CN109186085A - 一种电极式热水锅炉模块 - Google Patents

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原艳妮
韩亚隆
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Abstract

本发明提供一种电极式热水锅炉模块，一种电极式热水锅炉模块，包括电极锅炉本体、循环水泵、换热器、电动三通阀，电极锅炉本体的下部连接到循环水泵吸入口，循环水泵的出水口连接到换热器的一次侧入口，所述换热器的一次侧出口连接到电动三通阀的进水口，电动三通阀一个出水口连接到电极锅炉本体上部，电动三通阀另一出水口通过连通管连接到循环水泵的吸入口，换热器的用户侧供水接口、回水接口与用户侧相连。给电极锅炉本体中加入一定量电解质溶液后，封闭系统。在保持循环水泵流量固定的情况下，根据换热器用户端所需热量，通过电动三通阀控制电极锅炉本体上部的液位高度，以此控制锅炉功率。

Description

一种电极式热水锅炉模块
技术领域
本发明涉及电加热领域的电锅炉装置，尤其是涉及一种电极式热水锅炉模块。
背景技术
电锅炉加热技术中，电阻式加热是间接加热方式，依靠高温壁面向水体传热，因此很难避免热损失和电制热响应滞后；电极式加热的电流直接作用于水产生热量，加热过程中所产生的热损极小，同时电极加热还可以使用10kV以上高压电，适用电压范围宽，可耐电网电压波动冲击。
电极加热除热效率高之外，还具有电制热响应速度快、可靠性高、故障率低等优点。但是电极锅炉必须由电极锅炉本体、纯水制备系统、加药系统、循环泵、换热器组成一次侧系统才能够运行，控制复杂、安装调试工作量大，不适用于中小型热用户。
发明内容
本发明提出了一种电极式热水锅炉模块，利用了相间电极加热，并且使循环泵和换热器一直在高效状态下运行。其技术方案如下所述：
一种电极式热水锅炉模块，包括电极锅炉本体、循环水泵、换热器、电动三通阀，电极锅炉本体的下部连接到循环水泵吸入口，循环水泵的出水口连接到换热器的一次侧入口，所述换热器的一次侧出口连接到电动三通阀的进水口，电动三通阀一个出水口连接到电极锅炉本体上部，电动三通阀另一出水口通过连通管连接到循环水泵的吸入口，换热器的用户侧供水接口、回水接口与用户侧相连。
电极锅炉本体、循环水泵、换热器、电动三通阀都设置在同一个基座上。
所述电极锅炉本体包括锅筒、相电极和悬浮零位电极，锅筒中含有零位电极和相电极，相电极之间使用绝缘陶瓷管两两相接，零位电极与锅筒之间用陶瓷构件支撑，悬浮于相电极外侧。电源供电正常时零位电极是中性点，零位电极底部设有绝缘落液管；三相电源不平衡时，零位电极起到隔离作用使锅筒不带电，提高了安全性。
相电极与三相电相连接，其按正三角形或正六边形分布，如果是三个相电极，则三个相电极之间使用绝缘陶瓷管两两相接；如果是六个相电极，则六个相电极之间使用绝缘陶瓷管两两相接，并且对角的相电极两两相连，形成三相电极。
电动三通阀调节电解质溶液从换热器进入电极锅炉本体的流量。流量大于通过落水管的回流量则锅炉本体上部液位升高加热功率增大，流量小于通过落水管的回流量则锅炉本体上部液位降低加热功率减小。
循环水泵采用定流量水泵，循环水泵启动则电极式热水锅炉模块运行，停止则电极式热水锅炉模块停止，循环水泵的出水量不会随锅炉功率变化，始终保持通过换热器的流量恒定。
电极式热水锅炉模块还设置有电控装置，所述电控装置包括用户侧出水口的温度传感器和流量传感器，以及电极锅炉本体内部的温度传感器和压力传感器。电控装置用于在用户侧流量不足时禁止电极式热水锅炉模块启动，温度、压力超限时报警，用户热量需求变化时驱动电动三通阀调节锅炉模块加热功率做出相应改变。
本发明提供电极式热水锅炉模块，将一次侧循环系统集成为一个模块，由换热器换出的热决定锅炉的功率，不仅简化了控制方式和安装调试，而且在电极和锅筒之间还设置了悬浮零电位，锅炉的安全性更高。并且本发明采用定流量循环泵，换热器流量恒定，使模块运行稳定，保持高效率运行。
附图说明
图1是本发明所述的电极式热水锅炉模块的结构示意图。
具体实施方式
在电极式热水锅炉中，电极(相电极和零电极)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。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的阐述：
