CN107238068A - 浸没式电极蒸汽锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浸没式电极蒸汽锅炉，包括：内筒和电极装置，所述内筒用于装载电解质溶液，所述电极装置与内筒内的电解质溶液接触；内筒与中性线连接，电极装置与相线连接；所述电极装置包括电极盘和电极棒，电极盘上设有不少于两根的电极棒。电流在电解质溶液中传输会产生热量，无需经过热传递，直接使对电解质溶液进行加热，提升了加热效率。

Description

浸没式电极蒸汽锅炉

技术领域

本发明涉及蒸汽锅炉设备，特别是一种浸没式电极蒸汽锅炉。

背景技术

传统的蒸汽锅炉通过燃烧或者给电热阻丝通电的方式产生热量，然后再将热量传递给锅炉中的水，将水加热用于制取水蒸气。这些锅炉一方面容易因为补水不及时出现干烧问题。另一方面，由于热量是从高温热源向周边的所有低温热源传递的，所以在加热过程中，有相当一部分热量传递到其他物体上散失掉，能量的利用效率不高。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种浸没式电极蒸汽锅炉。

为了实现上述目的，本发明提供一种浸没式电极蒸汽锅炉，包括：内筒和电极装置，所述内筒用于装载电解质溶液，所述电极装置与内筒内的电解质溶液接触；内筒与中性线连接，电极装置与相线连接；所述电极装置包括电极盘和电极棒，电极盘上设有不少于两根的电极棒。

所述电极装置与内筒内的电解质溶液接触，由于电极装置与内筒分别与相线和中性线(俗称零线)连接，两者之间形成电位差，使作为导体的电解质溶液中产生电流，电流在电解质溶液中传输会产生热量，无需经过热传递，直接使对电解质溶液进行加热，提升了加热效率。

在水中加入磷酸钠、硫酸钠、硝酸钠等强电解质中的一种或多种，形成电解质溶液，增加液体中的离子浓度，可以显著提升液体的导电率，增大工作电流，提高了锅炉的加热效率。

为了保证输电电路中的电阻不会太大影响加热功率，通常会采用较粗的电极，然而这样导致了电极与水的接触面积较小，不利于对水的快速加热。将电极装置设置为盘状，在盘上安装多根电极棒，在形成通路时，由于有多根电极棒并列设置，形成并联电路，所以电极棒依然能保持一个较低的阻抗，不会影响电路的输电及加热功率。

于本发明一实施例中，所述电极盘有三个，电极盘两两之间距离相等，呈正三角形排布；三个电极盘与三相交流电的三条相线一一对应连接。

浸没式电机蒸汽锅炉采用三相四线式输电，每个电极盘分别和一条相线连接，并均通过电解质溶液和内筒连通，形成用电负载通路。目前我国生产、配送的都是三相交流电。采用呈正三角形对称设置的电极排布，可以更好地适配输入的电流，提升了加热效率，使内筒里的电解质溶液能更快地加热并产生蒸汽，提高了加热效率。

于本发明一实施例中，所述电极棒在电极盘上排布的形状为扇形，扇形的弧形边向外设置。

电极盘呈正三角形排布，这里的内是指朝向电极盘组成的三角形中心的方向，外是指背离电极盘组成的三角形中心的方向。每个电极盘的形状呈扇形或近似扇形，靠近外侧的弧形边可以大致构成一个圆上的三段弧，每段弧之间的相位差为120°。电极棒安装在电极盘的边缘，所以设置在三个电极盘弧形边侧上的电极棒刚好三等分设置在一个圆上。因为盛水的内筒通常为圆柱形，所以电极棒通过电极盘在圆上这样等分设置，可以使内筒里的水加热更加均匀充分，避免因为局部加热导致的加热效率浪费。

于本发明一实施例中，所述电极棒下端向着合拢的方向延伸，同一电极盘上的电极棒之间的间距变小。

电极棒之间的间距从下端往上逐渐变大，当内筒内的电解质溶液液位逐渐升高时，其与电极棒之间接触的表面积也在变大，从而可通过调节内筒水位来实现对电极加热回路中的电阻以及通过的电流的大小的控制。因为液位是可连续升降的，电极棒浸没在电解质溶液中的部分的面积也是连续变化的，因而可实现对加热功率的无级调节。

