本發(fā)明涉及一種供熱系統(tǒng)，特別是涉及一種低成本電磁加熱供熱裝置。
背景技術：
現(xiàn)有供熱系統(tǒng)中的普通鍋爐通常是以燃煤、燃油、燃氣和電能為能源進行加熱的，燃煤、燃油和燃氣都是非可再生資源，且加熱效率低，燃燒過程中產(chǎn)生大量的污染物會污染環(huán)境；而且熱效率低，能耗大，鍋爐水箱、冷壁管、煙氣管等位置容易結垢，需經(jīng)常停爐清洗；鍋爐設在循環(huán)泵出口，使得鍋爐一直在高壓下工作，由于在使用過程水中的雜質(zhì)對鍋爐的腐蝕，使鍋爐的承壓強度逐漸下降，存在承壓能力不足的安全隱患；一旦發(fā)生停電事故，鍋爐中的水將立刻停止循環(huán)，而鍋爐中的余熱會繼續(xù)加熱熱水，使鍋爐中停止循環(huán)的熱水迅速升溫，達到一定的溫度開始汽化，甚至發(fā)生鍋爐爆炸等安全事故。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低成本電磁加熱供熱裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對電磁加熱鍋爐群組的分別運行控制，延長供熱系統(tǒng)使用壽命，降低成本，制造出節(jié)能環(huán)保、低投資、低運行成本的清潔供熱系統(tǒng)。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
一種低成本電磁加熱供熱裝置，包括電磁加熱鍋爐群組、蓄熱水箱和溢流罐，所述的電磁加熱鍋爐群組通過加熱管路與蓄熱水箱連接，蓄熱水箱通過溢流管路與溢流罐連接，所述的電磁加熱鍋爐群組包括至少一臺電磁加熱鍋爐，每臺電磁加熱鍋爐分別可控。
所述的電磁加熱鍋爐群組包括至少一組加熱機構，該加熱機構包括電磁加熱鍋爐、進水管、出水管以及設置在出水管上的加熱循環(huán)水泵組，所述的進水管與電磁加熱鍋爐的出水端連接，所述的出水管與電磁加熱鍋爐的進水端連接。
所述的電磁加熱鍋爐包括本體為豎直設置的罐狀結構的加熱體，在加熱體的外壁上纏繞有多組分別控制的電磁線圈，在加熱體的內(nèi)壁上腐蝕有微晶體面，加熱體底端內(nèi)部相對傾斜交叉設置有導流葉片。
所述的微晶體面腐蝕深度為0.05-0.3毫米，腐蝕面積占蒸汽發(fā)生器總高度的1/2-3/4。
所述的蓄熱水箱底部設置有排水管，頂部設置有第二溫度傳感器和第二壓力表，第二溫度傳感器延伸至蓄熱水箱中部2/3-1/2處。
所述的溢流罐上部的側壁上設置有溢流口，頂部設置有放氣閥、注水管和液位計。
所述的進水管延伸至蓄熱水箱內(nèi)部的一端設置有弧形的折彎，折彎與水平面之間存在夾角，每根進水管的出水方向相同。
所述的進水管向蓄熱水箱內(nèi)部延伸的長度呈階梯遞增或遞減；所述的出水管不向蓄熱水箱內(nèi)部延伸或者向蓄熱水箱內(nèi)部延伸的長度與進水管對應或相反。
所述的進水管的高度位于同一水平線上或者相互之間具有高度差，所述的出水管的高度位于同一水平線上或者相互之間具有均勻的高度差。
所述的進水管在蓄熱水箱內(nèi)的出水口設置在距離蓄熱水箱內(nèi)壁1/4-4/5處。
所述的加熱循環(huán)水泵組中的各臺加熱循環(huán)水泵分別與各自對應的電磁加熱鍋爐的控制系統(tǒng)電連接，由電磁加熱鍋爐控制其工作。
所述的加熱循環(huán)水泵組中的加熱循環(huán)水泵設置為兩個，互為備用。
所述的蓄熱水箱適用于中低層的建筑的供熱，箱體承受壓力為0.3-0.5mpa；當用于高層供熱、需要一定承壓能力的蓄水裝置時，可將蓄熱水箱換成承壓能力更強的蓄熱水罐。
