一种电极式过热蒸汽锅炉的制作方法

本发明涉及一种电极式过热蒸汽锅炉，特别涉及一种高电压电极式过热蒸汽锅炉。所述的高电压包括但不限于6kv、10kv、20kv和35kv。

背景技术：

现有的电极式过热蒸汽锅炉，一般采用高电压喷射式电极锅炉产生饱和蒸汽，然后通过低电压电热管过热器加热饱和蒸汽，达到所需温度，产生过热蒸汽。这类电极式过热蒸汽锅炉均存在以下不足之处：第一、喷射式电极锅炉是通过调节拦截套管高度改变喷射到相电极介质水量来改变功率，喷射水流不稳定，容易造成偏相，需要采用三相四线制供电，这在国内10kv以上供电系统中不容易达到；第二、波动的水花会形成弧光放电，影响安全性能；第三、锅炉外壳作为零位电极，需要绝缘处理，增加了设备成本；第四、电热管过热器需要380v低压电，增加了配电成本；第五、电热管过热器需要根据蒸汽产气量的大小调整加热功率，也相应增加了控制系统成本。

另一方面，电极式蒸汽加热设备所采用高压电力引入绝缘电极的技术要求较高，首先高压绝缘电极是安装在碳钢设备罐体上，要保证与碳钢罐体的绝缘，符合电力安全要求；其次罐体内是高温热水，蒸汽设备还有高温蒸汽，温度接近200℃，工作压力1.0mpa以上，工作条件恶劣，同时电力电流较大，基本都在1000a以上，综合技术要求高。现有的高压绝缘电极基本都是采用导电棒外加陶瓷绝缘套管制作，这种绝缘电极的缺点是陶瓷管与导电棒之间、陶瓷管与碳钢罐体之间需要采用密封材料密封，存在密封失效的风险，同时陶瓷与碳钢热膨胀率不同，质地较脆，容易产生陶瓷破碎的情况。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，提供一种电极式过热蒸汽锅炉，第一、降低设备总体造价；

第二、提高设备负荷调节稳定性，保证负荷调节速率；第三、提高设备安全性能；第四、解决电过热器功率调节问题；第五、提供一种电极式过热蒸汽锅炉配套使用的高压绝缘电极，解决绝缘电极密封失效问题以及陶瓷绝缘管易碎问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种电极式过热蒸汽锅炉，包括带有上腔体出气管的罐体，还包括带有蒸汽进气管的电热管过热器，上腔体出气管与蒸汽进气管互相连接，其特征在于：罐体内部固定安装有中间隔板，中间隔板上方为上腔体，下方为下腔体，所述上腔体出气管内端与所述上腔体相通；罐体设有与下腔体相通的回水口以及与上腔体相通的出水口；中间隔板上周向均布地固定安装有三个上下两端分别与上腔体和下腔体相通的绝缘套管；还包括零位电极，零位电极包括圆形钢板以及周向均布的三个与圆形钢板相固定的钢管套筒，钢管套筒的上端敞口，下端下沉并敞口；所述三个钢管套筒可上下滑动地对应安装于三个绝缘套管中，钢管套筒外壁面与绝缘套管内壁面为相互滑动摩擦面；还包括三个绝缘电极，三个绝缘电极分别连接在罐体上，下端分别连接有相电极；三个相电极对应所述三个钢管套筒，相电极能够对应进入零位电极的钢管套筒中，相电极与钢管套筒不接触，留有作为介质水通道的间隙；还包括固定安装于中间隔板中心位置的液压缸，该液压缸的活塞杆外端固定于所述零位电极圆形钢板的中心位置；液压缸的进、出油管分别从上下腔体侧壁穿出后连接液压泵；电热管过热器包括由碳钢制作的过热器壳体，过热器壳体的左右两端分别设置有饱和蒸汽进气管和过热蒸汽出气管；过热器壳体内安装有若干组翅片式电热管，每一组翅片式电热管的前后两端均设有安装板，两端的安装板分别通过电极棒连接外部高压电缆。

