CN108954807A - 一种装配式加热水箱、电锅炉及蓄热锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式加热水箱和由该加热水箱组成的装配式电锅炉，同时也公开了一种由该装配式电锅炉组成的整体装配式蓄热锅炉和分体装配式蓄热锅炉。其中，装配式加热水箱和检修配电柜可以组合成装配式电锅炉或者整体装配式蓄热锅炉。装配式蓄热水箱和装配式电锅炉可以组合成分体装配式蓄热锅炉。本发明通过分别将蓄热水箱、加热水箱、电加热器及检修配电柜拆分成标准部件，使其在实现其加热、蓄热、放热等功能的同时，在施工现场可以快速完成组装，不仅实现了各产品的工业化、标准化、模块化，使其变成可以规模化生产和复制的产品；还加快了工程进度，降低了生产和维护成本，保证了工程质量。

Description

一种装配式加热水箱、电锅炉及蓄热锅炉

技术领域

本发明涉及一种装配式加热水箱和由该加热水箱组成的装配式电锅炉，同时也涉及由该装配式电锅炉组成的整体装配式蓄热锅炉和分体装配式蓄热锅炉，属于电供热技术领域。

背景技术

为了减轻雾霾，社会上正在大力推广电锅炉和电蓄热装置。目前，市面上的电锅炉为不同工厂生产的不同系列产品，材料标准规格化、零件部件标准化的程度不高。众所周知，产品标准化对提高产品技术水平、保证产品质量和可靠性，降低生产成本与消耗有至关重要的促进作用。

另外，现有的电蓄热系统集成化程度不高，一般将电锅炉、蓄热装置和检修配电柜单独放置，占地面积大，需要连接的水电管路施工费用高，施工周期普遍较长，施工期间对环境影响大而且安全和质量也难以保证。

并且，由于每个项目所需要电锅炉的功率以及现场条件所能够摆放的电锅炉空间各不相同，传统电锅炉在工厂加工为成品再运输到工地，与现场需求适应性较差；传统的电蓄热装置在现场下料施工，损耗大，环境污染重，产品质量和工期也较难保证。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种标准化设计，所有部件工业化生产后，在现场组装的装配式加热水箱。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种由上述装配式加热水箱组成的装配式电锅炉。

本发明所要解决的再一技术问题在于提供一种由上述装配式电锅炉组成的整体装配式蓄热锅炉和分体装配式蓄热锅炉。

为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种装配式加热水箱，包括由多块标准板和加热板拼接成的加热水箱，所述加热水箱内部、靠近所述加热水箱的上部和下部的位置对应设置有上布水器、下布水器，所述下布水器上方距离所述下布水器预设距离设置有至少一组电加热装置。

其中较优地，所述加热水箱为由多块所述标准板和所述加热板拼接成方形体结构；每块所述标准板和所述加热板的尺寸和形状相同，并且每块所述标准板和所述加热板的尺寸依预设的标准尺寸制作。

其中较优地，所述加热板拼接在一起并位于所述加热水箱某一侧的最下部，所述加热板上呈阵列式排布着固定对应的电加热装置的带法兰加热管；所述加热管的一端与加热板焊接，所述加热管的另外一端与对应的所述电加热装置通过法兰连接；当每块所述加热板上排布的所述电加热装置功率、数量相同时，对应所述加热管的排布方式、数量、管径、长度以及相邻所述加热管之间的间距相同。

其中较优地，所述电加热装置在水箱宽度方向单边或者对应两边插入，在所述加热水箱插入所述电加热装置方向上的电加热装置总长度应超过该方向所述加热水箱长度的二分之一；并且，所述电加热装置插入加热管的部分应设置为不发热的冷端。

其中较优地，所述电加热装置包括直接电加热型电加热装置和间接电加热型电加热装置；所述直接加热型电加热装置是直接将法兰式电加热器穿过所述加热板上的加热管插入所述加热水箱的介质中；所述间接加热型电加热装置是将电加热器插入封闭的带法兰管状容器内，再将所述带法兰管状容器穿过所述加热板上的所述加热管插入所述加热水箱的介质中。

其中较优地，所述上布水器、所述下布水器在所述加热水箱内均匀分布出水点，并且，所述上布水器的开口方向朝上，所述下布水器的开口方向朝下。

其中较优地，在距离所述加热水箱顶部预设距离的位置设置放气管；或者在所述加热水箱的上方设置开式膨胀水箱，所述开式膨胀水箱与所述加热水箱通过管道连通；所述加热水箱的底部、顶部和外表面依次设置有保温层及保护层，所述加热水箱安装在由水泥或钢制制成的基础上。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种装配式电锅炉，包括上述的装配式加热水箱和控制电加热器的检修配电柜；其中，所述检修配电柜与所述加热水箱的电加热器插入侧背靠背安装，所述加热水箱内部和进水、出水管道上设置液位传感器和温度传感器。

