NO331435B1

NO331435B1 - Electric boilers

Info

Publication number: NO331435B1
Application number: NO20090808A
Authority: NO
Inventors: Martin Lovland
Original assignee: Parat Halvorsen As
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2011-12-27
Also published as: NO20090808L; EP2401549A2; BRPI1007846A2; WO2010095954A2; CN102439358B; BRPI1007846B1; BRPI1007846B8; EP2401549B1; WO2010095954A3; DK2401549T3; CN102439358A

Abstract

Oppfinnelsen relaterer til en elektrodekjel som er tilpasset for bruk i et marine miljø. Kjelen inneholder en beholder (5) som inneholder vann, et antall elektroder (7a - f) nedsenket i nevnte vann, en vekselstrømforsyning koblet til nevnte elektroder, en anordning for å forsyne vann til nevnte beholder, en anordning for å fjerne varmt vann eller damp fra nevnte strømkilde. beholder og en anordning for å opprettholde vannivået I nevnte beholder på et forhåndsdefinert nivå. For å sikre jevn produksjon fra elektrodene selv når kjelen står i helning, er elektrodene partall i antall og er ordnet i en sirkel, der elektroder (7a - 7d; 7b - 7e; 7c - 7f) som står 180° fra hverandre langs nevnte sirkel er koblet til hverandre og til én fase med elektrisk strøm fra nevnte strømkilde.The invention relates to an electrode boiler adapted for use in a marine environment. The boiler contains a container (5) containing water, a number of electrodes (7a - f) immersed in said water, an AC power supply connected to said electrodes, a device for supplying water to said container, a device for removing hot water or steam from said power source. container and a device for maintaining the water level in said container at a predefined level. To ensure even production from the electrodes even when the boiler is inclined, the electrodes are even in number and are arranged in a circle, where electrodes (7a - 7d; 7b - 7e; 7c - 7f) which are 180 ° apart along said circle are connected to each other and to one phase with electric current from said current source.

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Denne oppfinnelsen vedrører en elektrodekjel for å produsere varmtvann eller damp. This invention relates to an electrode boiler for producing hot water or steam.

Bakgrunn Background

En elektrodekjel inneholder et antall elektroder, en for hver fase, som er nedsenket i et vannbad. Varme genereres ved å sende vekselstrøm fra én elektrode til en motelektrode, med vannet som strømfører. Kjelene er konstruert for lavspenning (230 - 400 V) og høyspenning (5 - 20 kV) strømtilførsel og med varmekapasiteter fra ca. 2 til 100 MW. Elektrodekjeler har mange fordeler som f.eks. en virknings-grad tilnærmet 100 %, enkel effektkontroll og hurtig oppstart. Disse kjelene er også miljøvennlige og har en strømutkoblingsmekanisme i tilfelle lav vannstand for å unngå katastrofalt havari. Imidlertid har elektrodekjeler til nå blitt brukt kun i stasjonære anlegg, dvs. bygninger. Eksisterende elektrodekjeler anses som ikke egnet til marine miljøer, der fartøyets slingring i sjøen gir utslag i kjelens vannstand og dermed den elektriske banen mellom elektrodene. An electrode boiler contains a number of electrodes, one for each phase, which are immersed in a water bath. Heat is generated by sending alternating current from one electrode to a counter electrode, with the water conducting. The boilers are designed for low-voltage (230 - 400 V) and high-voltage (5 - 20 kV) power supply and with heating capacities from approx. 2 to 100 MW. Electrode boilers have many advantages, such as an effectiveness rate close to 100%, simple effect control and quick start-up. These boilers are also environmentally friendly and have a power cut-off mechanism in case of low water level to avoid catastrophic failure. However, until now, electrode boilers have only been used in stationary installations, i.e. buildings. Existing electrode boilers are not considered suitable for marine environments, where the vessel's swaying in the sea affects the boiler's water level and thus the electrical path between the electrodes.

En elektrodekjel forsynt med vekselstrøm, med et sirkulært elektrodemønster fore-slås i sveisisk patent nummer 1 486 346. Prinsippet som beskrives er beregnet for bruk i et statisk miljø. Kjelen som beskrives bruker en sentralsjakt med mekanisk effektkontroll. An electrode boiler supplied with alternating current, with a circular electrode pattern is proposed in Swiss patent number 1 486 346. The principle described is intended for use in a static environment. The boiler described uses a central shaft with mechanical power control.

En varmtvannskjel med elektroder koblet til likestrøm er beskrevet i EP 1 703 225 A2. Det at kjelen bruker likestrøm gjør problemet med helling adskillig mindre komplisert. A hot water boiler with electrodes connected to direct current is described in EP 1 703 225 A2. The fact that the boiler uses direct current makes the problem of tilting considerably less complicated.

