專利名稱：一種固體蓄能式電鍋爐及其換熱結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種固體蓄能式電鍋爐，尤其是涉及一種具有創(chuàng)新式換熱結構的固體蓄能式常壓電鍋爐。
背景技術：
固體蓄能常壓電鍋爐的設計與研發(fā)是針對目前眾多中小型燃煤鍋爐的替代產品， 中小型燃煤鍋爐由于其熱效率低、環(huán)保治理及管理難度大已在各發(fā)達國家以及我國中型以上城市禁止使用，替代方式多為與集中供暖并網、改用燃氣供暖、改用燃油爐供暖、直接加熱式電暖氣、蓄熱式電暖氣等。然而許多用戶由于各種各樣的條件限制即無法和集中供熱并網、又不通燃氣，或是接通成本太高依然沿用傳統(tǒng)的燃煤鍋爐，使得城市的環(huán)境治理難度很大。固體蓄能式常壓鍋爐就是在此基礎上研發(fā)的替代產品，其良好的環(huán)保特性、節(jié)能特性、較低的運行成本、 便捷的操作及便于實現自動控制的特性，使該產品具有良好的推廣價值，有望創(chuàng)造良好的經濟效益和社會效益。固體蓄能式常壓電鍋爐是針對供熱面積在幾百 幾萬平方米研發(fā)的燃煤鍋爐替代產品，可以在不用更換用戶端暖氣片及供熱管道的前提下只需更換鍋爐即可，原鍋爐房建筑均可保留，投資成本可以大大降低。蓄熱式電鍋爐的現有技術方面，近年來市場上出現了一種用熱水蓄熱式電鍋爐， 是在原有的電供暖基礎上添加一個水箱，以水為儲熱介質儲存電熱，成本較低，但存在很多缺點，主要是水的熱容較低，沸點較低，在常壓狀態(tài)下蓄能有限，要達到同等供熱效果，其蓄熱體積將大大增加，不但投資額增加，且需要很大的設備安裝空間，土地及土建成本也大大增加。近年來在市場上出現了利用蓄能磚代替水作為蓄能介質的技術，但與本發(fā)明不同，都是利用蓄能磚直接加熱水或空氣等傳熱介質，同樣存在以上問題和缺陷，用水的需要大的蓄水罐，占地面積很大，投資很高，用空氣的是直接通熱風，過程難于控制，無法解決干燥及利用熱水等問題。本公司的一項在先的發(fā)明專利申請，是關于近期開發(fā)完成的小型分體式電鍋爐 (一種蓄熱式供暖機組及其蓄熱結構，申請?zhí)?010101205710)是一種在夜間用低谷電加熱固體蓄熱體蓄能的方式，由于蓄熱體熱容較高，可加熱溫度較高，相同體積蓄熱量大大增加，使設備體積大大減小，采用組合式方式對不同供熱面積提供供熱需求，一般適合五千平米以下建筑供暖及生活熱水供應，由于采用的是組合式結構，單臺無法滿足大面積供熱，需要多臺并聯(lián)，同時要實現多臺機組的聯(lián)動控制，占地相對較大，控制也較復雜，機組投資相對較高。本發(fā)明是在以上各種相關產品的基礎上研發(fā)的新型蓄熱供暖產品，其主要特點在于1，原分戶供暖系統(tǒng)設施不用拆除更換，供熱改造綜合費用較低，改造簡便易行。2，可利用原有鍋爐房，不用增加土地土建投入，是改造投入大大降低。
3，低谷電加熱蓄能，根據需要隨時供熱，既經濟又節(jié)約，節(jié)電節(jié)能效果明顯。4，徹底解決了環(huán)境污染的問題，對市容市貌的改善極為有利。5，設備操作簡單，可實現自動控制，實現供暖自動化。6，設備投資成本較低，制造難度不大，可定型定規(guī)格批量生產，便于推廣。7，鍋爐在常壓狀態(tài)下運行，安全可靠。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了提供一種可替換現有中小型燃煤鍋爐的固體蓄能式電鍋爐產品，滿足市場需求，填補空白，其具有能夠改善供暖污染，利用低谷電能，方便控制，蓄能效率高等特點，并具有創(chuàng)新式的蓄能結構和換熱方式。