其中较优地，所述检修配电柜包括强弱电进线端、控制所述电加热装置的电气元件、电锅炉控制器以及所述电加热装置与所述电气元件之间的连接线缆，所述检修配电柜的宽度与其对应的所述加热板的宽度相同，所述检修配电柜的顶部设置有防水层，所述检修配电柜下部为用于插入或抽出所述电加热装置，进行安装或检修所述电加热装置的检修区，所述检修区设置有风扇；

每个所述检修配电柜与所述加热板一一对应，在没有所述检修配电柜的所述加热板外设置有保护罩。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种整体装配式蓄热锅炉，包括上述的装配式电锅炉。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种分体装配式蓄热锅炉，包括蓄热水箱和上述的装配式电锅炉；其中，所述蓄热水箱为由多块标准板拼接而成的方形体结构，所述蓄热水箱上设置有上布水器和下布水器。

其中较优地，所述蓄热水箱与所述装配式电锅炉分开放置；或者，所述蓄热水箱与所述装配式电锅炉背靠背放置；

所述装配式电锅炉的上布水器出水管通过管道及蓄热水泵与所述蓄热水箱的上布水器进水管连接，所述蓄热水箱的下布水器出水管通过管道与所述装配式电锅炉的下布水器进水管连接；所述蓄热水箱内介质的液位高于所述装配式电锅炉内介质的液位预设距离，所述装配式电锅炉的上布水器低于所述装配式电锅炉内液面预设的距离。

与现有技术相比较，本发明所提供的装配式加热水箱、装配式电锅炉、整体装配式蓄热锅炉及分体装配式蓄热锅炉通过分别将标准板、加热板、电加热装置以及配电柜等材料标准规格化、零件部件标准化通用化，使加热水箱、蓄热水箱、电锅炉和蓄热锅炉变成可以规模化生产和复制的产品，保证了以上设备的质量和可靠性，而且通过现场装配组合的方式，使得加热水箱、电锅炉和蓄热锅炉可以高度集成为一体并可以根据项目情况因地制宜的设计，摆脱了传统锅炉产品规格型号少的制约，并且降低了设备和系统的安装成本，缩短了工期、减少了占地面积，降低了生产和维护成本。

本发明实现了产品标准化设计制造、高度一体化集成和现场装配式生产，对传统的电锅炉和蓄热锅炉产品工艺有较大的颠覆，与国家大力推广装配式生产，实现建筑产业现代化理念相符，在目前清洁供暖势在必行的背景下，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明所提供的装配式电锅炉的主视图；

图2为本发明所提供的装配式电锅炉的侧视图；

图3为本发明所提供的装配式电锅炉中，电加热装置安装于加热板上的示意图；

图4为本发明一个实施例所提供的装配式电锅炉中，装配式加热水箱与配电柜相结合的立体结构图；

图5为本发明另一个实施例所提供的装配式电锅炉中，装配式加热水箱与配电柜、接线柜相结合的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明所提供的装配式加热水箱包括由多块标准板2和加热板3拼接成的加热水箱，在加热水箱内部、靠近加热水箱的上部和下部的位置对应设置有上布水器、下布水器，在下布水器上方距离下布水器预设距离设置有至少一组电加热装置4。当加热水箱的体积较小时，上、下布水器可以简化为上、下布水管。当装配式加热水箱的电加热装置通电发热后，可以将加热水箱内的介质升温加热。

在本发明的一个实施例中，加热水箱为由多块标准板2和加热板3拼接成方形体结构。每块标准板2和加热板3的尺寸和形状相同，并且每块标准板2和加热板3的尺寸依预设的标准尺寸制作。例如，标准板2和加热板3的尺寸可以统一采用1000mm*1000mm或1000mm*500mm标准板2和加热板3可以采用镀锌钢板、不锈钢板等金属材料或者玻璃钢等非金属材料制成。其中，标准板2之间、加热板3之间及标准板2和加热板3之间有螺栓连接和焊接两种方式，当采用螺栓连接时，相邻标准板或加热板之间采用耐高温密封垫片进行密封。

其中，为了保证装配式加热水箱内加热均匀，在加热水箱内放置电加热装置的一侧或多侧称为加热侧，加热侧最下部的标准板为加热板。在每块加热板上呈阵列式排布着固定对应的电加热装置的插入管道。该管道的预设长度为5～30厘米，也可称之为加热管。其中较优地，当每块加热板上排布的电加热装置功率、数量相同时，对应加热管的排布方式、数量、管径、长度以及相邻加热管之间的间距相同。

在本发明的另一个实施例中，所有加热板3拼接在一起并位于加热水箱某一侧的最下部，每块加热板3上呈阵列式排布有用于固定对应的电加热装置4的加热管。每块加热板3上设置的加热管的数量为至少一个，且依电加热装置4的数量而定。例如，如图1所示，可以在每块加热板3上设置12个呈阵列式排布的加热管，从而使得加热板3上安装的电加热装置4位于下布水器上方且距离下布水器30～50厘米的位置。具体的，每个加热管上设置有第一法兰(如图3所示的第一法兰31)，第一法兰用于固定对应的电加热装置4。每块加热板3上安装的电加热装置4位于下布水器上方且距离下布水器预设距离的位置。

