一种固体储热型电极锅炉的制作方法

本实用新型涉及电极锅炉的技术领域，尤其是涉及一种固体储热型电极锅炉。

背景技术：

传统的电极热水锅炉是利用水的高热阻特性，直接将电能转换为热能并使水升温的一种装置。如果锅炉内部的水容积足够大的话，可以利用水来储热；然后，由于水的储热能力较小，所以，对于大容量蓄热的应用就必须另外配置大型蓄热水罐。电极热水锅炉与蓄热水罐及相关管路加起来，总体积非常大。

电极锅炉也可以做成供蒸汽的形式，即可以做成“电极蒸汽锅炉”，为用户提供蒸汽。根据水的特性，水蒸汽的压力升高速度远高于温度升高的速度，所以，采用电极加热方法来产生蒸汽并储存热量的难度非常大，主要原因就是压力大、成本高，所以，这种应用极少。

目前还有“固体电锅炉”蓄热的技术和设备，这类设备目前的最高蓄热温度在650℃到700℃之间。可以利用储热提供约250℃以上的蒸汽，与前述的电极锅炉相比，虽然可以利用储热提供更高温度的蒸汽，但蒸汽储热能力仍不高，因为储热温度与蒸汽温度之间的差值不是很大；另外同样有设备造价高的问题。目前较好的、使用最普遍的固体蓄热材料为“镁砖”，这种蓄热介质虽然具有较好的蓄热能力，但却存在资源受限的问题，因为这种材料的开采受国家控制，使用这种材料属于不可持续的做法。还有，这种固体蓄热方式采用“电阻丝加热元件”进行加热，由于这种加热元件可靠性低，容易被烧断，从而增加维护工作量和维护费用，此外，也增加了维护空间，从而导致总的安装空间偏大。

为解决上述电极加热锅炉、固蓄热锅炉的不足，本实用新型提供一种“电极加热固体蓄热”的“加热蓄热一体化”技术方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种固体储热型电极锅炉，其优点是加热储热一体化，可以大大减小整个加热储热装置的体积，安全可靠性高，结构简单、成本低且可输出更高温度的蒸汽。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种固体储热型电极锅炉，包括炉体、设置在所述炉体内的加热储热装置、填充在所述炉体内的惰性气体、连通在所述炉体上的循环管路以及安装在所述循环管路上且与用户连接的换热器，所述加热储热装置的储热介质为固体材质，加热储热装置储存的热量来自于通电后因加热储热装置自身电阻产生的热量。

通过采用上述技术方案，工作时，对加热储热装置通电，使加热储热装置因自身的电阻性而发热，并将热量储存于本体内，此时，低温惰性气体通过循环管路进入炉体内，与加热储热装置产生热交换，形成高温惰性气体后从炉体流出进入循环管路内，当高温惰性气体流经换热器时，待加热的流体与高温惰性气体在换热器内进行热交换，为用户提供热量，本申请中的加热储热装置可以提供高达900℃以上的高温蒸汽，满足用户的不同温度需求；同时当炉体停止供电后，可以利用加热储热装置自身储存的热量进行供热。

相比于现有技术中的固体蓄热锅炉，本申请中的电极锅炉利用蓄热介质自身的电阻进行加热，取消了传统的电阻丝加热，避免了传统固体蓄热锅炉的电阻丝易损坏的缺点，同时能够输出更高温度的蒸汽。

本实用新型进一步设置为：所述加热储热装置包括单组或多组储热材料块、分别固接在每组储热材料块两端的相电极和零电极以及零电极连接线，相电极与电源火线连接，零电极与电源零线或零电极连接线连接。

通过采用上述技术方案，储热材料块同时具有电阻和储热性能，加热储热一体化，大大减小加热储热装置的体积，同时能够产生并储存900℃以上高温，故可以为用户提供较高温度的高温蒸汽，满足用户对高温蒸汽的需要。

本实用新型进一步设置为：所述加热储热装置中的储热材料块设置为三组，所述炉体设置有三组，每组储热材料块分别安装在不同的炉体内，每组储热材料块的相电极与电源火线连接，每组储热材料块的零电极采用零电极连接线彼此相连。

通过采用上述技术方案，将三相电极分别安装在不同的炉体内，使三相电极之间具有结构上的隔离，用于蓄热温度高于700到750℃以上的蓄热应用。因为蓄热温度在这种温度之上时，温度越高越容易在三相电极之间产生电离现象，造成蓄热设备损坏。

本实用新型进一步设置为：相邻所述储热材料块之间以及储热材料块与炉体之间设有气体流通间隙。

通过采用上述技术方案，气体流通间隙的设置，用于增加惰性气体流经储热材料块时的流量，提高输出的热量。

本实用新型进一步设置为：所述循环管路包括连接且连通在所述炉体上的进气管和出气管、安装在所述出气管上的安全阀以及安装在所述进气管上的循环风机，所述换热器连接在所述进气管与所述出气管之间。

