本發(fā)明屬于電磁加熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鍋爐通常是以燃煤、燃油、燃?xì)夂碗娔転槟茉催M(jìn)行加熱的，燃煤、燃油和燃?xì)舛际欠强稍偕Y源，且加熱效率低，而且燃燒過程中產(chǎn)生大量的污染物會(huì)污染環(huán)境；電加熱作為熱源，通常采用電阻加熱的方式，此種方式耗電量大、加熱速度慢、熱轉(zhuǎn)換效率低、其電熱管易結(jié)垢，且結(jié)垢后不易去除；電熱管由于采用電阻絲發(fā)熱，其加熱溫度高達(dá)300度左右，熱滯后較大，不易精確控溫，電阻絲容易因高溫老化而燒斷，常用電熱圈使用壽命約半年，加熱效率也會(huì)隨使用時(shí)間的增加大幅下降，需要經(jīng)常更換。因此，維修的工作量相對較大。同時(shí)電阻加熱的發(fā)熱電阻絲不能接觸到被加熱液體(觸電)，如果保護(hù)層破裂會(huì)發(fā)生觸電事故。
現(xiàn)有的電磁加熱系統(tǒng)，通常采用儲(chǔ)熱式加熱和流動(dòng)加熱，儲(chǔ)熱式加熱是對儲(chǔ)有一定儲(chǔ)量液體的罐體加熱，儲(chǔ)存的介質(zhì)吸熱后再輸出熱能，這種形式的加熱方式，熱交換不充分并且存在溫度分層，介質(zhì)吸熱能力低，介質(zhì)易出現(xiàn)局部蒸發(fā)或結(jié)焦而變質(zhì)變性導(dǎo)致失去傳熱能力，存在過壓或燃爆風(fēng)險(xiǎn)；也有部分采用流動(dòng)加熱，但限于采用管道流動(dòng)加熱、內(nèi)外雙層加熱等措施，而對熱交換效率不充分和結(jié)垢問題未做充分地考慮，導(dǎo)致裝置整體熱出力效率不高，維護(hù)操作需要拆解系統(tǒng)人工除垢等使用難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)及其控制方法，使用高效管道加熱、微晶面?zhèn)鳠峒夹g(shù)及底部旋流設(shè)計(jì)，制造出安全、高效、穩(wěn)定、簡便的液體清潔供熱系統(tǒng)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)，本體為豎直設(shè)置的加熱體，加熱體頂端與出液管連接、底端與進(jìn)液管連接；所述的加熱體為管狀結(jié)構(gòu)，外壁上纏繞有多組分別控制的電磁線圈，加熱體的底部為圓錐形結(jié)構(gòu)，該圓錐形結(jié)構(gòu)內(nèi)部相對傾斜交叉設(shè)置有導(dǎo)流葉片。
在所述的加熱體內(nèi)壁用定向腐蝕的方法腐蝕有微晶面，腐蝕深度為0.05-0.3毫米。
所述的導(dǎo)流葉片數(shù)量為2-4片，各片與水平面所呈角度為30-60度。
所述的進(jìn)液管為水平設(shè)置，自左至右依次設(shè)置有進(jìn)液口、過濾閥、增壓補(bǔ)水泵和單向閥，單向閥與加藥口連接。
所述的出液管為水平設(shè)置，左端設(shè)置有出液口。
在所述的加熱體底部設(shè)置有開口，此開口上連接有集垢箱，集垢箱底部設(shè)置有排污閥。
所述的加熱體、進(jìn)液管和出液管采用碳鋼或不銹鋼制成。
所述的出液溫度傳感器、進(jìn)液溫度傳感器、電磁線圈和增壓補(bǔ)水泵通過導(dǎo)線與所述的控制系統(tǒng)電連接。
所述的電磁線圈與加熱體之間設(shè)置有保溫層，保溫層材質(zhì)為耐高溫絕緣棉。
所述的加熱體高度為1-2m，直徑為100-250mm。
所述的液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)的加熱介質(zhì)為液體，具體為水或?qū)嵊汀?/p>
