一种低压无垢碳纤维电极锅炉的制作方法

本申请属于锅炉制造技术领域，具体涉及一种低压无垢碳纤维电极锅炉。

背景技术：

锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。

现有基于电加热原理的锅炉，其加热方式为二级热传递方式，也即需要在加热元件外包覆绝缘导热材料进行加热。二级热传递方式首先要做到绝缘，其次又要传热，导致热损失高，实际热利用率低，并且容易出现因为加热元热强度高结垢的现象，结垢进一步降低了加热效率，缩短了锅炉的使用寿命，除垢过程还会浪费大量人力、财力；同时该类锅炉还容易出现爆管、漏电等事故，影响了锅炉的正常使用。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种低压无垢碳纤维电极锅炉，解决了现有技术中锅炉的热利用率低、以及易结垢而影响锅炉的正常使用的问题，实现了锅炉高效率加热的目的。

本发明实施例提供了一种低压无垢碳纤维电极锅炉，包括锅炉筒体、控制器、以及均设置在所述锅炉筒体内的碳纤维加热组和零电位电极环；

所述碳纤维加热组的上端与所述控制器连接，所述碳纤维加热组的下端连接于所述零电位电极环；

所述控制器能够控制碳纤维加热组的开闭；

所述锅炉筒体的上端设有大气连通管，所述大气连通管的侧壁设有出水口，所述锅炉筒体的下端设有进水口。

进一步地，还包括设置在所述锅炉筒体侧壁的电导率检测器、以及设置于所述锅炉筒体顶部的补水机构和电解质投放机构；

所述电解质投放机构能够向所述锅炉筒体内投放电解质，所述补水机构能够向所述锅炉筒体内添加水以降低电解质浓度；

所述补水机构和电解质投放机构的控制信号输入端均与所述控制器的控制信号输出端连接；所述电导率检测器的信号输出端与所述控制器的信号输入端连接；

所述控制器能够根据所述电导率检测器所检测的电导率数值，控制所述电解质投放机构和所述补水机构的启停。

进一步地，所述电解质投放机构包括设置在所述锅炉筒体顶部的电解质存储盒、连接管、以及第一流量调节电磁阀；

所述电解质存储盒的下端通过所述连接管与所述锅炉筒体的内部连通，所述第一流量调节电磁阀设置在所述连接管上，所述第一流量调节电磁阀的控制信号输入端与所述控制器的控制信号输出端连接；

所述控制器能够根据电导率数值控制所述第一流量调节电磁阀的开闭。

进一步地，所述补水机构包括设置在所述锅炉筒体顶部的补水管、以及设置在所述补水管上的第二流量调节电磁阀；

所述补水管的一端伸入所述锅炉筒体的内部，所述补水管的另一端与水源连通，所述第二流量调节电磁阀的控制信号输入端与所述控制器的控制信号输出端连接；

所述控制器能够根据电导率数值控制所述第二流量调节电磁阀的开闭。

进一步地，所述零电位电极环和所述锅炉筒体均重复接地。

进一步地，所述锅炉筒体的侧壁设有观察窗口，所述观察窗口处设有高温玻璃视镜；所述锅炉筒体的下端还设有检查孔。

进一步地，包括多个所述碳纤维加热组，且每个碳纤维加热组均包括多根并联的碳纤维丝。

进一步地，多个所述碳纤维加热组均匀分布在所述零电位电极环的周向。

进一步地，所述锅炉筒体的内壁还设有与所述控制器电性连接的温度传感器。

进一步地，所述锅炉筒体的外壁设有保温材料。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例的碳纤维加热组可通过红外加热、阻性加热、以及粒子流加热的三种方式直接对水进行加热，使得加热效率高，避免了现有技术中通过二级热传递方式进行加热，而导致热量损失高的问题；碳纤维加热组表面热强度低，不会因高温析出钙离子结垢，进而不会因结垢而导致热传导效率不良，甚至出现爆管的事故，因此延长了锅炉的使用寿命，同时避免了除垢过程耗费大量人力、财力的问题，该锅炉运行稳定、可靠，并且维护成本低，便于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的低压无垢碳纤维电极锅炉的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的零电位电极环的结构示意图。

附图标记：1-锅炉筒体；2-碳纤维加热组；3-接线端子；4-控制器；5-零电位电极环；6-大气连通管；7-出水口；8-进水口；9-电解质投放机构；91-电解质存储盒；92-连接管；93-第一流量调节电磁阀；94-口盖；10-电导率检测器；11-补水机构；111-补水管；112-第二流量调节电磁阀；12-观察窗口；13-检查孔；14-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的低压无垢碳纤维电极锅炉，包括锅炉筒体1、控制器4、以及均设置在锅炉筒体1内的碳纤维加热组2和零电位电极环5。碳纤维加热组2的上端与控制器4连接，碳纤维加热组2的下端连接于零电位电极环5。控制器4能够控制碳纤维加热组2的开闭。锅炉筒体1的上端设有大气连通管6，大气连通管6的侧壁设有出水口7，锅炉筒体1的下端设有进水口8。