本發(fā)明提供一種用在固體蓄能電鍋爐中的換熱結構，其部件包括蓄熱結構、絕熱材料層、帶孔絕熱壁、換熱器、外殼，所述外殼兩頭開放有風口，蓄熱結構、帶孔絕熱壁及換熱器排列在外殼中，絕熱材料層安置在蓄熱結構、帶孔絕熱壁兩者與外殼之間；所述蓄熱結構包括通電加熱的發(fā)熱管和由固體蓄熱材料制成的蓄熱單元，在蓄熱結構中，發(fā)熱管與蓄熱單元有三種組合方式，分別是發(fā)熱管以陣列式包裹住蓄熱單元、或發(fā)熱管與蓄熱單元間隔放置、或發(fā)熱管與蓄熱單元穿插放置，所述帶孔絕熱壁上具有分布式的孔或空洞，所述換熱器是空氣水換熱器。本發(fā)明提供的上述換熱結構，其中所述發(fā)熱管斷面一般是圓形，管長度方向設計成直管形式或U型、W型、S型，或是以上幾種形狀的組合形式；發(fā)熱管可以從換熱結構中抽出以進行檢查和維修。本發(fā)明提供的上述換熱結構，其中所述蓄熱單元是蓄熱磚，其耐受的蓄熱溫度為室溫至1000°c ；所述蓄熱磚可以是含有氧化鐵或氧化鎂或碳或鋁或硅酸鹽礦粉中的一種或幾種的澆注體；所述蓄熱磚可以具有微觀的氣孔結構；所述蓄熱磚可以是由大量蓄熱磚塊堆疊而成。本發(fā)明所提供的上述換熱結構，其中所述帶孔絕熱壁設置在蓄熱結構與風口之間、換熱器與風口之間，以及蓄熱結構與換熱器之間；在同一位置可以設置一層或多層帶孔絕熱壁，所謂孔可以是均勻開具適當規(guī)格的孔作為即可在風機啟動時熱空氣的通道，又可在風機停止夜間蓄熱時熱量盡可能少的輻射到爐體內的其他位置，也可以在多層隔熱板間開錯位風口來實現，必要時可風口或通風孔出風口一側加風門。本發(fā)明所提供的上述換熱結構，其中所述帶孔絕熱壁和絕熱材料層其是由具有某種特性的一種或幾種材料相組合進行建造，所述材料的某種特性是既具有耐溫特性又具有保溫特性且具有一定強度；所述帶孔絕熱壁和絕熱材料層的建造方式，既可以采用整體澆注方式建造，也可以采用部件拼裝的方式建造。所述帶孔絕熱壁和絕熱材料層可以優(yōu)選為是由含有硅酸鹽的澆注料進行建造。本發(fā)明所提供的上述換熱結構，其中所述換熱器下方設滾輪，下面鋪設可拆卸的滑道以進行清理和維護。本發(fā)明所提供的上述換熱結構，其特征在于，所述換熱器可以是回旋設置的盤折式水管；具體可以是鍍鋅鐵管、銅管、不銹鋼管、不銹鋼復合管。本發(fā)明所提供的上述換熱結構，所述的蓄熱結構可根據爐型大小結構要求可分別設計成不同形狀的單一部件，該單一部件即可實現本發(fā)明的功能，也可設計成多個單一部件的排列復合形式以增大蓄熱供暖能力，蓄熱結構本身外部可以做相應的保溫，其與爐體的連接可以采用法蘭加螺栓連接，也可以采用嵌入式，采用整體嵌入爐體風道的方式連接， 以及其他任何方便拆卸，方便維護的方式。一種包含本發(fā)明所提供的上述換熱結構的固體蓄能電鍋爐，其包括如上述的換熱結構，該電鍋爐還包括風門、風機、循環(huán)外風道。風門安裝在換熱結構的外殼兩頭開放處，風機通過連接管道與外殼一頭的風門連接，另一頭的風門被封閉，風機從連接的該風門向外抽風或是向內送風，以使得空氣在換熱結構與循環(huán)外風道構成的循環(huán)氣路中循環(huán)流動，風機停轉時，風門關閉，風機運轉時，風門打開，循環(huán)外風道一頭連接在前述連接管道上，另一頭從換熱結構外側接入與風機相反的另一頭的風口。