所述的液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：分為供熱模式和清洗模式兩種控制方法；
(1)供熱模式控制方法：
供熱時(shí)，控制系統(tǒng)控制循環(huán)增壓泵開啟，開始進(jìn)液，液體自底部進(jìn)入加熱體，設(shè)定進(jìn)液量為5-100m2/h，0.1-0.3mpa。由于液體進(jìn)入加熱體時(shí)經(jīng)過底部的導(dǎo)游葉片的作用，形成繞加熱體內(nèi)圓周方向流動(dòng)的旋流，增大換熱行程并與加熱體充分流動(dòng)接觸，同時(shí)由于加熱體的內(nèi)壁上存在微晶面，也增大了加熱面積，使得系統(tǒng)的熱出力效率更高。當(dāng)液體充滿加熱體后，系統(tǒng)控制電磁線圈通電，加熱體自體發(fā)熱，被加熱后的高溫液體通過出液管輸出用于供熱；這種豎管式加熱體和旋流沖刷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也有利于加熱體污垢的剝離，并隨液體流走，減少污垢沉積。系統(tǒng)還可以通過管道設(shè)置為循環(huán)加熱系統(tǒng)，將利用后的低溫介質(zhì)重新加熱后高溫供熱。
進(jìn)水溫度為常溫或循環(huán)回流介質(zhì)的溫度，出水溫度為30-100攝氏度，當(dāng)進(jìn)液溫度傳感器監(jiān)測到進(jìn)水溫度低于或高于設(shè)置的溫度時(shí)，控制系統(tǒng)控制加熱體下部的1-2段電磁線圈通電，開始加熱或斷電停止加熱；當(dāng)出液溫度傳感器監(jiān)測到出水溫度低于或超出設(shè)定溫度時(shí)，控制系統(tǒng)控制加熱體上部的1-2段電磁線圈通電開始加熱或斷電停止加熱；
加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油時(shí)：進(jìn)油溫度為常溫或循環(huán)回流介質(zhì)的溫度，出油溫度為30-350攝氏度，當(dāng)進(jìn)液溫度傳感器監(jiān)測到進(jìn)油溫度低于或超出設(shè)定溫度時(shí)，控制系統(tǒng)控制加熱體下部的1-2段電磁線圈通電開始加熱或斷電停止加熱；當(dāng)出液溫度傳感器監(jiān)測到出油溫度低于或超出設(shè)定溫度時(shí)，控制系統(tǒng)控制加熱體上部的1-2段電磁線圈通電開始加熱或斷電停止加熱；
(2)清洗模式控制方法：
清洗時(shí)，先將除垢劑通過加藥口和單向閥加入進(jìn)液管，系統(tǒng)自動(dòng)控制所有電磁線圈將加熱體加熱至180-200攝氏度，再開啟動(dòng)增壓補(bǔ)水泵打進(jìn)常溫水，設(shè)定進(jìn)水量為20-100m2/h，進(jìn)水壓力為0.5-1mpa，由于熱脹冷縮原理，污垢從加熱體內(nèi)壁上剝離，隨后從集垢槽和排污閥排出系統(tǒng)。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明的液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)使用電磁加熱，無燃燒型高溫火焰、液電分離無爆裂隱患、綠色環(huán)保；
(2)本發(fā)明采用管道加熱、微晶面?zhèn)鳠岷托鲹Q熱設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高效傳熱；
(3)本發(fā)明在工作階段利用豎管結(jié)構(gòu)和旋流沖刷減少了使用過程中污垢的產(chǎn)生，維護(hù)清洗階段空罐加熱、進(jìn)冷水，利用熱脹冷縮原理沖刷附著在加熱體內(nèi)壁上的污垢，簡單有效，節(jié)約成本；