综上所述，通过在工厂预制规格统一的标准板2、加热板3，可以根据项目实际需要在项目现场快速装配不同容量的加热水箱。并且，加热板3在工厂提前开设好加热管，在项目现场只需将电加热装置4穿过加热管与加热板固定即可，大大缩短了工期；通过将加热板3统一安装于加热水箱的最下部，使后期维修更加方便。

如图1和图2所示，在加热水箱的上部设置有与上布水器连接的上布水器总水口，在加热水箱的下部设置有与下布水器连接的下布水器总水口；在加热水箱上还设置有检修口8、检修梯9、排污口7、溢流口10及补水口11，检修口8设置在加热水箱的顶部，检修梯9设置在加热水箱的一侧且可以通向检修口8的位置，通过检修梯9和检修口8可以方便工作人员随时对本加热水箱进行调试与检修。排污口7设置在在加热水箱的下部，并与排污管连接；通过排污口7可以将加热水箱内的介质中含有的杂质或污物排出到加热水箱外部。溢流口10和补水口11分别设置在加热水箱的上部，当加热水箱内的介质超出加热水箱容积的上限时，通过溢流口10将多余的介质排出到加热水箱外部。当加热水箱内的介质低于加热水箱容积的下限时，可以通过补水口11向加热水箱内补给。其中，加热水箱内的介质可以是水或水的溶液(溶液内可掺混其他高蓄热密度材料)。

在本装配式加热水箱中，还可以在距离加热水箱顶部预设距离的位置设置放气管，或者在加热水箱的上方直接设置开式膨胀水箱。开式膨胀水箱与加热水箱通过管道连通，这样可以使得加热水箱的液面满水，并且消化水加热后的膨胀量。放气管或开式膨胀水箱的尺寸和高度根据项目具体需求和参数计算；其中较佳地，放气管的顶部做弯头或者三通，并引入安全的排水点。

为了保证本装配式加热水箱的保温效果，可以在加热水箱的外表面依次设置保温层及保护层，并将本装配式加热水箱安装在由水泥铸成或者钢制成的基础1(如图1所示的条形基1)上。其中，水箱保温层可以采用玻璃棉、岩棉、聚氨酯发泡中任意一种或多种保温材料制成；并且保温层具有预设厚度。其中较佳地，保温层的厚度不低于5厘米。保护层可以采用不锈钢、彩钢板、镀锌铁皮等金属材料或者塑料等非金属材料制成。上布水器、下布水器可以采用镀锌钢管、不锈钢管等金属材料制成的管道连接而成，也可以采用耐高温塑料管等非金属材料制成的管道连接而成。上布水器与下布水器可以根据加热水箱的形状、体积进行设置，其中，优选采用H型布水器，此时上布水器安装在距离加热水箱顶板10～80厘米的位置，下布水器安装在距离加热水箱底板10～80厘米的位置，上、下布水器可以通过在加热水箱内安装支架使其固定。

通过上、下布水器使液态的蓄热介质(简称为介质)以重力流平稳地从下布水器总水口导入加热水箱内，被电加热器加热后由加热水箱的上布水器引出，上、下布水器在加热水箱内均匀分布出水点，使上、下布水器的进出水孔的介质流速足够小，并确保介质在加热水箱内均匀分配，减少扰动和对斜温层的破坏，使得本装配式加热水箱输出的介质达到均温、稳定。因此，加热水箱通过下布水器流入被加热的介质后，被电加热装置4加热后从上布水器流出，并通过循环泵输送到末端(被加热端)。当电加热器停止加热后，下布水器进入的温度较低的介质可以将本装配式加热水箱内的温度较高的介质彻底从上布水器顶出放热，避免了本装配式电锅炉内残余热量的浪费。

本装配式加热水箱也可以起到蓄热作用。具体地说，将低谷电时段加热后的介质，利用温度分层的原理进行放热，也就是通过上布水器将水箱内的高温介质抽出，通过水泵输送到末端或者板式换热器放热后变为低温介质，然后从下布水器回到水箱下部内。由于低温介质密度大，流速缓慢，会将水箱内的高温介质从上布水器逐渐顶出，实现放热过程。

为了尽量减少新进入的介质对加热水箱中原有介质的扰动，通常上布水器的开口方向朝上，避免有直接向下冲击斜温层的动量，下布水器的开口方向朝下，避免有直接向上的动量。并且，当加热水箱体积较大时，上下布水器采用H型布水器结构；当加热水箱体积较小时，上下布水器可以去掉支管，仅保留主管并在主管上开孔，简化为上下布水管结构。

在安装上布水器和下布水器时，可以将上布水器和下布水器在工厂中预制加工为管段，在管段上预设有多个布水孔，管段之间的连接方式为焊接或螺纹连接。在项目现场，根据布水需要直接将上布水器和下布水器的各管段快捷连接即可，这样缩短了工期，简化了人工操作。