En elektrodekjel med 3-fase vekselstrøm er beskrevet i DE 3421807 Al. Dette kon-septet benytter en sentral elektrode og er beregnet for trinnvis effektregulering. Den beskrevne kjelen er ikke beregnet for bruk i et miljø med slingrebevegelser. An electrode boiler with 3-phase alternating current is described in DE 3421807 Al. This concept uses a central electrode and is intended for stepwise power regulation. The boiler described is not intended for use in an environment with wobbly movements.

En elektrodekjel med 3-fase vekselstrøm er beskrevet i MD 2366 Bl 2004.01.31. Denne kjelen er ikke egnet for drift i bevelige miljøer med slingrebevegelser. An electrode boiler with 3-phase alternating current is described in MD 2366 Bl 2004.01.31. This boiler is not suitable for operation in noisy environments with rocking movements.

Oppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Formålet med denne oppfinnelsen er å fremstille en elektrodekjel som er tilpasset for bruk i et ikke-stasjonært miljø. The purpose of this invention is to produce an electrode boiler which is adapted for use in a non-stationary environment.

Dette oppnås i en kjel som definert i vedlagte krav i denne søknaden. Spesielt så har elektrodekjelen i denne oppfinnelsen et partall elektroder ordnet i en sirkel, der elektroder som befinner seg 180° fra hverandre langs nevnte sirkel er koblet til hverandre og til én fase med vekselstrøm. This is achieved in a boiler as defined in the attached requirements of this application. In particular, the electrode boiler in this invention has an even number of electrodes arranged in a circle, where electrodes located 180° apart along said circle are connected to each other and to one phase with alternating current.

Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings

Fordelene med denne oppfinnelsen kommer tydelig frem når man leser følgende detaljerte beskrivelse av de vedlagte tegningene, der The advantages of this invention become apparent when reading the following detailed description of the accompanying drawings, wherein

fig. 1 er en generell oversikt av kjelinstallasjonen med hovedkomponentene, fig. 1 is a general overview of the boiler installation with the main components,

fig. 1 viser kjelen i snitt ifølge denne oppfinnelsen, fig. 1 shows the boiler in section according to this invention,

fig. 2 viser et snitt langs linje D - D i fig. 1. fig. 2 shows a section along line D - D in fig. 1.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Oppfinnelsen er relatert til en elektrodekjel, og oppfinnelsens utforming slik den er beskrevet i følgende avsnitt har som formål å produsere varmtvann. Som vist i fig.l, er kjelen (1) koblet i en lukket vannsløyfe til en sirkulasjonspumpe (2) og en varmeveksler (3). Pumpen sirkulerer vann kontinuerlig gjennom kjelen, der vannet varmes opp. Varmen som produseres blir så fjernet fra vannet i varmeveksleren (3), og det nå avkjølte vannet sendes tilbake til kjelen for å varmes opp på nytt. I et tilsvarende anlegg for dampproduksjon utelates varmeveksleren, og dampen leveres direkte til et rørledningsnett. The invention is related to an electrode boiler, and the design of the invention as described in the following section aims to produce hot water. As shown in fig.l, the boiler (1) is connected in a closed water loop to a circulation pump (2) and a heat exchanger (3). The pump circulates water continuously through the boiler, where the water is heated. The heat produced is then removed from the water in the heat exchanger (3), and the now cooled water is sent back to the boiler to be heated again. In a similar plant for steam production, the heat exchanger is omitted, and the steam is delivered directly to a pipeline network.

Fig. 2 viser de interne mekanismene i kjel 1. Kjelen består av en trykktank (4). Inne i tanken er en beholder (5) montert på elektrisk isolerte braketter (6). Et antall elektroder (7) henger fra taket til tanken i strømførende staver (8) som går gjennom isolerte gjennomføringer (9). Stavene (8) er koblet til vekselstrømforsy-ning via strømførere (10). Fig. 2 shows the internal mechanisms in boiler 1. The boiler consists of a pressure tank (4). Inside the tank is a container (5) mounted on electrically insulated brackets (6). A number of electrodes (7) hang from the roof of the tank in current-carrying rods (8) which pass through insulated bushings (9). The rods (8) are connected to an alternating current supply via current conductors (10).

Den indre beholderen (5) inneholder et forhåndsdefinert nivå med vann. Vannivået reguleres med en ventil (11) styrt via en nivåmåler (ikke vist). Effektuttaket fra kjelen reguleres ved å endre på vannivået. The inner container (5) contains a predefined level of water. The water level is regulated with a valve (11) controlled via a level gauge (not shown). The power output from the boiler is regulated by changing the water level.