(4)本發(fā)明溫度在30-350攝氏度范圍內(nèi)精確可控，且可回收熱能釋放后的低溫介質(zhì)，提高能效利用率，節(jié)能效果好，適用于各種供熱場合。
附圖說明
圖1為本發(fā)明液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1、出液口；2、導(dǎo)流葉片；3、出液管；4、加熱體；4a、出液溫度傳感器；4b、進(jìn)液溫度傳感器；5、電磁線圈；6、進(jìn)液管；7、排污閥；8、集垢箱；9、快速扣；10、加藥口；11、單向閥；12、增壓補(bǔ)水泵；13、過濾閥；14、進(jìn)液口。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體的實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：本實(shí)施例采用的加熱介質(zhì)為水。
參見圖1所示的本發(fā)明一種液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)及其控制方法的一個(gè)具體實(shí)施例，可以看出，液體電磁加熱鍋爐系統(tǒng)的本體為加熱體4，加熱體4頂端與出液管3連接、底端與進(jìn)液管6連接，該進(jìn)液管6為水平設(shè)置，自左至右依次設(shè)置有進(jìn)液口14、過濾閥13、增壓補(bǔ)水泵12、單向閥11，單向閥11與加藥口10連接；上述出液管3為水平設(shè)置，該出液管3的左端設(shè)置有出液口1；
所述的加熱體4為碳鋼制成的管狀結(jié)構(gòu)，外壁上纏繞有多段分別控制的電磁線圈5，在距離加熱體4底部3/4處的外壁上設(shè)置有出液溫度傳感器4a，在距離加熱體4底部1/4處的外壁上設(shè)置有進(jìn)液溫度傳感器4b，加熱體4的底部為圓錐形結(jié)構(gòu)，該圓錐形結(jié)構(gòu)內(nèi)部相對傾斜交叉設(shè)置有兩片導(dǎo)流葉片2，兩片導(dǎo)流葉片2與水平面分別呈60度和120度，在加熱體4底端設(shè)置有開口，此開口上設(shè)置有快速扣9并連接有集垢箱8，集垢箱8底部設(shè)置有排污閥7。
通過使用電磁加熱，無燃燒型高溫火焰、液電分離無爆裂隱患、綠色環(huán)保；電磁線圈采用多段分別控制，在30-100攝氏度范圍內(nèi)精確可控，適用于各種供熱場合；通過進(jìn)水端定量供給液態(tài)水、通過加熱體4罐壁大面積加熱、通過加熱體4的底部旋流設(shè)計(jì)增大罐內(nèi)液體加熱面積和熱量交換實(shí)現(xiàn)高效傳熱。
在所述的加熱體4內(nèi)壁用定向腐蝕的方法腐蝕出微晶面，腐蝕深度小于0.3毫米。
本發(fā)明在加熱體4的內(nèi)壁上腐蝕有微晶面，通過一個(gè)個(gè)微晶結(jié)構(gòu)表面，增大了傳熱面積，實(shí)現(xiàn)高效傳熱。
所述的進(jìn)液管6內(nèi)的進(jìn)水壓力為0.2mpa。
所述的出液溫度傳感器4a、進(jìn)液溫度傳感器4b、電磁線圈5和增壓補(bǔ)水泵13分別通過導(dǎo)線與所述的控制系統(tǒng)電連接，實(shí)現(xiàn)溫度的精確控制。
所述的電磁線圈5與加熱體4之間設(shè)置有保溫層(圖中未標(biāo)號)，保溫層由耐高溫絕緣的硅酸鋁纖維棉制成，該保溫層對加熱體4起到了良好的保溫作用與絕緣作用的同時(shí)又不會(huì)影響電磁線圈5對加熱體4的加熱。