如图3所示，每块加热板3上的加热管所固定的电加热装置4包括管状容器41及电加热器42。电加热器42由至少一根固定在法兰基座上的电加热管组成；管状容器41的一端密封且位于加热水箱内，管状容器41的另一端用于穿入电加热器42；管状容器41的另一端还设置有用于注入传热介质的注料口44。距离管状容器41一端预设距离的位置设置有第二法兰43，第二法兰43上设置有用于固定电加热器42的连接孔。其中，管状容器41可以采用导热率高的金属管，在电加热器与容器内壁之间的间隙内灌注传热介质。该传热介质可以为无机传热介质或者热管传热介质、导热油、导热膏或者固体导热粉末(如金属粉末、石英砂粉末或混合粉末等)，其中优选为无机传热介质。电加热管42可以采用金属电加热管或石英电加热管，金属电加热管或石英电加热管的具体结构和工作原理为现有成熟技术，在此不再赘述。

通过电加热管42加热管状容器41内的传热介质，传热介质快速加热管状容器41，进而通过管状容器41加热加热水箱内的介质。该加热过程使电加热管42与加热水箱内的介质彻底分离，避免电加热管42表面发生结垢现象，使得电加热管42的使用寿命大为延长，提高了本装配式电锅炉的安全性(例如避免发生漏电现象)，并且间接电加热装置可以通过延长管状容器在水箱中的加热长度来实现加热水箱的均匀加热，

需要说明的是，当管状容器41内灌注无机传热介质时，需要将管状容器的空腔内部抽真空并经过钝化等工艺处理，并在工厂将电加热器与管状容器焊接密封后，从注料口灌注传热介质并封口，然后将整体的间接加热装置插入加热管后用法兰密封。其中，传热介质优选无机传热介质，该无机传热介质具有传热迅速、轴向热流密度大、启动速度快、腔体内部压力低、工作可靠、使用寿命长且不与腔体金属产生化学反应等诸多优点。

为了实现电加热装置4的标准化，电加热装置4的型号、功率、尺寸及结构相对固定。电加热装置4的数量由供热量除以每个电加热装置的功率取整决定。而每块加热板3上的电加热装置4和加热管的数量，由电加热装置4总数量除以加热板3的总数量确定。如果除不尽，余下的电加热装置4均匀分布在位于本装配式电锅炉中间位置的一块或几块加热板3上为最佳。需要说明的是，加热板3上安装的电加热装置4的数量也要受到加热板3自身面积和强度的限制。

需要说明的是，本发明中的电加热装置4有直接电加热型和间接电加热型两种实现方式。所谓直接加热型电加热装置是直接将法兰式电加热器穿过加热板上的加热管插入加热水箱的介质中。该法兰式电加热器由固定在法兰底座上的多个呈集束排列的电热元件组成，电热元件可以是任意规格和形状的。电热元件的材质可以为不锈钢或碳钢等材质。法兰式电加热器的法兰底座与加热管上的第一法兰通过螺栓连接固定，法兰式电加热器的另一端插入加热水箱的介质中，当电热元件通电发热时，将加热水箱内的介质直接加热。

所谓间接加热型电加热装置是将电加热器插入封闭的管状容器内，在电加热器与容器内壁之间的间隙内灌注传热介质。该传热介质可以为无机传热介质或者热管传热介质、导热油、导热膏或者固体导热粉末(如金属粉末、石英砂粉末或混合粉末等)，并将管状容器穿过加热板上的加热管插入加热水箱的介质中。管状容器插入电加热器的一端，在容器壁上焊接有法兰，并与加热管上的第一法兰通过螺栓连接固定。管状容器的另一端伸入加热水箱的介质中。当电加热器通电发热时，先将管状容器内的传热介质加热，通过传热介质将管状容器壁加热，再通过管状容器壁将加热水箱中的介质加热。

上述装配式加热水箱，通过内置的电加热装置可以将水箱内的介质加热或者将进入水箱的介质加热后升温后，通过水泵输送到需要供热的场所。加热水箱也可以起到蓄热作用，并将低谷电时段加热后的介质，利用温度分层的原理进行放热。也就是说，通过上布水器将水箱内的高温介质抽出，通过水泵输送到末端或者板式换热器放热后变为低温介质，然后从下布水器回到水箱下部，由于低温介质密度大，流速缓慢，会将水箱内的高温介质从上布水器逐渐顶出，实现放热过程。

在上述装配式加热水箱的基础上，本发明还提供了一种装配式电锅炉。它包括检修配电柜和上述的装配式加热水箱，其中在加热水箱内部和进水、出水管道上设置液位传感器和温度传感器。如图4所示，在装配式加热水箱外部对应于加热板及电加热装置4的位置设置有检修配电柜12。检修配电柜可以为电加热装置的控制柜，也可以为其他设备如水泵的检修配电柜或者系统控制柜，还可以为电加热装置的接线柜13。其中，控制部件可以是单片机、PLC及DDC控制器等，以便实现高低液位报警、低液位补水、高低温度报警、低温启动或加载电加热器、高温停机或减载电加热器以及定时开关锅炉等控制功能。为了实现产品标准化，每一个检修配电柜12的外形尺寸、颜色、内部结构和对应的电加热装置4之间的控制线路相对固定。