该低压无垢碳纤维电极锅炉工作时，锅炉筒体1通过进水口8补充水，加热后的水从出水口7排出。大气连通管6可将锅炉筒体1内的蒸汽及时排出，保障锅炉的安全运行。碳纤维加热组2可以为多个碳纤维丝并联形成的加热电极。

工作人员通过操作控制器4可使碳纤维加热组2带电，带电的碳纤维加热组2可对锅炉筒体1内的水以三种方式进行加热，三种方式分别为红外加热、阻性加热、以及粒子流加热。以下对三种加热方式进行详细描述。

红外加热：碳纤维加热组2产生红外线对水进行加热。具体的，碳纤维加热组2产生不同方向的红外线直接对周向的水分子进行加热，水分子运动产生热量从而将水加热，该方式不需要热传导介质传递，因此，加热效率高。

阻性加热：碳纤维加热组2本身的阻性发热对水进行加热。具体的，碳纤维加热组2本体通电后发热，碳纤维加热组2本体发热量较小，发出的热量对水有一定的加热作用。

粒子流加热：碳纤维加热组2通电后，通过水中的离子流对水进行加热。具体的，水具有一定的导电性，因此碳纤维加热组2通电后与水接触时，在碳纤维加热组2之间的水中的导电离子以电流的方向进行运动。红外加热时红外线对水进行加热使得水分子运动，同时导电离子运动使得水分子运动，两种运动状态互相叠加，在水中形成大量的离子流，进而产生大量的热量，从而进一步对水加热。

本发明实施例通过碳纤维加热组2对水以三种方式直接进行加热，使得该锅炉加热效率高，避免了现有技术中通过二级热传递方式进行加热，而导致热量损失高的问题。碳纤维加热组2表面热强度低，不会因高温析出钙离子结垢，进而不会因结垢而导致热传导效率不良，甚至出现爆管的事故，因此延长了锅炉的使用寿命，同时避免了除垢过程耗费大量人力、财力的问题，该锅炉运行稳定、可靠，并且维护成本低，便于推广使用。

本实施例还包括设置在锅炉筒体1侧壁的电导率检测器10、以及设置于锅炉筒体1顶部的补水机构11和电解质投放机构9。电解质投放机构9能够向锅炉筒体1内投放电解质，补水机构11能够向锅炉筒体1内添加水以降低电解质浓度。

补水机构11和电解质投放机构9的控制信号输入端均与控制器4的控制信号输出端连接；电导率检测器10的信号输出端与控制器4的信号输入端连接。控制器4能够根据电导率检测器10所检测的电导率数值，控制电解质投放机构9和补水机构11的启停。

其中，电导率检测器10用于检测锅炉筒体1内水的电导率。

控制器4将电导率检测器10检测的电导率与设定的电导率阈值范围进行比对、判断。当电导率超过设定的电导率阈值范围时，控制器4控制补水机构11向锅炉筒体1内添加水以降低电解质浓度；当电导率低于设定的电导率阈值范围时，控制器4控制电解质投放机构9向锅炉筒体1内投放电解质溶液，以提高电解质浓度。其中，向锅炉筒体1内添加的水中的电解质浓度可以为设定的电导率阈值范围的电解质浓度的0.2～0.3倍。

通过控制器4自动调节锅炉筒体1内水的电解质浓度能够减轻工作人员的工作量，从而提高了该锅炉的使用便利性。本实施例电导率阈值范围为90～110μs/cm，将锅炉筒体1内水的电导率控制在设定的电导率阈值范围内，能够有效提高锅炉筒体1内水的电导率，从而提高了锅炉的加热效率。电导率低于电导率阈值范围会使加热效率降低，超出电导率阈值范围不仅会使加热效率降低，还会影响水质。

本实施例的电解质投放机构9包括设置在锅炉筒体1顶部的电解质存储盒91、连接管92、以及第一流量调节电磁阀93。电解质存储盒91的下端通过连接管92与锅炉筒体1的内部连通，第一流量调节电磁阀93设置在连接管92上，第一流量调节电磁阀93的控制信号输入端与控制器4的控制信号输出端连接。控制器4能够根据电导率数值控制第一流量调节电磁阀93的开闭。其中，电解质存储盒91上设有口盖94，工作人员可通过打开口盖94向电解质存储盒91内添加电解质溶液。