一種上述的包含本發(fā)明所提供的上述換熱結構的固體蓄能電鍋爐，其中所述風機扇葉外由保溫箱包裹，機體由耐高溫金屬制作，風扇與電機間采用特殊隔熱材料的聯(lián)軸節(jié)連接，防止電機過熱損壞。一種上述的包含本發(fā)明所提供的上述換熱結構的固體蓄能電鍋爐，其中所述循環(huán)外風道的管道壁具有保溫層，所述循環(huán)外風道還具有膨脹節(jié)，用于緩沖溫度變化帶來的風道形變。—種上述的包含本發(fā)明所提供的上述換熱結構的固體蓄能電鍋爐，其中，均勻有效地將蓄熱結構中的熱量傳導給換熱器是通過風機或風扇的轉動使得爐內的熱空氣通過外風道進行循環(huán)來實現的，由于循環(huán)風溫度的遞減，則要求風量不斷增加，這是靠其配套的電機來實現的，還有加熱時間及風機風扇運行時間的控制，在現有技術都是很容易實現的。


圖1是固體蓄能電鍋爐外觀主視圖；圖2是固體蓄能電鍋爐外觀俯視圖；圖3是固體蓄能電鍋爐外觀左視圖；圖4是固體蓄能電鍋爐外觀右視圖；圖5是固體蓄能電鍋爐左向剖視圖，剖視位置位于圖1中的A處，顯示出帶孔絕熱壁；圖6是固體蓄能電鍋爐左向剖視圖，剖視位置位于圖1中的B處，顯示出包含發(fā)熱管和蓄熱單元的蓄熱結構；圖7是固體蓄能電鍋爐左向剖視圖，剖視位置位于圖1中的C處，顯示出風門；圖8是固體蓄能電鍋爐側向透視圖；圖9是固體蓄能電鍋爐俯視透視圖；附圖中標號的設備分別對應為發(fā)熱管1、蓄熱磚2、絕熱磚3、保溫膠泥4、帶孔絕熱壁5、風門6、換熱器7、滑道和滾輪8、風機9、循環(huán)外風道10、管道壁保溫層11、膨脹節(jié)12、鋼管架13、機殼14。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明
實施例1某廠設置一本發(fā)明所提供的固體蓄能電鍋爐，其使用本發(fā)明所提供的換熱結構。 其部件包括蓄熱結構、絕熱材料層、帶孔絕熱壁5、換熱器7、外殼，所屬外殼包括金屬外殼， 內里由絕熱磚3所砌成；所述外殼兩頭開放有風口，蓄熱結構、帶孔絕熱壁5及換熱器7排列在外殼中，絕熱材料層安置在蓄熱結構、帶孔絕熱壁5兩者與外殼之間，絕熱材料層是絕熱磚或保溫膠泥4或者2者的組合；所述蓄熱結構包括通電加熱的發(fā)熱管1和由固體蓄熱材料制成的蓄熱單元，發(fā)熱管1與蓄熱單元間隔放置，所述蓄熱單元是蓄熱磚2，其耐受的蓄熱溫度為室溫至1000°C， 蓄熱磚具體是鐵蓄熱磚、優(yōu)選的可以是主要成分是85%以上三氧化二鐵及一些礦物質；技術指標例如是含鐵量大于65%、比重在4. 0-3. 8之間、含鈣量小于1 %、微觀看有大量的螺旋氣孔。蓄熱磚2為長方體，一個蓄熱單元中可以使用數量不等的多塊。在蓄熱單元中會留有加熱棒槽和通風槽。所述發(fā)熱管1斷面是圓形，管長度方向設計成直管形式，發(fā)熱管1可以從換熱結構中抽出以進行檢查和維修。所述帶孔絕熱壁5上具有分布式的孔或空洞，設置在蓄熱結構與換熱器7之間。 帶孔絕熱壁5上的孔或空洞用于熱空氣分流，使熱量不均的空氣在緩沖、混合均勻后進行下一步熱交換。帶孔絕熱壁5上均勻開適當規(guī)格的孔作為即可在風機9啟動時熱空氣的通道，又可防止在風機9停止夜間蓄熱時熱量盡可能少的輻射到爐體內的其他位置。所述換熱器7是空氣水換熱器，進一步是由耐熱的鎳合金管制成，其中所述換熱器7下方設滑道和滾輪8以進行清理和維護。換熱器7與爐膛螺栓連接，通過與流過的熱空氣，與一定流速的水進行熱交換，使水升溫，帶出熱量達到供暖。