于本发明一实施例中，所述电极盘上设有通孔，所述电极棒末端刻有螺纹，所述电极棒穿过通孔后通过螺母安装在电极盘上。

通过螺母和螺纹拧在一起对电极棒进行固定安装，便于对电极棒进行调节，以及当电极棒在使用过程中损坏后，更换也较为方便。

于本发明一实施例中，还包括内筒进水管，所述内筒进水管末端分为三根，竖直设置在内筒内，三根内筒进水管设置的位置呈正三角形分布，电极盘所构成的正三角形的中心和内筒进水管构成的正三角形的中心重叠。

刚刚加入内筒的水的温度是最低的。为了保证充分加热和水温尽可能均匀统一，在进水时通过内筒进水管将进水分流为三路，分别与三块电极盘一一对应，使水体分为三个结构近似的加热和对流循环块，使内筒里的电解质溶液的加热更加均匀。

于本发明一实施例中，所述内筒进水管的侧壁上包括不少于两个出水孔，所述出水孔在内筒进水管侧壁上呈周向均匀排布。

通过在竖直排列的内筒进水管上均匀设置多个出水孔，使得出水孔的出水尽可能缓和，不在内筒里形成明显的流动，水位趋于稳定，使内筒里的电极棒的放电端充分地与水接触，保证了电极加热的效率稳定。

于本发明一实施例中，还包括外筒、外筒进水管、外筒出水管和内筒水位调节管；所述内筒设置在外筒内部，所述外筒进水管和外筒出水管分别设置在外筒上，所述外筒出水管和内筒进水管连接，所述内筒水位调节管设置在内筒底部。

先通过外筒进水，再将外筒内的水通过外筒出水管和内筒进水管输送到内筒里，实现供水速率的稳定，避免因为水压变动导致供水不均匀，内筒内的电解质溶液水位波动。可以在内筒水位调节管与外筒进水管外部连接的管道上均设置电动调节阀。在内筒上设置内筒水位调节管，电动调节阀分别设置在内筒水位调节管和外筒进水管的管路上，可以通过外部连接的电动调节阀调节水位的变化，控制锅炉的加热产气效率。

于本发明一实施例中，所述还包括外筒、支架、支架垫板、绝缘垫片、输水管、绝缘法兰和电极支撑管；所述内筒设置在外筒内，所述支架固定安装在外筒内，所述支架垫板固定安装在支架上，所述绝缘垫片设置在支架垫板上，所述内筒架设在绝缘垫片上；所述输水管通过绝缘法兰与内筒外壁安装连接，用于向内筒输水；所述电极支撑管包括支撑座、陶瓷绝缘管和电极杆，所述支撑座环绕固定在陶瓷绝缘管外围；所述支撑座与外筒固定连接，所述电极杆穿过陶瓷绝缘管后和电极盘固定连接。

由于电极直接进入电解质溶液中放电，为了保证安全以及尽可能使电极发出的能量都转化为内筒内的水的热量，需要对内筒进行绝缘处理。但是内筒里盛水后质量较大，同时还要保证内筒和电极装置的稳定，需要采用结构强度较大的材料支撑，一般的绝缘材料难以满足要求。通过在外筒内设置支架，并在支架上铺设支架垫板，在绝缘垫片上架设内筒，支架垫板和绝缘垫片有较大的接触面，使绝缘垫片上承载的压强较小且应力不易集中，保证了使用的稳定性。因为内筒进水管较长，且进水口和电极棒之间的距离较远，故进水管路的阻值相比于内筒通电回路的阻值大得多，电流并不会沿着水流传输出去。

但是因为内筒和输水管大多为金属材质，电流容易在上面传输，因此采用绝缘法兰来连接输水管和内筒，避免了电流沿着输水管道导出。使用陶瓷绝缘管将外筒和电极杆隔开，电极杆可以穿过外筒与电极装置连接，起到传导电力和固定连接电极装置的作用。

于本发明一实施例中，还包括蒸汽出气管和汽水分离器；所述蒸汽出气管管口向下，设置在内筒上方；所述汽水分离器设置在蒸汽出气管管口；所述汽水分离器为上大下小的倒锥形结构，所述汽水分离器下端设有封板，侧壁上开有用于流通水蒸气的通气孔。

