓄热时，电磁加热线圈接通电源，电磁加热线圈产生热量，温度测量仪3检测锅炉内的温度变化，蓄热装置4以及循环管内管道11中蓄热液体介质将电磁加热线圈产生的热量蓄存；固体电蓄热锅炉放热时，由循环泵7驱动循环管道5的外管道10中的导热液体介质循环，循环管道5的外管道10与换热装置9连接，导热液体介质通过换热装置9将循环管道5中的高温传导至锅炉外。控制柜8实现对整套装置的控制。
如图2所示，所述循环管道5搭建成多个六面体结构骨架，循环管道5和电磁加热线圈组成一个加热单元，若干个这样的加热单元组成发热主体。发热主体结构可以实现蓄热装置4均匀蓄热，提高蓄热效率，提高电能的利用率。
如图3所示，所述的循环管道5包含外管道10与内管道11，循环管道5由金属材料制成，内管道11内有液体蓄热介质，外管道10内有导热介质，外管道10分别与循环泵7以及换热装置9连接，实现热量的传导。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高效环保固体电蓄热锅炉，其特征是：包括锅炉外壳(1)、加热元件(2)、温度测量仪(3)、蓄热装置(4)、循环管道(5)、保温层(6)、循环泵(7)、控制柜(8)和换热装置(9)，所述锅炉外壳(1)的内部安装有加热元件(2)、温度测量仪(3)、蓄热装置(4)、循环管道(5)、保温层(6)、循环泵(7)和换热装置(9)；所述加热元件(2)环绕在循环管道(5)的外部，加热元件(2)通过电缆线与控制柜(8)连接；所述温度测量仪(3)固定安装在锅炉外壳(1)的内部；所述循环管道(5)搭建成六面体骨架结构，循环管道(5)包括外管道(10)和内管道(11)，循环管道(5)分别与循环泵(7)以及换热装置(9)固定连接；所述外管道(10)内部设置有导热液体介质；所述内管道(11)内部设置有蓄热液体介质；所述蓄热装置(4)固定安装在循环管道(5)搭建的六面体骨架结构内部，蓄热装置(4)与内管道(11)内部设置的蓄热液体介质共同蓄热，蓄热装置(4)采用聚乙二醇聚乙烯醇高分子的固—固相变材料；所述控制柜(8)固定安装在锅炉外壳(1)的外部，控制柜(8)通过电缆线分别与加热元件(2)、温度测量仪(3)、循环泵(7)以及换热装置(9)连接。
2.根据权利要求1所述一种高效环保固体电蓄热锅炉，其特征是：所述加热元件(2)为电磁加热线圈，加热元件(2)顺时针或者逆时针缠绕在循环管道(5)的外表面。
3.根据权利要求1所述一种高效环保固体电蓄热锅炉，其特征是：所述循环管道(5)的横截面为双层环形管道结构，其内层圆形管道为内管道(11)，外层环形管道为外管道(10)。
4.根据权利要求1或3所述一种高效环保固体电蓄热锅炉，其特征是：所述循环管道(5)搭建的六面体骨架结构的数量为复数个。
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