CN106989507A - 液体电磁加热锅炉系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁加热锅炉系统及控制方法，本体为竖直设置的加热体，加热体顶端与出液管连接、底端与进液管连接；加热体外壁上缠绕有多段分别控制的电磁线圈，底部为圆锥形结构，内部相对倾斜交叉设置有导流叶片。本发明使用电磁加热，无燃烧型高温火焰、液电分离无爆裂隐患、绿色环保；采用管道加热、微晶面蒸发和旋流设计实现高效传热；工作阶段利用竖管结构和旋流冲刷减少了使用过程中污垢的产生，维护清洗阶段空罐加热、进冷水，利用热胀冷缩原理冲刷附着在加热体内壁上的污垢，简单有效，节约成本；温度在30‑350摄氏度范围内精确可控，且可回收热能释放后的低温介质，提高能效利用率，节能效果好，适用于各种供热场合。

Description

液体电磁加热锅炉系统及其控制方法

技术领域

本发明属于电磁加热设备技术领域，特别是涉及一种液体电磁加热锅炉系统及其控制方法。

背景技术

现有的锅炉通常是以燃煤、燃油、燃气和电能为能源进行加热的，燃煤、燃油和燃气都是非可再生资源，且加热效率低，而且燃烧过程中产生大量的污染物会污染环境；电加热作为热源，通常采用电阻加热的方式，此种方式耗电量大、加热速度慢、热转换效率低、其电热管易结垢，且结垢后不易去除；电热管由于采用电阻丝发热，其加热温度高达300度左右，热滞后较大，不易精确控温，电阻丝容易因高温老化而烧断，常用电热圈使用寿命约半年，加热效率也会随使用时间的增加大幅下降，需要经常更换。因此，维修的工作量相对较大。同时电阻加热的发热电阻丝不能接触到被加热液体(触电)，如果保护层破裂会发生触电事故。

现有的电磁加热系统，通常采用储热式加热和流动加热，储热式加热是对储有一定储量液体的罐体加热，储存的介质吸热后再输出热能，这种形式的加热方式，热交换不充分并且存在温度分层，介质吸热能力低，介质易出现局部蒸发或结焦而变质变性导致失去传热能力，存在过压或燃爆风险；也有部分采用流动加热，但限于采用管道流动加热、内外双层加热等措施，而对热交换效率不充分和结垢问题未做充分地考虑，导致装置整体热出力效率不高，维护操作需要拆解系统人工除垢等使用难题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种液体电磁加热锅炉系统及其控制方法，使用高效管道加热、微晶面传热技术及底部旋流设计，制造出安全、高效、稳定、简便的液体清洁供热系统。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种液体电磁加热锅炉系统，本体为竖直设置的加热体，加热体顶端与出液管连接、底端与进液管连接；所述的加热体为管状结构，外壁上缠绕有多组分别控制的电磁线圈，加热体的底部为圆锥形结构，该圆锥形结构内部相对倾斜交叉设置有导流叶片。

在所述的加热体内壁用定向腐蚀的方法腐蚀有微晶面，腐蚀深度为0.05-0.3毫米。

所述的导流叶片数量为2-4片，各片与水平面所呈角度为30-60度。

所述的进液管为水平设置，自左至右依次设置有进液口、过滤阀、增压补水泵和单向阀，单向阀与加药口连接。

所述的出液管为水平设置，左端设置有出液口。

在所述的加热体底部设置有开口，此开口上连接有集垢箱，集垢箱底部设置有排污阀。

所述的加热体、进液管和出液管采用碳钢或不锈钢制成。

所述的出液温度传感器、进液温度传感器、电磁线圈和增压补水泵通过导线与所述的控制系统电连接。

所述的电磁线圈与加热体之间设置有保温层，保温层材质为耐高温绝缘棉。

所述的加热体高度为1-2m，直径为100-250mm。

所述的液体电磁加热锅炉系统的加热介质为液体，具体为水或导热油。

所述的液体电磁加热锅炉系统的控制方法，其特征在于：分为供热模式和清洗模式两种控制方法；

(1)供热模式控制方法：

供热时，控制系统控制循环增压泵开启，开始进液，液体自底部进入加热体，设定进液量为5-100m²/h，0.1-0.3Mpa。由于液体进入加热体时经过底部的导游叶片的作用，形成绕加热体内圆周方向流动的旋流，增大换热行程并与加热体充分流动接触，同时由于加热体的内壁上存在微晶面，也增大了加热面积，使得系统的热出力效率更高。当液体充满加热体后，系统控制电磁线圈通电，加热体自体发热，被加热后的高温液体通过出液管输出用于供热；这种竖管式加热体和旋流冲刷结构设计，也有利于加热体污垢的剥离，并随液体流走，减少污垢沉积。系统还可以通过管道设置为循环加热系统，将利用后的低温介质重新加热后高温供热。

进水温度为常温或循环回流介质的温度，出水温度为30-100摄氏度，当进液温度传感器监测到进水温度低于或高于设置的温度时，控制系统控制加热体下部的1-2段电磁线圈通电，开始加热或断电停止加热；当出液温度传感器监测到出水温度低于或超出设定温度时，控制系统控制加热体上部的1-2段电磁线圈通电开始加热或断电停止加热；