在加热过程中，水蒸气中容易混入细小的小水滴，降低蒸汽的品质。通过电极加热将水加热生成蒸汽后，在蒸汽口设置一个倒锥形的汽水分离器，水蒸气和携带着小水滴从通气孔中通过。因为水气分离器多采用金属制成，温度较低，小水滴容易在汽水分离器上冷凝，汇聚到封板上再从靠近封板的通气孔中流回至内筒，水蒸气中的小水滴携带量降低，水蒸气的品质得到提高。

附图说明

图1是本发明浸没式电极蒸汽锅炉结构示意图；

图2是本发明浸没式电极蒸汽锅炉内部结构示意图；

图3是本发明浸没式电极蒸汽锅炉的电极装置和电极支撑管的结构示意图；

图4是图3中B部分放大示意图；

图5是本发明浸没式电极蒸汽锅炉的电极盘的结构示意图；

图6是本发明浸没式电极蒸汽锅炉的电极盘的使用状态示意图；

图7是本发明浸没式电极蒸汽锅炉的进水分配管和内筒的结构示意图；

图8是图2中A部分放大示意图；

图9是本发明浸没式电极蒸汽锅炉的汽水分离器的结构示意图。

图中各附图标记为：

1、内筒；121、支撑座；122、陶瓷绝缘管；123、电极杆；2、电极装置；21、电极盘；22、电极棒；23、螺母；31、内筒进水管；311、出水孔；32、外筒进水管；33、外筒出水管；34、内筒水位调节管；4、外筒；41、支架；42、支架垫板；43、绝缘垫片；5、汽水分离器；51、封板；52、通气孔。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

请参考图1-4，本发明提供一种浸没式电极蒸汽锅炉，包括：内筒1和电极装置2，所述内筒1用于装载电解质溶液，所述电极装置2与内筒1内的电解质溶液接触；内筒1与中性线连接，电极装置2与相线连接；所述电极装置2包括电极盘21和电极棒22，电极盘21上设有不少于两根的电极棒22。

所述电极装置2与内筒1内的电解质溶液接触，由于电极装置2与内筒1分别与相线和中性线(俗称零线)连接，两者之间形成电位差，使作为导体的电解质溶液中产生电流，电流在电解质溶液中传输会产生热量，无需经过热传递，直接使对电解质溶液进行加热，提升了加热效率。

为了保证输电电路中的电阻不会太大影响加热功率，通常会采用较粗的电极，然而这样导致了电极与水的接触面积较小，不利于对水的快速加热。将电极装置2设置为盘状，在电极盘21上安装多根电极棒22，在形成通路时，由于有多根电极棒22并列设置，形成并联电路，所以电极棒22依然能保持一个较低的阻抗，不会影响电路的输电及加热功率。

请参考图5和6，作为一种实施例，所述电极盘21有三个，电极盘21两两之间距离相等，呈正三角形排布；三个电极盘21与三相交流电的三条相线一一对应连接。

浸没式电机蒸汽锅炉采用三相四线式输电，每个电极盘21分别和一条相线连接，并均通过电解质溶液和内筒1连通，形成用电负载通路。目前我国生产、配送的都是三相交流电。采用呈正三角形对称设置的电极排布，可以更好地适配输入的电流，提升了加热效率，使内筒1里的电解质溶液能更快地加热并产生蒸汽，提高了加热效率。

请参考图5，作为一种实施例，电极棒22在电极盘21上排布的形状为扇形，扇形的弧形边向外设置。

如图6所示，电极盘21呈正三角形排布，这里的内是指朝向三个电极盘21组成的三角形中心的方向，外是指背离三个电极盘21组成的三角形中心的方向。每个电极盘21的形状呈扇形或近似扇形，靠近外侧的弧形边可以大致构成一个圆上的三段弧，每段弧之间的相位差为120°。电极棒22安装在电极盘21的边缘，所以设置在三个电极盘21弧形边侧上的电极棒22刚好三等分设置在一个圆上。因为盛水的内筒1通常为圆柱形，所以电极棒22通过电极盘21在圆上这样等分设置，可以使内筒1里的水加热更加均匀充分，避免因为局部加热导致的加热效率浪费。