上述本發(fā)明所提供的固體蓄能電鍋爐，該電鍋爐還包括風門6、風機9、循環(huán)外風道10，風門6安裝在換熱結構的外殼兩頭開放處，為兩個，風機9通過連接管道與外殼一頭的風門連接，另一頭的風門被封閉，風機從連接的該風門向外抽風，以使得空氣在換熱結構與循環(huán)外風道10構成的循環(huán)氣路中循環(huán)流動，風機9停轉時，風門6關閉，防止風道內熱量自由流動，造成不必要的熱損失及換熱器的局部熱量過高，風機9運轉時，風門6打開。循環(huán)外風道10 —頭連接在前述連接管道上，另一頭從換熱結構外側接入與風機9 相反的另一頭的風口。風機9扇葉外由保溫箱包裹，機體由耐高溫金屬制作，優(yōu)選含鎳的合金，風扇與電機間采用特殊隔熱材料的聯(lián)軸節(jié)連接，防止電機過熱損壞。循環(huán)外風道10的管道壁具有管道壁保溫層11，所述循環(huán)外風道還具有膨脹節(jié)12， 用于緩沖溫度變化帶來的風道形變。整個爐外側設有架設發(fā)熱管端的鋼管架13，爐外表有整體外殼機殼14。本發(fā)明的通常工作方式為夜間低谷電價段，發(fā)熱管自動啟動加熱。熱量帶給蓄熱單元蓄熱。夜間8小時蓄熱結束，蓄熱磚滿載，到供熱時間后風機，外部水泵開始運轉，風機根據換熱器出水口測量的溫度與用戶設定溫度的差值，進行適當風速調節(jié)，風門打開，熱量從磚道內向引風機方向流動，中間通過換熱器，將熱空氣中的熱量傳遞給換熱器中的水，水靠水泵帶動流動以向室內供給熱量。換熱后的空氣經過風機從上側風道直接引回爐膛繼續(xù)進行下一次循環(huán)。當換熱器出水口溫度達到用戶設定值，則風門關閉，風機停轉。實施例2該固體蓄能電鍋爐的構造與實施例1相同，不同之處在于蓄熱磚使用氧化鎂作為主要原料，儲熱溫度同樣可達室溫-1000攝氏度。實施例3該固體蓄能電鍋爐的構造與實施例1相同，不同之處在于所述帶孔絕熱壁5、絕熱材料層包含的絕熱磚和保溫膠泥4、外殼的內里的絕熱磚3均由統(tǒng)一的含有硅酸鹽的澆注料代替來進行建造。實施例4該固體蓄能電鍋爐的構造與實施例1相同，不同之處在于發(fā)熱管1斷面是方形或其它多邊形，管長度方向設計成U型、W型、S型等形式。實施例5該固體蓄能電鍋爐的構造與實施例1相同，不同之處在于其蓄熱結構兩側與換熱器7及循環(huán)外風道10之間各多設置一層或多層帶孔絕熱壁5，也可以在多層絕熱壁間開錯位風孔，必要時可配置多處風門。實施例6該固體蓄能電鍋爐的構造與實施例1相同，不同之處在于發(fā)熱管1是由耐熱的金屬或合金制成、除鎳合金管外可以選用鎳鉻合金、碳纖維、不銹鋼管等，為了提高換熱效率， 可以以盤折式設置，為了增大換熱面積，可以在外部套以格柵狀金屬外殼。發(fā)熱管1每只功率例如是在800W-1000W之間，工作壽命在5000小時以上。實施例7該固體蓄能電鍋爐的構造與實施例1相同，不同之處在于，在蓄熱結構中，發(fā)熱管與蓄熱單元以其它方式組合，可以是發(fā)熱管以陣列式包裹住蓄熱單元，或發(fā)熱管與蓄熱單元穿插放置。實施例8該固體蓄能電鍋爐的構造與實施例1相同，不同之處在于，根據爐型大小結構要求，蓄熱單元使用多個，多個蓄熱單元可以組合在一起，換熱器外部可以做相應的保溫，其與爐體的連接可以采用法蘭加螺栓連接，也可以采用嵌入爐體風道的方式連接，任何方式都應方便拆卸，方便維護。以上實施例列舉了本發(fā)明一些常見的實施方式，但上述各實施例列舉的特征并不是孤立的，相互之間可以結合形成替代的技術方案，都在工業(yè)上是可行的，沒有哪兩個技術特征是不能共存的，上述列舉的實施方式僅僅是對本發(fā)明的闡釋，具體還可能有不同的很多方式，以上實施方式不應理解為對本發(fā)明的限制。