控制器4控制电解质投放机构9向锅炉筒体1内投放电解质溶液时，控制器4根据电导率检测器10检测的电导率数值来计算需要添加的电解质溶液的体积，然后控制器4控制第一流量调节电磁阀93打开，将电解质存储盒91内设定体积的电解质溶液通过连接管92输送至锅炉筒体1的内部，电解质溶液与锅炉筒体1内的水混合后达到设定的电解质浓度范围。锅炉对水加热的过程中，电导率检测器10实时检测锅炉筒体1内水的电导率。

电解质投放机构9结构还可为：包括设置在锅炉筒体1顶部的电解质存储盒、连接管、电磁阀、以及液位传感器。液位传感器位于电解质存储盒内，液位传感器与控制器4电性连接；电解质存储盒的下端通过连接管与锅炉筒体1的内部连通，电磁阀设置在连接管上，电磁阀的控制信号输入端与控制器4的控制信号输出端连接，控制器4能够根据电导率数值控制电磁阀的开闭，液位传感器控制输入锅炉筒体1内电解质溶液的体积。本实施例的补水机构11包括设置在锅炉筒体1顶部的补水管111、以及设置在补水管111上的第二流量调节电磁阀112。补水管111的一端伸入锅炉筒体1的内部，补水管111的另一端与水源连通，第二流量调节电磁阀112的控制信号输入端与控制器4的控制信号输出端连接。

控制器4能够根据电导率数值控制第二流量调节电磁阀112的开闭。

该锅炉加热过程中，控制器4控制补水机构11向锅炉筒体1内添加水时，控制器4根据电导率检测器10检测的电导率数值来计算需要添加的水的体积，然后控制器4控制第二流量调节电磁阀112打开，水源将设定体积的水通过补水管111输送至锅炉筒体1的内部，补入的水与锅炉筒体1内的水混合后达到设定的电解质浓度范围。锅炉对水加热的过程中，电导率检测器10实时检测锅炉筒体1内水的电导率。

补水机构11还可以包括储水桶、进水管、电磁阀以及液位传感器；液位传感器位于储水桶内，液位传感器和电磁阀均与控制器4电性连接；储水桶通过进水管与锅炉筒体1的内部连通，电磁阀设置在进水管上，控制器4能够根据电导率数值控制电磁阀的开闭，液位传感器控制输入锅炉筒体1内水的体积。本实施例的零电位电极环5和锅炉筒体1均重复接地。

需要说明的是，该锅炉加热时需要保证零电位电极环5全部浸没在水中。零电位电极环5和锅炉筒体1均重复接地，使得碳纤维加热组2加热时水中的电流平衡，进而不会对外造成电压差，同时使得锅炉外壳不带电，也不会对外漏电。本发明通过对零电位电极环5和锅炉筒体1分别进行“零接地”和“地接地”的双重保护，能够保证锅炉运行过程中的电气安全，提高该锅炉的稳定性。

本实施例中，锅炉筒体1的侧壁设有观察窗口12，观察窗口12处设有高温玻璃视镜；锅炉筒体1的下端还设有检查孔13。

工作人员可通过观察窗口12观察锅炉筒体1的内部状况，以便及时发现锅炉筒体1内部的异常，特别是监控零电位电极环5与碳纤维加热组2是否在正常工作、以及锅炉筒体1内水的加热状况。

当锅炉筒体1内部需要维护时，工作人员可通过检查孔13对其进行维护。

如图2所示，本实施例包括多个碳纤维加热组2，且每个碳纤维加热组2均包括多根并联的碳纤维丝。

需要说明的是，多个碳纤维加热组2加热效率高，同时还便于工作人员通过控制板控制部分碳纤维加热组2的启闭，来控制该锅炉的加热功率。

本实施例中，多个碳纤维加热组2均匀分布在零电位电极环5的周向。

需要说明的是，多个碳纤维加热组2均匀分布在零电位电极环5的周向,使得碳纤维加热组2对锅炉筒体1内的水加热均匀，不会出现一侧加热功率大，另一侧加热功率小的问题，进而能够延长碳纤维加热组2和零电位电极环5的使用寿命。

本实施例中，锅炉筒体1的内壁还设有与控制器4电性连接的温度传感器14。

温度传感器14可对水温实时进行监测，以便工作人员及时掌握锅炉筒体1内水的温度，还便于控制锅炉筒体1内的水加热至设定温度。

本实施例中，锅炉筒体1的外壁设有保温材料。

保温材料能够避免锅炉筒体1内的热量大量散失，而导致锅炉加热效率降低的问题。保温材料可以是岩棉、硅酸铝纤维棉等。

本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。