请参考图3，作为一种实施例，所述电极棒22下端向着合拢的方向延伸，同一电极盘21上的电极棒22之间的间距变小。

电极棒22之间的间距从下端往上逐渐变大，当内筒1内的电解质溶液液位逐渐升高时，其与电极棒22之间接触的表面积也在变大，从而可通过调节内筒1水位来实现对电极加热回路中的电阻以及通过的电流的大小的控制。因为液位是可连续升降的，电极棒22浸没在电解质溶液中的部分的面积也是连续变化的，因而可实现对加热功率的无级调节。

请参考图4，作为一种实施例，电极盘21上设有通孔，电极棒22末端刻有螺纹，电极棒22穿过通孔后通过螺母23安装在电极盘21上。

通过螺母23和螺纹拧在一起对电极棒22进行固定安装，便于对电极棒22进行调节，以及当电极棒22在使用过程中损坏后，更换也较为方便。

请参考图2和7，作为一种实施例，还包括内筒进水管31，所述内筒进水管31末端分为三根，竖直设置在内筒1内，三根内筒进水管31设置的位置呈正三角形分布，电极盘22所构成的正三角形的中心和内筒进水管31构成的正三角形的中心重叠。

刚刚加入内筒1的水的温度是最低的。为了保证充分加热和水温尽可能均匀统一，在进水时通过内筒进水管31将进水分流为三路，分别与三块电极盘21一一对应，使水体分为三个结构近似的加热和对流循环块，使内筒1里的电解质溶液的加热更加均匀。

请参考图7，作为一种实施例，所述内筒进水管31的侧壁上包括不少于两个出水孔311，所述出水孔311在内筒进水管31侧壁上呈周向均匀排布。

通过在竖直排列的内筒进水管31上均匀设置多个出水孔311，使得出水孔311的出水尽可能缓和，不在内筒里形成明显的流动，水位趋于稳定，使内筒1里的电极棒22的放电端充分地与水接触，保证了电极加热的效率稳定。

通过在竖直排列的进水管31上设置若干层出水结构，每层出水结构上的多个出水孔311还等分设置在同一层，使得出水孔311的出水尽可能缓和，不在内筒里形成明显的流动，水位趋于稳定，使内筒1里的电极棒22的放电端充分地与水接触，保证了电极加热的效率稳定。

请参考图1、2和7，作为一种实施例，还包括外筒4、外筒进水管32、外筒出水管33和内筒水位调节管34；所述内筒1设置在外筒4内部，所述外筒进水管32和外筒出水管33分别设置在外筒4上，所述外筒出水管33和内筒进水管31连接，所述内筒水位调节管34设置在内筒4底部。

先通过外筒4进水，再将外筒4内的水通过外筒出水管33和内筒进水管31输送到内筒里，实现供水速率的稳定，避免因为水压变动导致供水不均匀，内筒1内的电解质溶液水位波动。

在其他实施例中，在外筒出水管33和内筒进水管31之间设有水泵。

在其他实施例中，在内筒水位调节管34和外筒进水管32的管路上均设置电动调节阀。

在内筒上设置内筒水位调节管，电动调节阀分别设置在内筒水位调节管34和外筒进水管32的管路上，可以通过外部连接的电动调节阀调节水位的变化，控制锅炉的加热产气效率。

请参考图2，作为一种实施例，还包括外筒4、支架41、支架垫板42、绝缘垫片43、输水管、绝缘法兰和电极支撑管；内筒1设置在外筒4内，支架41固定安装在外筒4内，支架垫板固42定安装在支架41上，绝缘垫片43设置在支架垫板42上，内筒1架设在绝缘垫片43上；输水管通过绝缘法兰与内筒1外壁安装连接，用于向内筒1输水；电极支撑管包括支撑座121、陶瓷绝缘管122和电极杆123，支撑座121环绕固定在陶瓷绝缘管122外围；支撑座121与外筒4固定连接，电极杆123穿过陶瓷绝缘管122后和电极盘21固定连接。