加热介质为导热油时：进油温度为常温或循环回流介质的温度，出油温度为30-350摄氏度，当进液温度传感器监测到进油温度低于或超出设定温度时，控制系统控制加热体下部的1-2段电磁线圈通电开始加热或断电停止加热；当出液温度传感器监测到出油温度低于或超出设定温度时，控制系统控制加热体上部的1-2段电磁线圈通电开始加热或断电停止加热；

(2)清洗模式控制方法：

清洗时，先将除垢剂通过加药口和单向阀加入进液管，系统自动控制所有电磁线圈将加热体加热至180-200摄氏度，再开启动增压补水泵打进常温水，设定进水量为20-100m²/h，进水压力为0.5-1Mpa，由于热胀冷缩原理，污垢从加热体内壁上剥离，随后从集垢槽和排污阀排出系统。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)本发明的液体电磁加热锅炉系统使用电磁加热，无燃烧型高温火焰、液电分离无爆裂隐患、绿色环保；

(2)本发明采用管道加热、微晶面传热和旋流换热设计，实现高效传热；

(3)本发明在工作阶段利用竖管结构和旋流冲刷减少了使用过程中污垢的产生，维护清洗阶段空罐加热、进冷水，利用热胀冷缩原理冲刷附着在加热体内壁上的污垢，简单有效，节约成本；

(4)本发明温度在30-350摄氏度范围内精确可控，且可回收热能释放后的低温介质，提高能效利用率，节能效果好，适用于各种供热场合。

附图说明

图1为本发明液体电磁加热锅炉系统的结构示意图；

其中，1、出液口；2、导流叶片；3、出液管；4、加热体；4A、出液温度传感器；4B、进液温度传感器；5、电磁线圈；6、进液管；7、排污阀；8、集垢箱；9、快速扣；10、加药口；11、单向阀；12、增压补水泵；13、过滤阀；14、进液口。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施方式对本发明作进一步详细描述：本实施例采用的加热介质为水。

参见图1所示的本发明一种液体电磁加热锅炉系统及其控制方法的一个具体实施例，可以看出，液体电磁加热锅炉系统的本体为加热体4，加热体4顶端与出液管3连接、底端与进液管6连接，该进液管6为水平设置，自左至右依次设置有进液口14、过滤阀13、增压补水泵12、单向阀11，单向阀11与加药口10连接；上述出液管3为水平设置，该出液管3的左端设置有出液口1；

所述的加热体4为碳钢制成的管状结构，外壁上缠绕有多段分别控制的电磁线圈5，在距离加热体4底部3/4处的外壁上设置有出液温度传感器4A，在距离加热体4底部1/4处的外壁上设置有进液温度传感器4B，加热体4的底部为圆锥形结构，该圆锥形结构内部相对倾斜交叉设置有两片导流叶片2，两片导流叶片2与水平面分别呈60度和120度，在加热体4底端设置有开口，此开口上设置有快速扣9并连接有集垢箱8，集垢箱8底部设置有排污阀7。

通过使用电磁加热，无燃烧型高温火焰、液电分离无爆裂隐患、绿色环保；电磁线圈采用多段分别控制，在30-100摄氏度范围内精确可控，适用于各种供热场合；通过进水端定量供给液态水、通过加热体4罐壁大面积加热、通过加热体4的底部旋流设计增大罐内液体加热面积和热量交换实现高效传热。

在所述的加热体4内壁用定向腐蚀的方法腐蚀出微晶面，腐蚀深度小于0.3毫米。

本发明在加热体4的内壁上腐蚀有微晶面，通过一个个微晶结构表面，增大了传热面积，实现高效传热。

所述的进液管6内的进水压力为0.2Mpa。

所述的出液温度传感器4A、进液温度传感器4B、电磁线圈5和增压补水泵13分别通过导线与所述的控制系统电连接，实现温度的精确控制。

所述的电磁线圈5与加热体4之间设置有保温层(图中未标号)，保温层由耐高温绝缘的硅酸铝纤维棉制成，该保温层对加热体4起到了良好的保温作用与绝缘作用的同时又不会影响电磁线圈5对加热体4的加热。

将除垢剂从所述的加药口10加入进液管6中，配合上述加热体4的底部旋流设计达到彻底清除加热体4内污垢的目的。

所述的加热体4高度为1.5m，直径为159mm，体积小巧，占地面积小。

本发明的电磁加热蒸汽锅炉系统有两种控制方法：供热模式控制方法和清洗模式控制方法，下面结合附图分别对两种控制方法进行详细的说明。

1.供热模式控制方法：

供热时，控制系统控制循环增压泵12开启，开始进液，设定进液量为20m²/h，0.2Mpa。过滤阀13过滤掉水中的杂质，水自底部进入加热体4，由于交叉设置的导流叶片2的存在，使得水在加热体4内沿圆周方向旋转向上流动，增加了水在罐内的流程相当于增加了换热面积并与加热体充分流动接触，由于加热体4的内壁上存在微晶面，也增大了加热面积，使得加热效率更高；当水充满加热体4后，控制电磁线圈通电，加热体4自体发热，加热加热体内的水，加热后的热水通过出液管输出用于供热。系统还可以通过管道设置为循环加热系统，将利用后的低温介质重新加热后高温供热。