如图1所示，所述电极式热水锅炉模块中，包括电极锅炉本体、循环水泵9、换热器10、电动三通阀9，电极锅炉本体的下部连接到循环水泵9的吸入口，循环水泵9的出水口连接到换热器10的一次侧入口，所述换热器10的一次侧出口连接到电动三通阀7的进水口，电动三通阀7的一个出水口连接到电极锅炉本体上部，电动三通阀7的另一出水口通过连通管连接到循环水泵9的吸入口，换热器10的用户侧供水接口11、回水接口12与用户侧相连。
换热器10可以是板式换热器或者是管壳式换热器，其作用主要是将锅炉系统中的热量换给用户侧，同时保证锅炉系统中的水与用户侧水隔绝。
通过电动三通阀7控制电解质溶液流入锅桶3上部，通过下部带有一定孔分布的零位电极1中，逐渐注入锅桶3和零位电极1中，保证零位电极1和相电极2之间有一定的电解质溶液，形成回路，这样相电极接入三相电，零位电极1接零线，通电反应时通过两个电极的作用，可以发热。当电动三通阀7开度变大时，流入电极锅炉本体的电解质溶液流量大于从落液管4自由流下的电解质溶液流量，液位升高，使相电极2与含有电解质溶液的接触面积增加，电极锅炉本体功率增加，同时由电极锅炉本体的出水流入换热器10的水温上升，换热器10输出的热量增加；当电动三通阀7的开度变小时，流入锅炉电解质溶液流量小于自由流下的电解质溶液，电解质溶液的液位降低，使相电极2与含有电解质溶液的接触面积下降，电极锅炉本体功率下降，同时从电极锅炉本体进入换热器10的水温降低，换热器10输出的热量减小；采用定流量的循环水泵9，因此流经换热器10总水量始终不变，使循环水泵9和换热器10的效率不会下降。
其中，电极锅炉本体、循环水泵9、换热器10、电动三通阀7都设置在同一个基座6上并且直接接地，电极锅炉本体包括锅筒3、相电极2和悬浮零位电极1，锅筒3中含有零位电极1和相电极2，相电极2之间使用绝缘陶瓷管两两相接。
两两相接是指相邻的相电极之间有间隙，间隙中间放上一定长度的多个绝缘短管，通过绝缘短管固定相电极，保证相电极之间间隙固定，同时也不直接电联通，并且形成一个整体。
零位电极1与锅筒3之间用陶瓷构件支撑，悬浮于相电极2外侧，电源供电正常时零位电极1是中性点，电源相不平衡时悬浮的零位电极1起到隔离保护作用，可以保证锅筒3不带电。
零位电极1底部设有绝缘落液管4，使电极锅炉本体上部的水可以回落到电极锅炉本体的下部。电极锅炉本体上部通过管件连接到电动三通阀7，电动三通阀7同时连接连通管8和换热器10，连通管8经过三通连接到电极锅炉本体的下部和循环水泵9的吸入口，循环水泵9的出水口连接换热器10一次侧入口。所有这些设备安装固定在基座6上，形成一个模块，然后换热器10通过自带的用户侧出水口11，用户侧回水口12，与用户侧相连。电极锅炉本体内部的导电的水溶液在管道连接完成后，通过注水管5完成一次性灌注。
绝缘落液管4为耐高温塑料或者陶瓷制作的有一定长度和直径比的水管，可以使零位电极1中留下的水变成绝缘状态。
调节电动三通阀7使出换热器10的水全部进入电极锅炉本体，使电极锅炉本体上部的水位上升，由于通过落液管4的水量与锅炉本体上部的水位高度成正比，水位到达高点时进入锅炉的水量与从落液管4回流到锅炉本体下部的水量相等，并且保持稳定，此时相电极2与电解质溶液的接触面积最大，做功最大，锅炉功率最大。调节电动三通阀7使出换热器10的水从连通管8分流，锅炉本体上部的液位下降，使相电极2与电解质水溶液接触面积减小，使做功下降，锅炉功率下降。调节三通阀让液位稳定在最高水位以下的任意位置，锅炉功率也相应的稳定在最大功率以下的任意点上。循环水泵9停止后锅炉本体上部的水经过落液管4全部回落至锅炉本体下部，锅炉停止工作。
电极式热水锅炉模块还设置有电控装置，所述电控装置包括用户侧出水口的温度传感器和流量传感器，以及电极锅炉本体内部的温度传感器和压力传感器。电控装置用于在用户侧流量不足时禁止电极式热水锅炉模块启动，温度、压力超限时报警，用户热量需求变化时驱动电动三通阀调节锅炉模块加热功率做出相应改变。
本专利中相电极和零位电极之间的介质是电解质溶液，用水也可以，电解质溶液就是在水里面增加了电解质，保证反应更快。在上面的叙述中，水和电解质溶液都可以应用，主要是用于表述本专利如何使用。
将电极锅炉本体、循环水泵、换热器、电动三通阀所在的一次侧循环系统集成为一个电极式热水锅炉模块，由换热器换出的热决定电极锅炉本体的功率，不仅简化了控制方式和安装调试，而且在相电极和锅筒之间还设置了悬浮零位电极，锅炉的安全性更高。并且本发明采用定流量的循环水泵，换热器流量恒定，使模块运行稳定，保持高效率运行。