通过采用上述技术方案，循环风机启动时，惰性气体在进气管、炉体、出气管和换热器之间循环流动；而安全阀的设置，用于控制管路内的压力，避免超过规定值，从而保障人身的安全和设备的正常运行。

本实用新型进一步设置为：还包括水平设置在所述炉体内的气体分气器和气体合气器，气体分气器与进气管连通，气体合气器与出气管连通；

所述气体分气器和气体合气器的结构相同，两者均包括内部中空的壳体以及连接且连通于所述壳体一侧的接管，所述壳体远离所述接管的一侧均匀开设有若干气孔，进气管或出气管的一端伸入炉体内且与接管连通。

通过采用上述技术方案，当惰性气体流经气体分气器时，惰性气体由若干气孔均匀的分散至炉体内；惰性气体由炉体内通过若干均匀气孔进入气体合气器，采用这种方式，提高了蓄热介质的蓄热和放热的均匀性，也有利于提升蓄热能力。

本实用新型进一步设置为：所述换热器上设置有供放热流体管路连接的进口管和出口管。

通过采用上述技术方案，使高温惰性气体通过换热器对通过进口管和出口管的流体进行加热，以便流体将热量输送给用户。

本实用新型进一步设置为：所述炉体的内壁上固接有对加热储热装置进行支撑的绝缘支架。

通过采用上述技术方案，绝缘支架的设置，用于对加热装置进行支撑和固定，并使加热储热装置与炉体断电隔绝。

本实用新型进一步设置为：所述炉体上安装有压力传感器、温度传感器和含氧量检测仪，三者均与外置的电控装置相连接。

通过采用上述技术方案，压力传感器、温度传感器和含氧量检测仪的设置，用于控制炉体内的压力、温度、含氧量等参数。

本实用新型进一步设置为：所述炉体由金属材料、保温材料和绝缘材料共同制成，炉体的内部设有保护层，炉体上连接有地线。

通过采用上述技术方案，绝缘材料和地线的设置，用于提高用户使用过程中的安全性；保温材料层的设置，用于降低炉体本身的散热速度，提高保温效果。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1、本申请中的电极锅炉通过加热储热一体化技术方案取消了传统的电阻丝，避免了传统固体蓄热锅炉的电阻丝易损坏的缺点，同时能够输出更高温度的蒸汽，满足用户需求；工作时，对加热储热装置通电，使加热储热装置因自身的电阻性而发热，并将热量储存于本体内，此时，低温惰性气体通过循环管路进入炉体内，与加热储热装置产生热交换，形成高温惰性气体后在循环管路内循环流动，当高温惰性气体经过换热器时，待加热的流体与高温惰性气体在换热器内进行热交换，为用户提供热量；

2、本申请中，将三相储热介质进行物理隔离，避免因高温而产生的电离现象，使本申请中的加热储热装置可以提供高达900℃以上的高温蒸汽，满足更多用户需求；

3、绝缘支架的设置，用于对加热装置进行支撑和固定，并使加热储热装置与炉体断电隔绝；

4、气体流通间隙的设置，用于增加惰性气体流经储热材料块时的流量，提高输出的热量；

5、采用固体加热储热一体化设计，使储热温度升高，储热能力增加，且避免了水蓄热设备因压力升高速度远高于水温升高速度的问题，所以，可以提供更高温度的蒸汽，且缩小整套加热储热装置的体积。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是体现炉体内设置单组储热材料块的结构示意图。

附图标记，1、炉体；11、地线；12、压力传感器；13、温度传感器；14、含氧量检测仪；2、循环管路；21、进气管；22、出气管；23、安全阀；24、循环风机；25、气体分气器；26、气体合气器；27、壳体；28、接管；3、换热器；31、出口管；32、进口管；4、加热储热装置；41、储热材料块；42、相电极；43、零电极连接线；44、零电极；5、绝缘支架；6、电控装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种固体储热型电极锅炉，包括内部中空的炉体1、连通在炉体1上的循环管路2、安装在循环管路2上的换热器3以及设置在炉体1内的加热储热装置4，炉体1内填充有惰性气体，其在循环管路2与炉体1之间流动，用于将加热储热装置4产生的热量带出。换热器3上一体连接有出口管31和进口管32，用于连接其他管道，以便待加热的流体循环流动，并且与惰性气体在换热器3内进行热交换，实现供热。