在本发明中，检修配电柜的显著特点是下部为检修区，除接线外不设置其他电气元件，电热元件可以从检修区内抽出进行检修。检修区对应设置检修门，检修门上可以设置风扇，以避免电加热装置发热对检修配电柜内电气元件的影响。在本发明的一个实施例中，检修配电柜12上对应于电加热装置4的位置设置有检修口和检修区。检修配电柜的柜门上可以设置电流表、电压表以及电量测量表、控制和报警按钮、显示屏，并在与检修区对应位置设置散热格珊和散热风扇，以便及时将电加热器通电发热时散发的热量排出，以免影响电气元件的使用寿命。

检修配电柜12可以与加热水箱共用水箱基础1，此时，控制和报警按钮以及显示屏可以设置在便于操作或者观察的位置。另外，检修配电柜12与加热水箱之间设置有保温防护层，用以避免电加热装置4的热量传递到检修配电柜12，而使得检修配电柜12的表面温度升高。其中较佳地，检修配电柜12的宽度与其对应的加热板3的宽度相同，并且检修配电柜12的顶部设置有防水层，用以避免加热水箱出现溢流、使得加热水箱内的介质流到检修配电柜12上。

检修配电柜12包括强弱电进线端、控制电加热装置的电气元件、电锅炉控制器以及电加热装置与电气元件之间的连接线缆，检修配电柜的宽度与其对应的加热板的宽度相同，检修配电柜的顶部设置有防水层，检修配电柜下部为用于插入或抽出电加热装置，进行安装或检修电加热装置的检修区，检修区设置有风扇；每个检修配电柜与加热板一一对应，在没有检修配电柜的加热板外应设置保护罩，对加热板上电加热装置的接线端进行保护。

在上述实施例中，将检修配电柜12设置在加热水箱外部且对应于加热板3的位置上，不仅减少电加热装置4到检修配电柜12的连接线缆长度，还便于对电加热装置4的接线端进行检修以及对电加热装置4的检修和更换。并且，还可以将水泵的检修配电柜或者系统控制柜都集成安装在装配式电锅炉上的检修配电柜内，从而可以取消传统技术中专门用于放置检修配电柜的配电室，节约土建和电缆桥架的造价和安装成本，减少占地面积，有助于将水泵、板式换热器和本装配式电锅炉组成一体化机组。

在上述装配式电锅炉中，当加热水箱体积较小时，可以将输入水箱的介质加热到预设的温度并通过水泵输送到需要供热的场所，起到锅炉的作用。另外在这种情况下，上、下布水器可以简化为带布水孔的上、下布水管。加热水箱也可以实现蓄热和放热功能，这时可以通过内置的电加热装置在低谷电时间段将水箱内介质加热到预设的温度，并利用温度分层的原理进行放热。

蓄热锅炉为保证装配式加热水箱底部均匀加热，电加热装置应在水箱边长较小的宽度方向单边或者对应两边插入，并且在加热水箱插入电加热装置方向上的电加热装置总长度(如果是单边插入，则是一根电加热装置插入水箱的长度；如果是对应两边插入，则是两根电加热装置插入水箱的总长度)应该超过该方向水箱长度的二分之一。

在蓄热锅炉中，由于电加热管的长度受到制作工艺限制，可以选择间接加热型电加热装置如热管式电加热装置，通过延长插入电加热器的管状容器如热管的长度，实现蓄热锅炉的底部均匀加热。

整体装配式蓄热锅炉的结构与装配式电锅炉相同，其加热水箱体积和电加热装置功率能够满足项目低谷电时间段的蓄热量需求和全天的供热需求，并可以通过控制部件结合软件设计，增加对放热水泵的变频控制、系统电动阀的调节控制、板式换热器一二次侧进出水温度和二次侧供热水泵的控制，实现蓄热锅炉自蓄热工况，加热水箱单独供热工况，蓄热锅炉边蓄热边供热工况，加热水箱与电加热装置联合供热工况联合供热工况。整体装配式电蓄热系统主要由整体装配式电锅炉、放热水泵、板式换热器和系统切换电动阀组成，系统工况具体说明如下：

1.蓄热锅炉自蓄热工况：在预设的启动时间，在加热水箱底部的全部电加热器按照预设的控制程序逐步启动加热，将加热水箱内的介质加热到所需要的温度，或者达到预设的停止时间，电加热器按照预设的控制程序逐步停止加热。其中较佳地，可以对电锅炉内的电加热装置采用先开先关的方法停止加热，蓄热工况完成。在整体装配式蓄热锅炉的蓄热工况过程中，放热水泵处于关闭状态。