优选地，所述的绝缘电极为绝缘陶瓷包覆金属导电芯结构。

优选地，所述的绝缘电极为玻璃钢绝缘高压电极；所述的玻璃钢绝缘高压电极包括玻璃钢绝缘层以及内嵌于玻璃钢绝缘层中的导电棒；玻璃钢绝缘高压电极还包括位于电力接线端的玻璃钢密封法兰，该玻璃钢密封法兰与玻璃钢绝缘层一体成型。

优选地，导电棒外表带有嵌入玻璃钢绝缘层内的丝纹。

优选地，所述的玻璃钢绝缘高压电极包括位于玻璃钢密封法兰外侧并附着在导电棒上的玻璃钢过渡段，该玻璃钢过渡段具有自玻璃钢密封法兰根部向外逐渐变细的形状并且与玻璃钢密封法兰一体成型。

优选地，电极棒穿过高压陶瓷穿墙绝缘套管，高压陶瓷穿墙绝缘套管与电极棒之间具有密封材料密封，高压陶瓷穿墙绝缘套管通过法兰固定于过热器壳体上。

优选地，过热器壳体内安装有使蒸汽尽量流经各组翅片式电热管的蒸汽导向隔板。

优选地，绝缘电极、相电极、介质水、零位电极以及电热管过热器串联形成y型不接地电气系统。

本发明的积极效果在于：

第一、本发明采用可升降零位电极调节设备功率，替代进口保护盾方式，降低了设备造

价，同时避免了喷射式引起的三相不平衡和负荷波动问题。

第二、本发明采用绝缘导向套管，使零位电极与本体外壳绝缘，处于悬浮状态，增加了设备安全性。

第三、本发明采用液压缸零位电极升降装置，避免了运动装置穿过设备本体，避免了设备本体泄露的隐患，同时增加了装置的可靠性。

第四、本发明采用高压电热管过热器，串入电极式加热回路，减少了低压配电投资，同时电热管过热器电流与电极式加热回路相同，调节电极式加热回路电流的同时调节了过热器电流，电热管过热器功率与电极式加热功率正好匹配。

第五、本发明采用玻璃钢绝缘高压电极时，以玻璃钢作为绝缘材料实现高压绝缘，玻璃钢绝缘层与导电棒成为一个牢固连接的整体，从而彻底解决了高温高压蒸汽密封问题。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例用于显示液压缸、零位电极和绝缘套管相对位置关系的布局示意图（俯视）。

图3是本发明实施例电热管过热器的结构示意图。

图4是本发明实施例所采用的玻璃钢绝缘高压电极的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。

如图1，本发明的实施例包括带有上腔体出气管11的罐体1，罐体1内部固定安装有圆板形式的中间隔板7，中间隔板7上方为上腔体，下方为下腔体，所述上腔体出气管11内端与所述上腔体相通。罐体1设有与下腔体相通的回水口5以及与上腔体相通的出水口2。罐体1一侧还安装有液位计10用于显示和控制罐体1内液位。

罐体1包括碳钢圆柱状本体，本体上下两端具有碳钢圆弧封头。中间隔板7为碳钢材质。

中间隔板7上周向均布地固定安装有三个上下两端分别与上腔体和下腔体相通的绝缘套管8（四氟聚乙烯材质），三个绝缘套管8的轴线均平行于中间隔板7的轴线。

本发明的实施例还包括碳钢材质的零位电极9。零位电极9包括圆形钢板以及周向均布的三个与圆形钢板相固定（比如焊接）的钢管套筒，钢管套筒的上端敞口并且与圆形钢板平齐，下端下沉并敞口。所述三个钢管套筒可上下滑动地对应安装于三个绝缘套管8中（钢管套筒下部插入对应的绝缘套管8），钢管套筒外壁面与绝缘套管内壁面为相互滑动摩擦面。绝缘套管8起绝缘和固定导向作用，同时是介质水通道。

本发明的实施例还包括三个绝缘电极12，所述的绝缘电极12的第一种结构为：绝缘陶瓷包覆金属导电芯。

所述的绝缘电极12还可以选择玻璃钢绝缘高压电极，如图4，玻璃钢绝缘高压电极包括玻璃钢绝缘层12-2以及内嵌于玻璃钢绝缘层12-2中的导电棒12-1。导电棒12-1采用不锈钢材质，两头加工有丝头分别作为为电力接线端和工作电极端，其中工作电极端连接相电极。