所述的低成本電磁加熱供熱裝置中電磁加熱鍋爐群組的控制方法：電磁加熱鍋爐內(nèi)設置的溫度傳感器檢測出水管內(nèi)流入的低溫水的溫度，電磁加熱鍋爐自身的控制系統(tǒng)根據(jù)此溫度值來判斷自身是否啟動加熱；電磁加熱鍋爐群組中的每臺電磁加熱鍋爐的啟動溫度在55-95℃范圍內(nèi)依次遞增，流入的低溫水水溫低于停止溫度的電磁加熱鍋爐全部啟動加熱，流入的低溫水水溫高于停止溫度的電磁加熱鍋爐全部停止加熱；控制系統(tǒng)會定期輪換調(diào)整每臺電磁加熱鍋爐的停止溫度以均衡其使用壽命。
相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明的電磁加熱鍋爐在其加熱體的內(nèi)壁上設置的微晶體面不易結垢，加熱體底端設置導流葉片，熱交換充分垢，使用電磁加熱無燃燒型高溫火焰、液電分離無爆裂隱患、高效低耗、節(jié)能環(huán)保；
(2)本發(fā)明的蓄熱水箱上連接有溢流罐，可儲存蓄熱水箱中受熱膨脹溢出的水，防止蓄熱水箱內(nèi)因壓力過大發(fā)生爆裂；同時溢流罐上設置的溢流口和放氣閥能及時排出溢流罐內(nèi)多余的水和汽；
(3)本發(fā)明的進水管延伸至蓄熱水箱內(nèi)部的一端設置有弧形的折彎，使得進水管中流入的水對蓄熱水箱中的水施加一個攪拌力，實現(xiàn)蓄熱水箱內(nèi)部高低溫水的混合；
(4)本發(fā)明能夠選擇性的開啟電磁加熱鍋爐的數(shù)量，并按規(guī)律循環(huán)替換啟動的電磁加熱鍋爐，采用多臺群組式結構，群組內(nèi)的各機互備，確保系統(tǒng)功能穩(wěn)定并延長了電磁加熱鍋爐的使用壽命，降低了成本。
附圖說明
圖1為本發(fā)明低成本電磁加熱供熱系統(tǒng)的結構示意圖；
其中，1、溢流口；2、放氣閥；3、注水管；4、液位計；5、溢流罐；6、供熱管線；7、第一壓力表；8、循環(huán)增壓泵；9、第一溫度傳感器；10、恒溫混水閥門；11、蓄熱水箱；12、第二溫度傳感器；13、第二壓力表；14、排水閥；15、加熱循環(huán)水泵組；16、電磁加熱鍋爐群組。
具體實施方式
下面結合附圖與具體的實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述，需要說明的是：下述實施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實施例來限定本發(fā)明的保護范圍。
參見圖1所示的本發(fā)明一種低成本電磁加熱供熱裝置的具體實施例，可以看出，本發(fā)明包括電磁加熱鍋爐群組16、蓄熱水箱11和溢流罐5；蓄熱水箱11通過加熱管路與電磁加熱鍋爐群組16連接，蓄熱水箱11通過溢流管路與溢流罐5連接，所述的電磁加熱鍋爐群組16包括三臺電磁加熱鍋爐，每臺電磁加熱鍋爐分別可控。
電磁加熱鍋爐群組16包括三組加熱機構，該加熱機構包括一臺電磁加熱鍋爐、一根進水管和一根出水管(即加熱管路)、以及設置在出水管上的加熱循環(huán)水泵組，一臺電磁加熱鍋爐的功率為100kw，所述的進水管一端與電磁加熱鍋爐的出水端連接，另一端與蓄熱水箱11連接，出水管的一端與電磁加熱鍋爐的進水端連接，另一端與蓄熱水箱11連接，每臺電磁加熱鍋爐分別與所述的控制系統(tǒng)可控連接。
電磁加熱鍋爐包括本體為豎直設置的罐狀結構的加熱體，在加熱體的外壁上纏繞有多組分別控制的電磁線圈，電磁線圈分別控制加熱，可精確定向使用電能加熱，溫度在100-150℃范圍內(nèi)精確可控，能源利用充分，節(jié)能效果好；
在加熱體的內(nèi)壁上腐蝕有微晶體面，在蒸汽發(fā)生器的內(nèi)壁上腐蝕有微晶體面，該微晶體面腐蝕深度為0.15毫米，腐蝕面積占蒸汽發(fā)生器總高度的2/3，覆蓋整個蒸發(fā)部分，通過一個個不規(guī)則的微晶體表面，增大了傳熱面積，且有利于水蒸發(fā)汽化形成蒸汽，實現(xiàn)高效傳熱；
加熱體底端內(nèi)部相對傾斜交叉設置有導流葉片，由于交叉設置的導流葉片的存在，使得水在加熱體內(nèi)沿圓周方向旋轉(zhuǎn)向上流動，增加了水在罐內(nèi)的流程相當于增加了換熱面積并與加熱體充分流動接觸。