2.加热水箱单独供热工况：在预设的时间，放热水泵启动，将加热水箱储存的高温介质从上布水器抽出，经过板式换热器或者其他放热末端放热变为低温介质后，从下布水器回到加热水箱内，并将加热水箱内的高温介质不断顶出。当外界负荷变化时，可以通过放热水泵变频或者加热水箱下布水器进水总管电动阀的开启大小调节加热水箱的放热量以适应外界负荷的变化，直到预设的供热截止时间，或者上布水器的出水温度低于预设值时，放热工况完成。

3.蓄热锅炉边蓄热边供热工况：如果在低谷电时间需要蓄热的同时进行供热，这时加热水箱内的电加热器按照预设的时间和控制程序逐步全部开启，将加热水箱内的介质加热升温，由于蓄热介质如水，在温度高时密度减小上浮，所以加热水箱的上部水温较高，放热水泵将加热水箱的高温介质从上布水器抽出，经过板式换热器或者其他放热末端放热变为低温介质后，从下布水器回到加热水箱内被电加热器再次加热，从而实现在蓄热的同时对末端放热，并且当外界负荷变化时，可以通过放热水泵变频或者加热水箱下布水器进水总管电动阀的大小调节到板式换热器的流量，从而调节加热水箱的放热量以适应外界负荷的变化，当达到预设的低谷电结束时间，电加热器按照预设的控制程序逐步停止加热，边蓄热边供热工况完成。

整体装配式蓄热锅炉在该工况下的不足之处，是在该工况刚启动时，由于蓄热锅炉内的介质温度较低，所以不能够很好的满足末端供热负荷的需求，会导致末端室内温度较低。解决的办法可以选择加大蓄热锅炉的容量，在低谷电启动边蓄热边供热工况时，提高加热水箱的残余温度，以满足末端的供热负荷需求。

4.电加热装置与加热水箱联合供热工况：如果在非低谷电时间加热水箱内存储的热量已经不足以满足供热需要，这时加热水箱内的介质在放热的同时启动一定数量的电加热器为加热水箱补充热量，同时放热水泵启动，将加热水箱储存的高温介质从上布水器抽出，经过板式换热器或者其他放热末端放热变为低温介质后，从下布水器回到加热水箱内，并将加热水箱内的高温介质不断顶出。当外界负荷变化时，可以通过加大或者减少电加热器开启数量并辅助板式换热器一次侧流量调节以适应外界负荷的变化，直到预设的供热截止时间，结束本工况运行。

与现有技术相比较，本发明所提供的装配式电锅炉以及整体装配式蓄热锅炉通过分别将加热水箱、电加热装置及检修配电柜拆分成标准部件，在施工现场可以快速完成组装，不仅实现了装配式锅炉的工业化、标准化、模块化，使其成为可以规模化生产和复制的产品，并且将传统电锅炉的工厂制造和传统蓄热装置的焊接制作改为根据现场标准化的装配式组装，在保证质量的同时，降低了成本和对环境的污染，加快了工程进度，与国家大力推广装配式建筑，实现建筑产业现代化理念相符，具有广阔的市场前景。

但整体装配式蓄热锅炉在体积过大时，底部电加热器加热水箱的均匀性较难保证；另一方面，电加热装置启动后将整个加热水箱内介质加热到指定温度需要一定的时间，不能够实现电加热装置直接对末端供热。

因此在上述整体装配式蓄热锅炉的基础上，本发明进一步提供了一种分体装配式蓄热锅炉解决以上不足。该分体装配式蓄热锅炉包括上述的装配式电锅炉和装配式蓄热水箱；其中，蓄热水箱为由多块标准板拼接而成的方形体结构。蓄热水箱上设置有上布水器、下布水器，以及检修口、检修梯、排污口、溢流口、补水口和用于与上布水器、下布水器连接的上布水器总水口与下布水器总水口，各部分结构和作用与上述加热水箱中的相应部分相同，在此不再赘述。

在本发明中，蓄热水箱与装配式电锅炉可以分开放置，也可以背靠背放置。蓄热水箱内介质的液位高于装配式电锅炉内介质的液位预设距离，以便在蓄热时可以将蓄热水箱内介质通过下布水器压入电锅炉的下布水器；由于电锅炉与蓄热水箱连通并且液位低于蓄热水箱，因此电锅炉在静止时是满水状态，装配式电锅炉的放气管的管径和高度应经过计算并足以保证运行时电锅炉能够保持常压并且不溢水。所述装配式电锅炉的上布水器要低于电锅炉内液面预设的距离，以免蓄热时电锅炉内液面下降导致上布水器高于液面发生抽空现象。