Claims (7)

1.一种电极式热水锅炉模块，其特征在于：包括电极锅炉本体、循环水泵、换热器、电动三通阀，电极锅炉本体的下部连接到循环水泵吸入口，循环水泵的出水口连接到换热器的一次侧入口，所述换热器的一次侧出口连接到电动三通阀的进水口，电动三通阀一个出水口连接到电极锅炉本体上部，电动三通阀另一出水口通过连通管连接到循环水泵的吸入口，换热器的用户侧供水接口、回水接口与用户侧相连。
2.根据权利要求1所述的电极式热水锅炉模块，其特征在于：电极锅炉本体、循环水泵、换热器、电动三通阀都设置在同一个基座上。
3.根据权利要求1所述的电极式热水锅炉模块，其特征在于：所述电极锅炉本体包括锅筒、相电极和悬浮零位电极，锅筒中含有零位电极和相电极，相电极之间使用绝缘陶瓷管两两相接，零位电极与锅筒之间用陶瓷构件支撑，悬浮于相电极外侧。
4.根据权利要求3所述的电极式热水锅炉模块，其特征在于：相电极与三相电相连接，其按正三角形或正六边形分布，如果是三个相电极，则三个相电极之间使用绝缘陶瓷管两两相接；如果是六个相电极，则六个相电极之间使用绝缘陶瓷管两两相接，并且对角的相电极两两相连，形成三相电极。
5.根据权利要求1所述的电极式热水锅炉模块，其特征在于：电动三通阀调节电解质溶液从换热器进入电极锅炉本体的流量。
6.根据权利要求1所述的电极式热水锅炉模块，其特征在于：循环水泵采用定流量水泵，循环水泵启动则电极式热水锅炉模块运行，停止则电极式热水锅炉模块停止，循环水泵的出水量不会随锅炉功率变化，始终保持通过换热器的流量恒定。
7.根据权利要求1所述的电极式热水锅炉模块，其特征在于：电极式热水锅炉模块还设置有电控装置，所述电控装置包括用户侧出水口的温度传感器和流量传感器，以及电极锅炉本体内部的温度传感器和压力传感器。
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