蓄熱水箱11底部設置有排水管14，排水管14上設置有閥門，清洗箱體時打開閥門，污水由排水管14排出；蓄熱水箱11頂部設置有第二溫度傳感器12和第二壓力表13，由于蓄熱水箱11內(nèi)上部水溫高于下部水溫，為使檢測溫度更精確，第二溫度傳感器12延伸至蓄熱水箱11中部1/2處。
蓄熱水箱11中受熱膨脹的水溢出儲存在溢流罐5中，防止蓄熱水箱11內(nèi)因壓力過大發(fā)生爆裂，同時，溢流罐5也起到了一個節(jié)流分壓的作用；溢流罐5的側壁上罐體高度的4/5處設置有溢流口1，溢流罐5頂面上設置有放氣閥2、注水管3和液位計4，注水管3上還設置有過濾閥，當溢流罐5內(nèi)水位低于液位計4底端時，發(fā)出警報，需要人工檢測檢修后重新加水，水流通過注水管3加入溢流罐5進而加入到蓄熱水箱11中。
加熱管路包括3組并聯(lián)的進水管和出水管，每一根進水管與出水管為一組，進水管的兩端分別連接蓄熱水箱11的中部與電磁加熱鍋爐群組16的出水端，出水管的兩端分別連接蓄熱水箱11與電磁加熱鍋爐群組16的進水端，出水管上設置有加熱循環(huán)水泵和排水閥，加熱循環(huán)水泵的功率為100w-1500w；進水管延伸至蓄熱水箱11內(nèi)部的一端設置有弧形的折彎，折彎與水平面之間呈45°的夾角，以蓄熱水箱11的軸線為界，長度超出軸線的進水管與長度未超出軸線的進水管的折彎方向相對，使得進水管的出水水流均沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，形成旋流；三根進水管中最短的那根進水管延伸至蓄熱水箱11內(nèi)距蓄熱水箱11側壁(進水管進入的那一側的側壁)1/4處，最長的那根進水管延伸至蓄熱水箱11內(nèi)距蓄熱水箱11側壁(進水管進入的那一側的側壁)4/5處；并聯(lián)的進水管向蓄熱水箱11內(nèi)部延伸的長度呈階梯遞增或遞減，并在蓄熱水箱11內(nèi)均勻排布；當蓄熱水箱11的容積小于50立方米時，并聯(lián)的出水管不向蓄熱水箱11內(nèi)部延伸，當蓄熱水箱11的容積大于50立方米時，并聯(lián)的出水管向蓄熱水箱11內(nèi)部延伸的長度與進水管對應或相反，對應是指進水管向蓄熱水箱11內(nèi)部延伸的長度呈階梯遞增則出水管向蓄熱水箱11內(nèi)部延伸的長度呈階梯遞增，相反是指進水管向蓄熱水箱11內(nèi)部延伸的長度呈階梯遞增則出水管向蓄熱水箱11內(nèi)部延伸的長度呈階梯遞減，出水管在蓄熱水箱11內(nèi)均勻排布；并聯(lián)的進水管的高度位于同一水平線上(蓄熱水箱的容積小于50立方米時)或者相互之間具有均勻的高度差(蓄熱水箱的容積大于50立方米時)；并聯(lián)的出水管的高度位于同一水平線上(蓄熱水箱的容積小于50立方米時)或者相互之間具有均勻的高度差(蓄熱水箱的容積大于50立方米時)，通過這種結構使得進水管中流入的水對蓄熱水箱11中的水施加一個攪拌力，實現(xiàn)蓄熱水箱11內(nèi)部高低溫水的混合。
設置在出水管上的加熱循環(huán)水泵將蓄熱水箱11下部的低溫水送入電磁加熱鍋爐，電磁加熱鍋爐將加熱后的水通過進水管輸送至蓄熱水箱11，通過蓄熱水箱11內(nèi)自身的熱力循環(huán)以及進水管的弧形的折彎結構實現(xiàn)對蓄熱水箱11內(nèi)水的攪拌。