装配式电锅炉上布水器出水管通过管道及蓄热水泵与所述蓄热水箱上布水器进水管连接，以便在蓄热工况时，将被电锅炉加热后的高温水抽出并打入蓄热水箱的上布水器；蓄热水箱下布水器出水管通过管道与装配式电锅炉下布水器进水管连接，以便在蓄热过程中，通过两个装置之间的液位压差将低温水从蓄热水箱的下布水器压入电锅炉的下布水器进行循环加热。即蓄热水箱内介质的液位高于装配式电锅炉内介质的液位预设距离，装配式电锅炉的上布水器要低于电锅炉内液面预设的距离，装配式电锅炉的放气管的管径和高度应经过计算并足以保证运行时电锅炉能够保持常压并且不溢水。

上述分体装配式蓄热锅炉可以实现电锅炉蓄热、电锅炉边蓄热边供热、蓄热水箱单独供热、电锅炉单独供热、蓄热水箱与电锅炉联合供热等工况。分体装配式电蓄热系统由装配式电锅炉、蓄热水箱、蓄热水泵、板式换热器和系统切换电动阀组成，系统工况具体说明如下：

1.电锅炉蓄热工况：当处于低谷电期间，系统采用该工况蓄热，这时电锅炉的加热器按照预设逐步全量开启，蓄热水泵开启，电锅炉内的高温介质从其上布水器总水口流出，并通过蓄热水泵的输送从蓄热水箱上布水器总水口流入蓄热水箱内，而蓄热水箱内的低温介质会被蓄热水箱和电锅炉之间的液面高差产生的压力，从蓄热水箱下布水器总水口压入装配式电锅炉的加热水箱内，直到蓄热水箱达到设定的蓄热终止温度；或者当控制系统要求蓄热结束时，停止电加热器和蓄热泵运行，完成蓄热循环。

2.蓄热水箱放热工况：蓄热水箱采用该工况单独给末端供热，这时电锅炉不开启，蓄热水泵开启，通过系统流程上电动阀的切换，蓄热水箱和装配式电锅炉的上、下布水器之间的连接管道被切断，蓄热水箱内的高温介质被蓄热水泵从其上布水器抽出流入板式换热器的一次侧入口，并从板式换热器的二次侧向末端放热并降温，蓄热系统可以通过蓄热水泵变频和电动阀调节实现流量增减，调节蓄热装置的放热量，从而控制板式换热器二次侧到末端的供热温度。板式换热器一次侧出口的低温介质从蓄热水箱的下布水器流入蓄热水箱，完成放热循环。装配式电锅炉内的高温介质同样也可以实现与蓄热水箱的放热循环。

3.电锅炉单独供热工况：电锅炉采用该工况单独给末端供热，这时电锅炉的加热器按照预设逐步开启一定的数量，蓄热水泵开启，通过系统流程上电动阀的切换，蓄热水箱和装配式电锅炉的上、下布水器之间的连接管道被切断，蓄热水泵将装配式电锅炉的高温介质从其上布水器抽出，流入板式换热器的一次侧入口，并从板式换热器的二次侧向末端放热并降温。当外界负荷变化时，可以通过蓄热水泵变频或电动阀调节进行板式换热器一次侧流量调节，或增减电加热器开启数量调节电锅炉的供热量，从而控制板式换热器二次侧的供热温度。板式换热器一次侧出口的低温介质从电锅炉下布水器流入电锅炉被再次加热，完成电锅炉单独供热循环。

4.电锅炉边蓄热边供热：当处于低谷电期间，要求蓄热同时对外供热时，采用该工况，这时电锅炉的加热器按照预设逐步全量开启，蓄热水泵开启。装配式电锅炉内的高温介质从其上布水器总水口流出经过蓄热水泵后分为两路，一路从蓄热水箱上布水器总水口流入蓄热水箱内将低温介质从下布水器压出，另外一路流入换热板式换热器的一次侧入口，并从板式换热器的二次侧向末端放热并降温后与蓄热水箱下布水器流出的低温介质混合后回到电锅炉的下布水器，完成边蓄热边供热的流程循环。当外界负荷变化时，可以通过蓄热水泵变频或电动阀调节进行板式换热器一次侧流量调节给末端的供热量，从而控制板式换热器二次侧的供热温度。当控制系统要求蓄热结束时，停止电加热器和蓄热泵运行，完成循环。

5.蓄热水箱与电锅炉联合供热：当蓄热水箱的热量不足时，可以采用此工况，这时电加热器开启的数量按照实际供热需要决定，蓄热水泵开启。从板式换热器一次侧流出的低温介质分为两路，一路从蓄热水箱下布水器总水口流入蓄热水箱内将高温介质从上布水器压出，一路从加热水箱下布水器总水口流入加热水箱内，被电加热器加热后，从加热水箱上布水器流出并与蓄热水箱上布水器流出的高温介质混合后被蓄热水泵输送到板式换热器放热，完成工况循环。当外界负荷变化时，可以通过调节到蓄热水箱和加热水箱的管道流量或增减电加热器开启数量调节电锅炉的供热量，从而控制板式换热器二次侧的供热温度。