玻璃钢绝缘高压电极还包括位于电力接线端的玻璃钢密封法兰12-3，该玻璃钢密封法兰12-3与玻璃钢绝缘层12-2一体成型。玻璃钢密封法兰12-3通过螺栓固定在罐体1预留法兰上，加常规密封垫密封，起固定整个绝缘电极作用。

为了进一步增加玻璃钢绝缘层12-2与导电棒12-1之间的连接牢度，导电棒外表带有嵌入玻璃钢绝缘层内的丝纹。

为了使玻璃钢密封法兰12-3更加牢度，并使电力接线端绝缘层长度满足高压电气安全所需爬电距离的要求，本发明的实施例进一步包括位于玻璃钢密封法兰12-3外侧并附着在导电棒12-1上的玻璃钢过渡段12-4，该玻璃钢过渡段12-4具有自玻璃钢密封法兰12-3根部向外逐渐变细的形状并且与玻璃钢密封法兰12-3一体成型。

三个绝缘电极12分别通过法兰连接在罐体1的上圆弧封头上，下端分别连接有相电极3，相电极3为合金多页扇形。三个相电极对应所述三个钢管套筒，相电极3能够对应进入零位电极9的钢管套筒中，相电极3与钢管套筒不接触，留有一定间隙，该间隙为介质水由罐体1下腔体进入罐体1上腔体的通道，同时介质水也在此处被加热。

本发明的实施例还包括固定安装于中间隔板7中心位置的液压缸6，该液压缸6的活塞杆外端（即上端）通过绝缘垫固定于所述零位电极9圆形钢板的中心位置。液压缸6的进、出油管分别从上下腔体侧壁穿出后连接液压泵4，以确保无运动部件穿过罐体1。液压缸6由罐体外侧的液压泵4提供动力，零位电极9由液压缸6驱动升降。通过零位电极9升降改变零位电极9与相电极3相对面积，调整设备加热功率，控制设备出水温度。

本发明的实施例还包括电热管过热器13。电热管过热器13包括由碳钢制作的过热器壳体13-1，过热器壳体13-1的左右两端分别设置有饱和蒸汽进气管13-6和过热蒸汽出气管13-7，其中蒸汽进气管13-6连接所述的上腔体出气管11，过热蒸汽出气管13-7通用户。

如图3所示，过热器壳体13-1内安装有若干组翅片式电热管13-2，每一组翅片式电热管的前后两端均设有安装板。两端的安装板分别通过电极棒13-5连接外部高压电缆。电极棒13-5采用不锈钢圆棒制作，两端切削成平面并钻孔固定翅片式电热管13-2的连接板和外部高压电缆。所述的外部高压电缆包括电源电缆和与所述的绝缘电极12对应连接的接线电缆。

其中，电极棒13-5穿过高压陶瓷穿墙绝缘套管13-3，高压陶瓷穿墙绝缘套管13-3与电极棒10-5之间用密封材料密封，高压陶瓷穿墙绝缘套管13-3通过铝合金法兰固定于过热器壳体13-1上。

过热器壳体13-1安装有蒸汽导向隔板13-4。蒸汽导向隔板13-4采用酚醛绝缘板起绝缘和蒸汽导向作用，所述的蒸汽导向的目的是使蒸汽尽量流经各组翅片式电热管13-2。

绝缘电极12、相电极3、介质水、零位电极9以及电热管过热器13形成y型不接地电气系统。

该设备工作流程为介质水通过设备本体1底部进水口进入罐体1下腔体，然后通过固定于中间隔板7上的绝缘套管8，进入零位电极9与相电极3之间缝隙，在零位电极9与相电极3之间通电加热，加热后的介质水进入罐体1上腔体，从罐体1上腔体出水口排出，完成一个加热循环。高温介质水在罐体1上腔体中部分闪蒸为饱和蒸汽。饱和蒸汽进入电热管过热器13加热成为过热蒸汽送到客户所需位置。

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