进水温度为30摄氏度，出水温度为90摄氏度，当进液温度传感器4B监测到进水温度低于或超出30摄氏度时，控制系统控制加热体4下部的2段电磁线圈4C通电开始加热或断电停止加热；当出液温度传感器4A监测到出水温度低于或超出90摄氏度时，控制系统控制加热体4上部的2段电磁线圈4C通电开始加热或断电停止加热。

2.清洗模式控制方法：

由于电磁加热锅炉系统长时间的工作，导致加热体4内沉积有少量污垢，此时可以开启清洗模式对加热体4内实施清洗。清洗时，先将除垢剂从加药口10加入进液管6，打开排污阀门7，控制系统控制电磁线圈将加热体4空罐加热至200摄氏度，设定进水量为50m²/h，进水压力为0.6Mpa开始进水，此时加热体4内温度为200摄氏度，由于热胀冷缩原理，水流将加热体4内壁上的污垢冲下，落入集垢箱8内，从排污阀7排出。

本发明在工作阶段利用竖管结构和旋流冲刷减少了使用过程中污垢的产生，维护清洗阶段空罐加热、进冷水，利用热胀冷缩原理冲刷附着在加热体内壁上的污垢，简单有效，节约成本。

依据TSG G0003-2010《工业锅炉能效测试与评价规则》和GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》，本发明通过了天津市特种设备监督检验技术研究院的能效测试，在运行工况下采用正平衡的方法测试，测试开始前已稳定1小时，测试时间为1小时，测试过程中锅炉平均进水温度为19.1℃，平均出水温度为44.6℃，经过检测，设备出力为5.1kW，热效率为93.18％，到达设备系统的设计标准。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种液体电磁加热锅炉系统，其特征在于：本体为竖直设置的加热体(4)，加热体(4)顶端与出液管(3)连接、底端与进液管(6)连接；所述的加热体(4)为管状结构，外壁上缠绕有多组分别控制的电磁线圈(5)；加热体(4)底端内部相对倾斜交叉设置有导流叶片(2)；在所述的加热体(4)内壁上腐蚀有微晶面，腐蚀深度为0.05-0.3毫米。

2.根据权利要求1所述的液体电磁加热锅炉系统，其特征在于：所述的导流叶片(2)数量为2-4片。

3.根据权利要求1所述的液体电磁加热锅炉系统，其特征在于：所述的各片导流叶片(2)与水平面所呈角度为30-60度。

4.根据权利要求1所述的液体电磁加热锅炉系统，其特征在于：所述的电磁线圈(5)与加热体(4)之间设置有保温层，保温层材质为耐高温绝缘棉。

5.根据权利要求1所述的液体电磁加热锅炉系统，其特征在于：所述的加热体(4)高度为1.0-2m，直径为100-250mm。

6.根据权利要求1所述的液体电磁加热锅炉系统，其特征在于：该电磁加热锅炉系统的加热介质为液体，具体为水或导热油。

7.如据权利要求1所述的液体电磁加热锅炉系统的控制方法，其特征在于：分为供热模式和清洗模式两种控制方法；

A.供热模式控制方法：

供热时，启动增压补水泵(13)进液，设定进液量为5-50m²/h，进液压力为0.1-0.3Mpa，液体进入加热体(4)底部，通过导流叶片(2)形成旋转流体，在加热体(4)内沿圆周方向旋转向上，通过出液管(3)输出。当液体介质充满加热体内腔后，控制系统控制电磁线圈(5)通电，加热体(4)自体发热，将加热体内流动的液体介质加热后，液体介质将热能携出用于供热；

加热介质为水时：进水温度为常温或循环回流介质的温度，出水温度为30-100摄氏度，当进液温度传感器(4B)监测到进水温度低于或高于设置的温度时，控制系统控制加热体(4)下部的1-2段电磁线圈(4C)通电开始加热或断电停止加热；当出液温度传感器(4A)监测到出水温度低于或高于设定温度时，控制系统控制加热体(4)上部的1-2段电磁线圈(4C)通电开始加热或断电停止加热；

加热介质为导热油时：进油温度为常温或循环回流介质的温度，出油温度为30-350摄氏度，当进液温度传感器(4B)监测到进油温度低于或超出设定温度时，控制系统控制加热体(4)下部的1-2段电磁线圈(4C)通电开始加热或断电停止加热；当出液温度传感器(4A)监测到出油温度低于或超出设定温度时，控制系统控制加热体(4)上部的1-2段电磁线圈(4C)通电开始加热或断电停止加热；

B.清洗模式控制方法：

清洗时，先将除垢剂加入进液管(6)，控制所有电磁线圈将加热体(4)加热至180-200摄氏度，启动增压补水泵(13)打进常温水，设定进水量为20-100m²/h，进水压力为0.5-1Mpa，由于热胀冷缩原理，污垢从加热体(4)内壁上剥离，随后被排出罐外。