本发明所提供的分体装配式蓄热锅炉通过将电锅炉加热装置和蓄热装置分开，可以实现电锅炉通过板式换热器对末端直接供热；并且蓄热水箱的上下布水器结构可以实现蓄热水箱的均匀加热；并且通过分别将加热水箱、装配式电锅炉、电加热装置及检修配电柜拆分成标准部件，在施工现场可以快速完成组装，与建筑产业现代化理念相符，具有广阔的市场前景。

以上对本发明所提供的装配式加热水箱、电锅炉及蓄热锅炉进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。

Claims (12)

1.一种装配式加热水箱，其特征在于包括由多块标准板和加热板拼接成的加热水箱，所述加热水箱内部、靠近所述加热水箱的上部和下部的位置对应设置有上布水器、下布水器，所述下布水器上方距离所述下布水器预设距离设置有至少一组电加热装置。

2.如权利要求1所述的装配式加热水箱，其特征在于：

所述加热水箱为由多块所述标准板和所述加热板拼接成方形体结构；每块所述标准板和所述加热板的尺寸和形状相同，并且每块所述标准板和所述加热板的尺寸依预设的标准尺寸制作。

3.如权利要求2所述的装配式加热水箱，其特征在于：

所述加热板拼接在一起并位于所述加热水箱某一侧的最下部，所述加热板上呈阵列式排布着固定对应的电加热装置的带法兰加热管；所述加热管的一端与加热板焊接，所述加热管的另外一端与对应的所述电加热装置通过法兰连接；当每块所述加热板上排布的所述电加热装置功率、数量相同时，对应所述加热管的排布方式、数量、管径、长度以及相邻所述加热管之间的间距相同。

4.如权利要求1所述的装配式加热水箱，其特征在于：

所述电加热装置在水箱宽度方向单边或者对应两边插入，在所述加热水箱插入所述电加热装置方向上的电加热装置总长度应超过该方向所述加热水箱长度的二分之一；并且，所述电加热装置插入加热管的部分应设置为不发热的冷端。

5.如权利要求3所述的装配式加热水箱，其特征在于：

所述电加热装置包括直接电加热型电加热装置和间接电加热型电加热装置；所述直接加热型电加热装置是直接将法兰式电加热器穿过所述加热板上的加热管插入所述加热水箱的介质中；所述间接加热型电加热装置是将电加热器插入封闭的带法兰管状容器内，再将所述带法兰管状容器穿过所述加热板上的所述加热管插入所述加热水箱的介质中。

6.如权利要求1所述的装配式加热水箱，其特征在于：

所述上布水器、所述下布水器在所述加热水箱内均匀分布出水点，并且，所述上布水器的开口方向朝上，所述下布水器的开口方向朝下。

7.如权利要求1所述的装配式加热水箱，其特征在于：

在距离所述加热水箱顶部预设距离的位置设置放气管；或者在所述加热水箱的上方设置开式膨胀水箱，所述开式膨胀水箱与所述加热水箱通过管道连通；所述加热水箱的底部、顶部和外表面依次设置有保温层及保护层，所述加热水箱安装在由水泥或钢制制成的基础上。

8.一种装配式电锅炉，其特征在于包括权利要求1～7所述的装配式加热水箱和控制电加热器的检修配电柜；其中，所述检修配电柜与所述加热水箱的电加热器插入侧背靠背安装，所述加热水箱内部和进水、出水管道上设置液位传感器和温度传感器。

9.如权利要求8所述的装配式电锅炉，其特征在于：

所述检修配电柜包括强弱电进线端、控制所述电加热装置的电气元件、电锅炉控制器以及所述电加热装置与所述电气元件之间的连接线缆，所述检修配电柜的宽度与其对应的所述加热板的宽度相同，所述检修配电柜的顶部设置有防水层，所述检修配电柜下部为用于插入或抽出所述电加热装置，进行安装或检修所述电加热装置的检修区，所述检修区设置有风扇；

每个所述检修配电柜与所述加热板一一对应，在没有所述检修配电柜的所述加热板外设置有保护罩。

10.一种整体装配式蓄热锅炉，其特征在于包括权利要求8所述的装配式电锅炉。

11.一种分体装配式蓄热锅炉，其特征在于包括蓄热水箱和权利要求8所述的装配式电锅炉；其中，所述蓄热水箱为由多块标准板拼接而成的方形体结构，所述蓄热水箱上设置有上布水器和下布水器。

12.如权利要求11所述的分体装配式蓄热锅炉，其特征在于：

所述蓄热水箱与所述装配式电锅炉分开放置；或者，所述蓄热水箱与所述装配式电锅炉背靠背放置；

所述装配式电锅炉的上布水器出水管通过管道及蓄热水泵与所述蓄热水箱的上布水器进水管连接，所述蓄热水箱的下布水器出水管通过管道与所述装配式电锅炉的下布水器进水管连接；所述蓄热水箱内介质的液位高于所述装配式电锅炉内介质的液位预设距离，所述装配式电锅炉的上布水器低于所述装配式电锅炉内液面预设的距离。