本發(fā)明的低成本電磁加熱供熱裝置使用時，蓄熱水箱11通過循環(huán)管路與供熱管線6連接，在蓄熱水箱11與供熱管線6之間的循環(huán)管路上設置有第一壓力表7、循環(huán)增壓泵8、第一溫度傳感器9和恒溫混水閥門10；蓄熱水箱11與供熱管線6之間的循環(huán)管路分為出水管路和回水管路，第一壓力表7、循環(huán)增壓泵8和第一溫度傳感器9均設置在出水管路上，同時連接出水管路和回水管路；供熱管線6內(nèi)的采暖低溫水通過回水管路流回蓄熱水箱11，蓄熱水箱11中流出的高溫水與回水管路中流回的一部分低溫水經(jīng)恒溫混水閥門10混合后通過出水管路流向供熱管線6，回水管路中流回的另一部分低溫水則進入蓄熱水箱11參與再次加熱，由于設置了恒溫混水閥門10，使得出水管路中的水溫恒定，所以對蓄熱水箱11中最高水溫的限制降低，蓄熱水箱11中水溫范圍可擴大至40-95℃，從而到達縮小蓄熱水箱11體積和緩慢釋放熱量的目的；第一壓力表7用來監(jiān)測整個系統(tǒng)的壓力狀況，在第一壓力表7監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，控制系統(tǒng)關閉系統(tǒng)電源并發(fā)出警報，提醒現(xiàn)場人員及時檢查、排除故障；循環(huán)增壓泵8為系統(tǒng)提供向供熱管線6供水的驅(qū)動力，通過變頻器來調(diào)節(jié)循環(huán)增壓泵8的循環(huán)水流速度，隨時間的順序周期性調(diào)節(jié)循環(huán)水流速度的快慢，進而調(diào)整供熱量；當?shù)谝粶囟葌鞲衅?檢測到水溫低于規(guī)定溫度(45-52℃)時，由回水管路流向恒溫混水閥門10的低溫水減少，由蓄熱水箱11流向恒溫混水閥門10的高溫水增多，反之，當?shù)谝粶囟葌鞲衅?檢測到水溫高于規(guī)定溫度(45-52℃)時，由回水管路流向恒溫混水閥門10的低溫水增多，由蓄熱水箱11流向恒溫混水閥門10的高溫水減少。
液位計4、第一壓力表7、循環(huán)增壓泵8、第一溫度傳感器9、恒溫混水閥門10、第二溫度傳感器12、第二壓力表13、排水閥14和電磁加熱鍋爐群組16可分別通過導線連接控制系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度、壓力、水流量和液位的精確測控。
電磁加熱鍋爐本身設置有溫度傳感器，用于決定每一臺鍋爐是否啟動加熱，啟動幾臺鍋爐進行加熱；而第二溫度傳感器12決定整個系統(tǒng)是否需要啟動加熱。
加熱循環(huán)水泵組15中的各臺加熱循環(huán)水泵分別與各自對應的電磁加熱鍋爐的控制系統(tǒng)電連接，由電磁加熱鍋爐控制其工作。
由于循環(huán)水泵是整個系統(tǒng)中工作時間最長，最容易損壞的設備，因此加熱循環(huán)水泵組15中的加熱循環(huán)水泵與循環(huán)增壓泵8均設置為兩個，互為備用，維護方便，安全可靠。
控制系統(tǒng)對電磁加熱鍋爐群組16的運行控制主要在以下幾個方面：
(1)運行時間的控制，利用谷電(以天津市為例，晚上23:00至7:00)加熱；
(2)對鍋爐群組的控制，在需要加熱的時間段內(nèi)，啟動鍋爐設備進行加熱，通過在設備本體上設定需要加熱的溫度來實現(xiàn)自動節(jié)能運行，每臺鍋爐設定的啟動溫度不同，在40-95℃范圍內(nèi)呈階梯遞增，根據(jù)蓄熱水箱中的水溫不同，所需要啟動的電磁加熱鍋爐的臺數(shù)不同。
蓄熱水箱11適用于中低層的建筑的供熱，箱體承受壓力為0.3-0.5mpa；當用于高層供熱、需要一定承壓能力的蓄水裝置時，可將蓄熱水箱換成承壓能力更強的蓄熱水罐。
下面結合附圖對本發(fā)明的低成本電磁加熱供熱裝置的控制方法進行詳細的說明：