Elektrodeanordningen (7a - f) illustreres i fig. 3. Elektrodene er koblet i et stjerne-mønster, der elektrodene og deres motpart på motsatt side er koblet parvis og for-synes fra same fase, for eksempel 7a er koblet til motelektrode 7d, elektrode 7b er koblet til elektrode 7e, og elektrode 7c er koblet til elektrode 7f. Hver fase er m.a.o. todelt og påvirker to elektroder som er plassert symmetrisk. Vannet/beholderen utgjør et isolert nøytralt punkt i stjernekoblingen mellom elektrodene. Strømmen går fra de to elektrodene i én fase, gjennom nøytral, og så til et elektrodepar i en annen fase, med vannet som strømfører. Vannets ledningsevne avhenger av dets mineralinnhold og temperatur. The electrode arrangement (7a - f) is illustrated in fig. 3. The electrodes are connected in a star pattern, where the electrodes and their counterpart on the opposite side are connected in pairs and supplied from the same phase, for example 7a is connected to counter electrode 7d, electrode 7b is connected to electrode 7e, and electrode 7c is connected to electrode 7f. Each phase is m.a.o. two-part and affects two electrodes which are placed symmetrically. The water/container forms an isolated neutral point in the star connection between the electrodes. The current flows from the two electrodes in one phase, through the neutral, and then to a pair of electrodes in another phase, with the water as current conductor. The water's conductivity depends on its mineral content and temperature.

Hvis kjelen er installert i et marine miljø, for eksempel i et skip, vil skipets slingring få kjelen til å helle og forårsake stadige endringer i vannivået. Men på grunn av elektrodenes symmetriske anordning som vist i fig. 3, vil et lavt vannivå ved én elektrode oppveies med et høyere vannivå ved elektrodens motpart på motsatt side. På denne måten vil kjelen ikke gi ujevn energiproduksjon på de tre fasene. If the boiler is installed in a marine environment, for example in a ship, the rocking of the ship will cause the boiler to tip and cause constant changes in the water level. But due to the symmetrical arrangement of the electrodes as shown in fig. 3, a low water level at one electrode will be offset by a higher water level at the electrode's counterpart on the opposite side. In this way, the boiler will not produce uneven energy production on the three phases.

Generelt så er de spesielle momentene ved oppfinnelsen muliggjort når et partall elektroder anordnes i en sirkel, og hver elektrode er koblet parvis til sin motpart med 180 graders avstand, og hvert par er da videre koblet til én fase forsynt med vekselstrøm. Det at elektrodene er motstående betyr at de er plassert med 180 grader avstand langs sirkelen. I oppfinnelsens anordning beskrevet ovenfor er det totalt seks elektroder som er koblet parvis og til én elektrisk fase. Men det er mulig å lage større mønstre, som for eksempel tolv elektroder anordnet i en sirkel. Da vil to og to motstående elektroder også være koblet parvis, men i tillegg vil to og to av parene kobles sammen til hverandre (og til en felles fase). En hvilken som helst kombinasjon av elektroder kan kobles sammen så lenge alle elektrodesettene viser identiske mønstre i sirkelen. In general, the special aspects of the invention are made possible when an even number of electrodes are arranged in a circle, and each electrode is connected in pairs to its counterpart at a distance of 180 degrees, and each pair is then further connected to one phase supplied with alternating current. The fact that the electrodes are opposite means that they are placed 180 degrees apart along the circle. In the device of the invention described above, there are a total of six electrodes which are connected in pairs and to one electrical phase. But it is possible to create larger patterns, such as twelve electrodes arranged in a circle. Then two and two opposite electrodes will also be connected in pairs, but in addition two and two of the pairs will be connected to each other (and to a common phase). Any combination of electrodes can be connected as long as all electrode sets show identical patterns in the circle.

Claims

1. Electrode boiler containing a container (5) containing water, a number of electrodes (7a - f) immersed in said water, an alternating current supply connected to said electrodes, a device for supplying said container with water, a device for removing hot water or steam from said container, a device for maintaining the water in said container at a predefined level, characterized in that the number of electrodes is an even number and that they are arranged in a circle where electrodes (7a - 7d; 7b - 7e; 7c - 7f), which are positioned 180° in relation to each other along said circle, are connected to each other and to one phase with power from said power supply.

2. An electrode boiler as mentioned in claim 1, said boiler containing six electrodes forming three pairs of opposite electrodes.