由于电极直接进入水中放电，为了保证安全以及尽可能使电极发出的能量都转化为内筒1内的水的热量，需要对内筒1进行绝缘处理。但是内筒1里盛水后质量较大，同时还要保证内筒1和电极装置2的稳定，需要采用结构强度较大的材料支撑，一般的绝缘材料难以满足要求。通过在外筒4内设置支架41，并在支架41上铺设支架垫板42，绝缘垫片43设置在支架垫板42上，在绝缘垫片43上架设内筒1，支架垫板42和绝缘垫片43有较大的接触面，使绝缘垫片43上承载的压强较小且应力不易集中，保证了使用的稳定性。因为内筒进水管较长，且进水口和电极棒之间的距离较远，故进水管路的阻值相比于内筒通电回路的阻值大得多，电流并不会沿着水流传输出去。但是因为内筒和输水管大多为金属材质，电流容易在上面传输，因此采用绝缘法兰来连接输水管和内筒1，避免了电流沿着输水管道导出。使用陶瓷绝缘管将外筒和电极杆隔开，电极杆可以穿过外筒与电极装置连接，起到传导电流和固定连接电极装置2的作用。

请参考图2、8、9，作为一种实施例，还包括蒸汽出气管和汽水分离器5；蒸汽出气管管口向下，设置在内筒上方；汽水分离器5设置在蒸汽出气管管口；汽水分离器为上大下小的倒锥形结构，下端设有封板51，侧壁上开有用于流通水蒸气的通气孔52。

在加热过程中，水蒸气中容易混入细小的小水滴，降低蒸汽的品质。通过电极加热将水加热生成蒸汽后，在蒸汽口设置一个倒锥形的汽水分离器5，水蒸气和携带着小水滴从通气孔52中通过。因为水气分离器5多采用金属制成，温度较低，小水滴容易在汽水分离器上冷凝，汇聚到封板51上再从靠近封板51的通气孔52中流回至内筒，水蒸气中的小水滴携带量降低，水蒸气的品质得到提高。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，包括：内筒和电极装置，所述内筒用于装载电解质溶液，所述电极装置与内筒内的电解质溶液接触；内筒与中性线连接，电极装置与相线连接；电极装置包括电极盘和电极棒，电极盘上设有不少于两根的电极棒。

2.根据权利要求1所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，所述电极盘有三个，电极盘两两之间距离相等，呈正三角形排布；三个电极盘与三相交流电的三条相线一一对应连接。

3.根据权利要求2所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，所述电极棒在电极盘上排布的形状为扇形，扇形的弧形边向外设置。

4.根据权利要求1所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，所述电极棒下端向着合拢的方向延伸，同一电极盘上的电极棒之间的间距变小。

5.根据权利要求1所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，所述电极盘上设有通孔，所述电极棒末端具有螺纹，所述电极棒穿过通孔后通过螺母安装在电极盘上。

6.根据权利要求2所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，还包括内筒进水管，所述内筒进水管末端分为三根，竖直设置在内筒内，三根内筒进水管设置的位置呈正三角形分布，电极盘所构成的正三角形的中心和内筒进水管构成的正三角形的中心重叠。

7.根据权利要求6所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，所述内筒进水管的侧壁上包括不少于两个出水孔，所述出水孔在内筒进水管侧壁上呈周向均匀排布。

8.根据权利要求6所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，还包括外筒、外筒进水管、外筒出水管和内筒水位调节管；所述内筒设置在外筒内部，所述外筒进水管和外筒出水管分别设置在外筒上，所述外筒出水管和内筒进水管连接，所述内筒水位调节管设置在内筒上。

9.根据权利要求1所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，还包括外筒、支架、支架垫板、绝缘垫片、输水管、绝缘法兰和电极支撑管；所述内筒设置在外筒内，所述支架固定安装在外筒内，所述支架垫板固定安装在支架上，所述绝缘垫片设置在支架垫板上，所述内筒架设在绝缘垫片上；所述输水管通过绝缘法兰与内筒外壁安装连接，用于向内筒输水；所述电极支撑管包括支撑座、陶瓷绝缘管和电极杆，所述支撑座环绕固定在陶瓷绝缘管外围；所述支撑座与外筒固定连接，所述电极杆穿过陶瓷绝缘管后和电极盘固定连接。

10.根据权利要求1所述的浸没式电极蒸汽锅炉，其特征在于，还包括蒸汽出气管和汽水分离器；所述蒸汽出气管管口设置在内筒上方；所述汽水分离器设置在蒸汽出气管管口；所述汽水分离器为上大下小的倒锥形结构，下端设有封板，汽水分离器的侧壁上开有用于流通水蒸气的通孔。