權利要求
1.一種用在固體蓄能電鍋爐中的換熱結構，其部件包括蓄熱結構、絕熱材料層、帶孔絕熱壁、換熱器、外殼，所述外殼兩頭開放有風口，蓄熱結構、帶孔絕熱壁及換熱器排列在外殼中，絕熱材料層安置在蓄熱結構、帶孔絕熱壁兩者與外殼之間；所述蓄熱結構包括通電加熱的發(fā)熱管和由固體蓄熱材料制成的蓄熱單元，在蓄熱結構中，發(fā)熱管與蓄熱單元有三種組合方式，分別是發(fā)熱管以陣列式包裹住蓄熱單元、或發(fā)熱管與蓄熱單元間隔放置、或發(fā)熱管與蓄熱單元穿插放置，所述帶孔絕熱壁上具有分布式的孔或空洞，所述換熱器是空氣水換熱器。
2.一種如權利要求1所述換熱結構，其中所述發(fā)熱管斷面是圓形，管長度方向設計成直管形式或U型、W型、S型，或是以上幾種型的組合形式；發(fā)熱管可以從換熱結構中抽出以進行檢查和維修。
3.—種如權利要求1所述換熱結構，其中所述蓄熱單元是蓄熱磚，其耐受的蓄熱溫度為室溫至1000°C。
4.一種如權利要求1所述換熱結構，其中所述帶孔絕熱壁設置在蓄熱結構與風口之間、換熱器與風口之間、以及蓄熱結構與換熱器之間。
5.一種如權利要求1所述換熱結構，其中所述帶孔絕熱壁和絕熱材料層其是由具有某種特性的一種或幾種材料相組合進行建造，所述材料的某種特性是既具有耐溫特性又具有保溫特性且具有一定強度；所述帶孔絕熱壁和絕熱材料層的建造方式，是采用整體澆注方式建造，或采用部件拼裝的方式建造。
6.一種如權利要求6所述換熱結構，其中所述帶孔絕熱壁和絕熱材料層其是由含有硅酸鹽的澆注料進行建造。
7.—種如權利要求1所述換熱結構，其中所述換熱器下方設滾輪，下面鋪設可拆卸的滑道以進行清理和維護。
8.—種固體蓄能電鍋爐，其包括如權利要求1所述的換熱結構，該電鍋爐還包括風門、 風機、循環(huán)外風道，風門安裝在換熱結構的外殼兩頭開放處，風機通過連接管道與外殼一頭的風門連接，另一頭的風門聯(lián)接循環(huán)外風道，風機從連接的該風門向外抽風或是向內送風， 以使得空氣在換熱結構與循環(huán)外風道構成的循環(huán)氣路中循環(huán)流動，風機停轉時，風門關閉， 風機運轉時，風門打開，循環(huán)外風道一頭連接在前述連接管道上，另一頭從換熱結構外側接入與風機相反的另一頭的風口。
9.一種如權利要求8所述固體蓄能電鍋爐，其中所述風機的扇葉外由保溫箱包裹，機體由耐高溫金屬制作，風機的扇葉與電機間采用特殊隔熱材料的聯(lián)軸節(jié)連接，防止電機過熱損壞。
10.一種如權利要求8所述換熱結構，其中所述循環(huán)外風道的管道壁具有保溫層，所述循環(huán)外風道還具有膨脹節(jié)，用于緩沖溫度變化帶來的風道形變。
全文摘要
本發(fā)明的目的是為了改進已有的供暖設備如鍋爐等的缺點，提供一種固體蓄能式電鍋爐及其換熱結構，該固體蓄能式電鍋爐使用蓄熱磚作為蓄熱介質，具有一種放熱過程可控的大容量換熱結構。具體的說，其包括蓄熱結構、絕熱材料層、帶孔絕熱壁、換熱器、外殼，外殼兩頭開放有風口，蓄熱結構、帶孔絕熱壁及換熱器排列在外殼中，絕熱材料層安置在蓄熱結構、帶孔絕熱壁兩者與外殼之間。還包括風門、風機、循環(huán)外風道。
文檔編號F22B1/28GK102175018SQ20101060602
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權日2010年12月27日
發(fā)明者李巖, 趙明星, 高君 申請人:北京藍景圣諾爾能源科技有限公司