將除垢劑從所述的加藥口10加入進(jìn)液管6中，配合上述加熱體4的底部旋流設(shè)計(jì)達(dá)到徹底清除加熱體4內(nèi)污垢的目的。
所述的加熱體4高度為1.5m，直徑為159mm，體積小巧，占地面積小。
本發(fā)明的電磁加熱蒸汽鍋爐系統(tǒng)有兩種控制方法：供熱模式控制方法和清洗模式控制方法，下面結(jié)合附圖分別對兩種控制方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。
1.供熱模式控制方法：
供熱時(shí)，控制系統(tǒng)控制循環(huán)增壓泵12開啟，開始進(jìn)液，設(shè)定進(jìn)液量為20m2/h，0.2mpa。過濾閥13過濾掉水中的雜質(zhì)，水自底部進(jìn)入加熱體4，由于交叉設(shè)置的導(dǎo)流葉片2的存在，使得水在加熱體4內(nèi)沿圓周方向旋轉(zhuǎn)向上流動(dòng)，增加了水在罐內(nèi)的流程相當(dāng)于增加了換熱面積并與加熱體充分流動(dòng)接觸，由于加熱體4的內(nèi)壁上存在微晶面，也增大了加熱面積，使得加熱效率更高；當(dāng)水充滿加熱體4后，控制電磁線圈通電，加熱體4自體發(fā)熱，加熱加熱體內(nèi)的水，加熱后的熱水通過出液管輸出用于供熱。系統(tǒng)還可以通過管道設(shè)置為循環(huán)加熱系統(tǒng)，將利用后的低溫介質(zhì)重新加熱后高溫供熱。
進(jìn)水溫度為30攝氏度，出水溫度為90攝氏度，當(dāng)進(jìn)液溫度傳感器4b監(jiān)測到進(jìn)水溫度低于或超出30攝氏度時(shí)，控制系統(tǒng)控制加熱體4下部的2段電磁線圈4c通電開始加熱或斷電停止加熱；當(dāng)出液溫度傳感器4a監(jiān)測到出水溫度低于或超出90攝氏度時(shí)，控制系統(tǒng)控制加熱體4上部的2段電磁線圈4c通電開始加熱或斷電停止加熱。
2.清洗模式控制方法：
由于電磁加熱鍋爐系統(tǒng)長時(shí)間的工作，導(dǎo)致加熱體4內(nèi)沉積有少量污垢，此時(shí)可以開啟清洗模式對加熱體4內(nèi)實(shí)施清洗。清洗時(shí)，先將除垢劑從加藥口10加入進(jìn)液管6，打開排污閥門7，控制系統(tǒng)控制電磁線圈將加熱體4空罐加熱至200攝氏度，設(shè)定進(jìn)水量為50m2/h，進(jìn)水壓力為0.6mpa開始進(jìn)水，此時(shí)加熱體4內(nèi)溫度為200攝氏度，由于熱脹冷縮原理，水流將加熱體4內(nèi)壁上的污垢沖下，落入集垢箱8內(nèi)，從排污閥7排出。
本發(fā)明在工作階段利用豎管結(jié)構(gòu)和旋流沖刷減少了使用過程中污垢的產(chǎn)生，維護(hù)清洗階段空罐加熱、進(jìn)冷水，利用熱脹冷縮原理沖刷附著在加熱體內(nèi)壁上的污垢，簡單有效，節(jié)約成本。
依據(jù)tsgg0003-2010《工業(yè)鍋爐能效測試與評價(jià)規(guī)則》和gb/t10180-2003《工業(yè)鍋爐熱工性能試驗(yàn)規(guī)程》，本發(fā)明通過了天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院的能效測試，在運(yùn)行工況下采用正平衡的方法測試，測試開始前已穩(wěn)定1小時(shí)，測試時(shí)間為1小時(shí)，測試過程中鍋爐平均進(jìn)水溫度為19.1℃，平均出水溫度為44.6℃，經(jīng)過檢測，設(shè)備出力為5.1kw，熱效率為93.18％，到達(dá)設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。