炉体1为封闭式，其由金属材料、保温材料和绝缘材料共同制成，炉体1靠近底部的位置连接有地线11，用于提高用户使用过程中的安全性。炉体1的顶部安装有压力传感器12、温度传感器13和含氧量检测仪14，三者均与外置的电控装置6相连接，用于控制炉体1内的压力、温度、含氧量等参数。为提高结构工艺性、降低炉体1本身的散热速度，提高保温效果，在炉体1的内部设置保护层。

参照图1，循环管路2包括进气管21、出气管22、安全阀23、循环风机24、气体分气器25和气体合气器26，其中，进气管21的一端由炉体1靠近底部的侧壁伸入至炉体1内与之连通，出气管22的一端由炉体1的顶端伸入至炉体1内与之连通，换热器3安装在进气管21与出气管22之间，进气管21、炉体1、出气管22和换热器3之间形成闭合回路，为保证管路之间的密封性，在进气管21和出气管22与炉体1的连接处做密封处理；循环风机24安装在进气管21上，用于为惰性气体的流动提供动力；安全阀23安装在出气管22上，其用于控制管路内的压力，避免超过规定值，从而保障人身的安全和设备的正常运行。

参照图1，气体分气器25水平设置在炉体1内，其位于加热储热装置4的下方并且与进气管21相连通，气体合气器26水平设置在炉体1内，其位于加热储热装置4的上方并且与出气管22相连通，气体分气器25和气体合气器26的结构相同，两者均包括内部中空的壳体27以及连接且连通于壳体27一侧的接管28，接管28与进气管21或出气管22连通，壳体27远离接管28的一侧均匀开设有若干气孔，其朝向加热储热装置4，当惰性气体流经气体分气器25时，惰性气体由若干气孔均匀的分散至加热储热装置4的四周；当惰性气体流经气体合气器26时，惰性气体由若干气孔汇聚至出气管22内，提高了热量的均匀性。

加热储热装置4包括单组或多组储热材料块41、分别固接在每组储热材料块41两端的相电极42和零电极44以及设置在炉体1内的零电极连接线43，相电极42和零电极44为耐高温金属材料制成。若本实施例中采用的是三相电源电极锅炉，则相电极42与电源火线连接，零电极44与零电极连接线43连接；若本实施例中采用的是单相电源，则相电极42与电源火线连接，零电极44与电源零线连接。

储热材料块41由特制的带有一定电导率的固体材料制成，可以被认为是电阻加热材料，具体是由石墨粉或碳化硅或氧化锆或二氧化硅制成，上述材料制成的储热材料块同时具有储热性能和适当大小的电阻，能够实现加热储热一体化，从而大大减小加热储热装置的体积，同时能够产生并储存900℃以上高温，故可以为用户提供较高温的蒸汽，满足更多用户需求，由于本实施例中单位体积的储热材料块41能够输出更高的热量，因此设计时可以缩小整套加热储热装置4的体积，进而缩小电极锅炉的体积。

相邻储热材料块41之间以及储热材块41与炉体1之间设有气体流通间隙，用于增加惰性气体流经储热材料块41时的流量，提高输出的热量。

进一步的，加热储热装置4中的储热材料块41设置为三组，炉体1设置为三组，每组炉体1上均设有循环管路2和换热器3，每组储热材料块41分别安装在不同的炉体1内，每组储热材料块41的相电极42与电源火线连接，每组储热材料块41的零电极44彼此相连。将三相电极分别安装在不同的炉体1内，使三相电极之间具有结构上的隔离，用于蓄热温度高于700到750℃以上的蓄热应用。因为蓄热温度在这种温度之上时，温度越高越容易在三相电极之间产生电离现象，造成蓄热设备损坏。

参照图1，炉体1的内壁上固接有绝缘支架5，用于对加热储热装置4进行支撑和固定，并使加热储热装置4与炉体1断电隔绝。绝缘支架5呈网状，其表面下凹且形成供储热材料块41放置的凹槽。

工作原理：工作时，在储热材料块41两端的相电极42和零电极44上施加10kv的电压，使其因自身的电阻性而发热并将热量储存于本体内，然后启动循环风机24，使惰性气体在进气管21、炉体1、出气管22和换热器3之间循环流动，当低温惰性气体通过进气管21和气体分气器25进入炉体1内时，与高温储热材料块41产生热交换，变成高温惰性气体，然后在循环风机24抽送下通过气体合气器26和出气管22进入循环管路中，当高温惰性气体经过换热器3时，待加热的流体与高温惰性气体在换热器内进行热交换，为用户提供热量；同时当炉体1停止供电后，储热材料块41可以利用自身储存的热量进行供热。

相比于现有技术中的电极锅炉，本申请中的电极锅炉通过一定电导率储热材料制成特定形状储热材料块41，以这种储热材料块41作为电阻材料取代了传统的电阻丝，避免了传统电极锅炉的电阻丝易损坏的缺陷，同时能够输出更高温度的蒸汽，满足用户需求。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

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