控制系統(tǒng)在谷電時間段進行運行(谷電期間的電費成本為平均電價的一半，可有效地降低采暖供熱的直接成本)，使用前，先通過溢流罐5上的注水管3向內(nèi)加水至溢流罐5的2/3高度處；控制電源開啟，第二溫度傳感器12監(jiān)測到水溫低于設定溫度(40-95℃)的最低值時，電磁加熱鍋爐群組16中的所有電磁加熱鍋爐啟動，加熱循環(huán)水泵組15中的加熱循環(huán)水泵將蓄熱水箱11下部的低溫水通過出水管抽送至電磁加熱鍋爐中進行加熱，由于加熱循環(huán)水泵設置為一用一備，在一臺加熱循環(huán)水泵出現(xiàn)故障時，另一臺備用加熱循環(huán)水泵隨之啟動，不會造成供熱中斷，加熱后的高溫水從進水管流入蓄熱水箱11中，由于進水管延伸至蓄熱水箱11內(nèi)部的一端結構為弧形的折彎，使得進水管中流入的水對蓄熱水箱11中的水施加一個攪拌力，實現(xiàn)蓄熱水箱11內(nèi)部高低溫水的混合，均勻加熱蓄熱水箱11中的水；從供熱管線6流回的低溫水一部分流入蓄熱水箱11中，另一部分和蓄熱水箱11中流出的高溫水經(jīng)過恒溫混水閥門10混合后通過進水管路流向供熱管線6，此過程由循環(huán)增壓泵8提供動力；系統(tǒng)始終保持水在電磁加熱鍋爐群組16、蓄熱水箱11和供熱管線6之間循環(huán)；充滿高溫水的蓄熱水箱11中的壓力和溫度隨之增加，高溫水通過溢流罐5與蓄熱水箱之間的管路流入溢流罐5，溢流罐5中多余的水從溢流口1排出，溢流罐5內(nèi)的蒸汽和空氣從放氣閥2排出；第一壓力表7監(jiān)測整個系統(tǒng)的壓力狀況，在第一壓力表7監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，控制系統(tǒng)關閉系統(tǒng)電源并發(fā)出警報，提醒現(xiàn)場人員及時檢查、排除故障；蓄熱水箱11需要檢修時，打開排水閥14將蓄熱水箱11中的水排干凈。
控制系統(tǒng)通過監(jiān)測外部氣溫決定供熱水的溫度，并控制恒溫混水閥門10的開度來輸出恒溫的熱水用于供熱；控制系統(tǒng)通過時間性地確定供應熱水的流量，并通過調(diào)節(jié)循環(huán)增壓泵8的運轉(zhuǎn)速度實現(xiàn)流量的改變；通過這兩種調(diào)整，實現(xiàn)供熱量的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)最大化的實時熱能節(jié)約。
電磁加熱鍋爐內(nèi)設置的溫度傳感器檢測出水管內(nèi)流入的低溫水的溫度，電磁加熱鍋爐自身的控制系統(tǒng)根據(jù)此溫度值來判斷自身是否啟動加熱；例如：電磁加熱鍋爐群組16共有三臺電磁加熱鍋爐，每臺的停止溫度不同，第一臺停止溫度為60℃，第二臺停止溫度為70℃，第三臺停止溫度為80℃，當出水管中流出的水溫為60℃以下時，第一臺和第二臺電磁加熱鍋爐啟動加熱，第三臺停止加熱；當出水管中流出的水溫為70℃以上時，第一臺停止加熱，第三臺和第二臺電磁加熱鍋爐啟動加熱；當出水管中流出的水溫為80℃時，第一臺、第二臺和第三臺均停止加熱；為了均衡電磁加熱鍋爐的使用壽命，定期調(diào)整電磁加熱鍋爐的停止溫度，將原來停止溫度低的調(diào)高，將原來停止溫度高的調(diào)低。各臺電磁加熱鍋爐之間互為備用，無需另行投資熱源備份，節(jié)約大量的投資和占地，降低了成本。
另外，控制系統(tǒng)通過網(wǎng)線接口或者rs485接口，與監(jiān)測計算機聯(lián)接，自動上傳系統(tǒng)參數(shù)和狀態(tài)信息，實現(xiàn)運行監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲、參數(shù)調(diào)整等功能；由計算機程序通過云端向手機app發(fā)送運行信息，實現(xiàn)遠程監(jiān)測。
本發(fā)明可作為商業(yè)型寫字樓、商業(yè)綜合體、學校、行政市政設施的采暖供熱熱源，尤其適用于偏遠散地區(qū)、沒有集中供暖條件的各類建筑設施，也適用于享受國家政策性采暖電價補貼的各類現(xiàn)有建筑的采暖供熱。
以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。